两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有两自由度的机器人，特别是涉及一种具有两自由度的混联机构的机器人。
【背景技术】
[0002]目前用于机器人空间定位的两自由度机构的主要有两类:串联关节式和平面并联式。串联关节式机构的惯性较大，运动速度低且定位精度较差，平面并联式虽能实现较高的运动速度，但工作范围和作业空间严重受限。
[0003]国际上有少数可应用于物料搬运的平面二自由度并联机构。专利文献US 7090458B2和ZL 01154160.2中均公开了一种可实现二自由度平动的并联机构，主要包括机架、动平台和两对支链；在机架上安装两个伺服电机，动平台通过两个分支与机架连接，形成并联闭环结构；两个支链各含有两个平行四边形机构，分别作为驱动杆组和从动杆组，各运动件之间完全采用转动铰链连接；采用平行四边形支链结构实现动平台的二维平动。上述平面二自由度并联机构的局限性在于:机构中每条支链各含两组平行四边形机构，结构复杂；主动关节为转动驱动，机构的承载能力差，工作空间和运动范围小。
【发明内容】
[0004]本发明为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种两自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人，其中的伸缩驱动式两自由度混联机器人的串联部分可以将并联部分提供的两个自由度驱动转化为末端执行器的两个平动自由度。本发明机械手采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出的一种两自由度定位机构，包括基座，旋转框、两个驱动装置和两个结构相同的伸缩杆，所述旋转框与所述基座之间通过转动副连接，两个驱动装置分别各自与一个伸缩杆固接，并通过皮带传动控制所述伸缩杆的伸缩；两个伸缩杆的一端与所述旋转框分别通过转动副连接，两个伸缩杆的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆；所述第一连杆分别通过转动副与第二连杆和第三连杆的一端相连；所述第二连杆的另一端与所述旋转框和第四连杆的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆上的一点和所述第四连杆的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆构成一平行四边形机构。
[0006]本发明提出的一种六自由度混联机器人，包括上述两自由度定位机构，其中，所述旋转框与所述基座的相对转动，所述第三连杆上设置有三自由度手腕。
[0007]本发明提出的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括设置在基座和末端执行器之间的并联部分和串联部分，所述并联部分包括旋转框、两个驱动装置和两个结构相同的伸缩杆；所述串联部分由第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和第三平行四边形机构构成；所述旋转框与所述基座之间通过转动副连接，两个驱动装置分别各自与一个伸缩杆固接，并通过皮带传动控制所述伸缩杆的伸缩；两个伸缩杆的一端与所述旋转框分别通过转动副连接，两个伸缩杆的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆；所述第一连杆分别通过转动副与第二连杆和第三连杆的一端相连；所述第二连杆的另一端与所述旋转框和第四连杆的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆上的一点和所述第四连杆的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆、第二连杆、第四连杆和第三连杆构成了第一平行四边形机构；有一连接三角板连接于所述转动副A，所述连接三角板与第五连杆的一端转动连接，所述第五连杆的另一端与所述旋转框转动连接，连接后的所述旋转框、第四连杆、所述连接三角板和第五连杆构成了第二平行四边形机构；所述末端执行器上固定有末端三角板，所述连接三角板与第六连杆的一端转动连接，所述第六连杆的另一端和所述第三连杆的另一端分别与末端三角板转动连接，连接后的所述连接三角板、所述第六连杆、所述末端三角板和所述第三连杆构成了第三平行四边形机构；通过并联部分的驱动作用和串联部分的比例放大和平动，从而将驱动装置的驱动输入最终转化为末端执行器的两个平动自由度运动。
[0008]本发明提出的一种伸缩驱动式四自由度混联机器人，在上述伸缩驱动式两自由度混联机器人的基础上，所述旋转框与所述基座相对转动，所述末端执行器自转，最终末端执行器的运动具有两个转动自由度和两个平动自由度。
[0009]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0010]本发明提供的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括设置在基座与末端执行器之间的并联部分和串联部分，所述并联部分为整个机构提供两自由度驱动输入，所述串联部分具有比例放大和平动的作用，串联部分可以将并联部分提供的两个自由度驱动转化为末端执行器的两个平动自由度。本发明机械手采用串并混联拓扑结构，其结构紧凑，减小了运动部件质量，增大了工作空间，提高了运动精度，易实现高速运动，同时移动副的驱动方式可使得该机构的负载能力大幅提升。
【附图说明】
[0011]图1为本发明伸缩驱动式两自由度混联机器人的整体结构示意图；
[0012]图2为图1中所示驱动装置与伸缩杆示意图；
[0013]附图标记:1_基座，2-旋转框，3-驱动装置，4-皮带，5-伸缩杆，6-第二连杆，7-第一连杆，8-第四连杆，9-第五连杆，10-第六连杆，11-第三连杆，12-连接三角板，13-末端二角板，14-末端执行器。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
[0015]如图1和图2所示，本发明提供的一种伸缩驱动式两自由度混联机器人，包括基座I和末端执行器14，在所述基座I与末端执行器14之间设置有并联部分和串联部分，所述并联部分包括旋转框2、两个驱动装置3和两个结构相同的伸缩杆5 ;所述串联部分三个平行四边形机构。
[0016]所述旋转框2与所述基座I之间通过转动副连接，两个驱动装置3分别各自与一个伸缩杆5固接，并通过皮带传动4控制所述伸缩杆5的伸缩；两个伸缩杆5的一端与所述旋转框2分别通过转动副连接，两个伸缩杆5的另一端通过一共同的转动副连接有第一连杆7。
[0017]所述第一连杆7分别通过转动副与第二连杆6和第三连杆11的一端相连；所述第二连杆6的另一端与所述旋转框2和第四连杆8的一端通过一共同的转动副连接；所述第三连杆11和所述第四连杆8的另一端通过转动副A连接，连接后的所述第一连杆7、第二连杆6、第四连杆8和