一种三平移一转动并联机器人装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人技术领域，涉及一种并联机器人操作手的执行装置。
【背景技术】
[0002]并联结构的操作手已得到了工业应用，特别是实现空间三平移功能的Delta操作手，已在高速抓放、定位装配、搬运、分拣、上下料等工艺上发挥了很好的作用；而具有三平移一转动功能的并联操作手，在需要调整工件姿态的场合下，更是不可缺少。为此，1988年R.Clave 1在三平移Delta操作手的基础上，再串联一条R-U-P-U-R支链或S-P-S支链，构成了一个具有三平移一转动功能的混联操作手；2003年杨廷力申请的专利200310106012.4，提出了一组5个三平移一转动并联机构，但没有研制样机；后来2006年开始，Pierrot等相继发明了 H4、14、Par4系列的四自由度SCARA型(即三平移一转动)操作手，黄田教授开发了四自由度三平移一转动的Cross-1V型高速搬运机器人；而专利201210435375.1提出了一种实现三平移一转动的并联机构，并研制了样机。目前，这些并联机构大多存在功能固定、难以适应多操作工位的要求等缺陷，另外，有些机构由于结构复杂，运动/动力学建模及求解困难，导致基础性研究不完善，从而使得该类机构没有得到很好的开发与应用。
[0003]因此，三平移一转动的并联机构的发展和实用化，需要创造出优于现有机构的新机型。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是要克服现有技术的不足，提出一种新的三平移一转动并联机器人装置，这种并联机器人装置存在运动分岔现象，可提供两个不同操作工位供用户选择使用，同时具有运动输入一输出解耦、运动学正解可解析表达等优点。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的。
[0006]—种三平移一转动并联机器人装置，由静平台、动平台以及联接动、静平台的四条支链组成，其特征是:第一支链和第二支链结构相同，均由一个滑杆、三个连杆、一个移动副和四个转动副组成，其中，与静平台联接的移动副的导轨与三个轴线平行的一组转动副的转动轴线平行但与联接在动平台上的另一个转动副的转动轴线垂直；第三支链和第四支链结构相同，均由一个滑杆、二个连杆、一个移动副、二个转动副和一个球副组成，其中，移动副联接在静平台上而球副联接在动平台上，且移动副的导轨与两个转动副的转动轴线平行；第一支链、第二支链、第三支链上联接在静平台的三个移动副的导轨两两相互垂直，而第四支链、第三支链上联接在静平台的两个移动副的导轨相互平行；第一支链上联接在动平台的转动副的转动轴线通过第三支链上与动平台联接的球副的球心，第二支链上联接在动平台的转动副的转动轴线通过第四支链上与动平台联接的球副的球心，而且第一支链上联接在动平台的转动副的转动轴线与第二支链上联接在动平台的转动副的转动轴线垂直。
[0007]本发明所述的每条支链上与静平台联接的移动副及其相邻转动副均可用一个圆柱副来替代。
[0008]本发明所述的每条支链上与静平台联接的四个移动副，可以用平行四边形机构来替代。
[0009]更进一步地，本发明所述的一种三平移一转动并联机器人装置，由静平台(0)、动平台(1)以及联接动平台(1)、静平台(0)的四条支链(第I支链、第II支链、第III支链、第IV支链)组成，其特征是:
[0010]本发明所述的第I支链和第II支链结构相同，均由一个滑杆、三个连杆、一个移动副和四个转动副组成，其中，第I支链上滑杆一(2)的一端与静平台(0)用移动副一(P1)联接，滑杆一(2)的另一端与连杆一(3)的一端用转动副一(R1)联接，连杆一(3)的另一端与连杆二(4)的一端用转动副二(R2)联接，连杆二(4)的另一端与连杆三(5)的一端用转动副三(R3)联接，连杆三(5)的另一端用转动副四(R4)与动平台(1)联接，且移动副一(P1)的导轨与三个轴线平行的一组转动副(R1、R2、R3)的转动轴线平行但与联接在动平台
(1)上的转动副四(R4)的转动轴线垂直；其中，第II支链上滑杆二(6)的一端与静平台(0)用移动副二(P2)联接，滑杆二(6)的另一端与连杆四(7)的一端用转动副五(R5)联接，连杆四(7)的另一端与连杆五(8)的一端用转动副六(R6)联接，连杆五(8)的另一端与连杆六(9)的一端用转动副七(R7)联接，连杆六(9)的另一端用转动副八(R8)与动平台(1)联接，且移动副二(P2)的导轨与三个轴线平行的一组转动副(R5、R6、R7)的转动轴线平行但与联接在动平台(1)上的转动副八(R8)的转动轴线垂直。
[0011]本发明所述的第III支链和第IV支链结构相同，均由一个滑杆、二个连杆、一个移动副、二个转动副和一个球副组成，其中，第III支链上滑杆三(10)的一端与静平台(0)用移动副三(P3)联接，滑杆三(10)的另一端与连杆七(11)的一端用转动副九(R9)联接，连杆七(11)的另一端与连杆八(12)的一端用转动副十(R10)联接，连杆八(12)的另一端用转动副球副一(S1)与动平台(1)联接，且移动副三(P3)的导轨、转动副九(R9)的转动轴线、转动副十(R10)的转动轴线三者相互平行；其中，第IV支链上滑杆四(13)的一端与静平台⑹用移动副四(P4)联接，滑杆四(13)的另一端与连杆九(14)的一端用转动副十一(R11)联接，连杆九(14)的另一端与连杆十(15)的一端用转动副十二(R12)联接，连杆十
(15)的另一端用转动副球副二(S2)与动平台⑴联接，且移动副四(P4)的导轨、转动副i^一 (R11)的转动轴线、转动副十二(R12)的转动轴线三者相互平行。
[0012]本发明所述的联接在静平台(0)的四个移动副的导轨的方位关系为:第I支链上的移动副一(P1)的导轨、第II支链上的移动副二(P2)的导轨、第III支链上的移动副三(P3)的导轨、三者之间两两相互垂直，而第IV支链上的移动副四(P4)的导轨与第III支链上的移动副三(P3)的导轨相互平行；联接在动平台(1)的四个运动副的方位关系为:第I支链上的转动副四(R4)的转动轴线通过第III支链上球副一(S1)的球心，第II支链上的转动副八(R8)的转动轴线通过第IV支链上球副二(S2)的球心，而且转动副四(R4)的转动轴线与转动副八(R8)的转动轴线垂直。
[0013]本发明所述的三平移一转动并联机器人装置存在运动分岔现象，可提供两个不同操作工位供用户选择使用，同时具有运动输入一输出部分解耦、运动学正解可解析表达等优点。
【附图说明】
[0014]附图1为本发明一个实施例的结构示意图。其中，0为静平台，1为动平台，2为滑杆一，3为连杆一，4为连杆二，5为连杆三，6为滑杆二，7为连杆四，8为连杆五，9为连杆六，10为滑杆三，11为连杆七，12为连杆八，13为滑杆四，14为连杆九，15为连杆十，R1为转动副一，R2为转动副二，R3为转动副三，R4为转动副四，R5为转动副五，R6为转动副六，R7为转动副七，R8为转动副八，R9为转动副