一种三平移高速分拣并联机械手的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于并联机器人技术领域，涉及一种应用于食品、医药加工等轻工行业中普遍存在的诸如流水线分拣、制造以及产品包装等大量重复性操作能够实现抓取运动的一种三平移高速分拣并联机械手。
【背景技术】
[0002]目前，工业加工制造向着规模化、集约化发展，加快工业智能机器人的部署是国家未来新型工业发展的重点。在食品加工、医药生产等轻工行业中，普遍存在着诸如材料分拣、拾取以及产品包装等大量的重复性高强度操作。以往，此类操作通常均由人工来完成，不仅劳动强度大，而且不可避免的会造成不同程度的污染。随着市场需求的发展，并联机器人得到了发展，高效的自动化生产能力满足了当时的生产环境。与传统的串联机器人相比，并联机器人因采用闭环并联拓扑结构，因此具有刚度大，承载能力强，精度高等优点，从而开始逐渐取代串联机器人。这类高速并联机械手当中最具有代表性的当属Clavel博士于1985年发明的Delta机构。该机械手采用外转动副驱动和平行四边形支链结构，可实现末端执行器的高速三维平动。为了突破Delta机器人的知识产权，同时进一步增加拾取动作的柔性并提高效率，Pierrot等提出了具有四支链、双动平台结构特征的H4并联机械手，并将其成功的商品化。H4型并联机构的转动输出运动是由其双动平台的相对运动产生的，满足了生产线上对于分拣的应用需求，但该机构的双动平台结构增加了其结构的复杂性，进而导致了复杂的运动学特性，对高速高动态响应的运动特性产生了不利影响，不利于生产效率的发展，同时，H4型并联机构由四个由转动副为主驱动，不仅存在奇异位型，且工作空间大小有限。
[0003]在国外，抓取并联机器人的研究与发展已经广泛应用的到工业，军事，医疗，智能生活等各个领域。在中国，分拣并联机构有着巨大的发展空间，是新世纪中国实现飞跃发展的不可忽视的巨大动力。中国需要发展高性能并联机器人，来突破国外知识产权的重重限制。
[0004]因此，需要发明新颖的、结构简单且具有较好移动抓取能力的高效分拣并联机械手，提高生产效率。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是:基于上述问题，本发明提供一种三平移高速分拣并联机械手。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是:一种三平移高速分拣并联机械手，包括一个定平台、一个动平台以及连接在定平台和动平台之间的三条支链，第一支链包括依次连接的第一转动副、第一驱动臂、第二转动副、连杆、第三转动副、第一连接件、第四转动副，第一转动副与定平台底部连接，第四转动副与动平台顶部连接，连杆包括并排设置的左连杆、右连杆，第二转动副包括连接第一驱动臂与左连杆的第二左转动副、连接第一驱动臂与右连杆的第二右转动副，第三转动副包括连接左连杆与第一连接件的第三左转动副、连接右连杆与第一连接件的第三右转动副；
[0007]第二支链与第一支链结构相同并对称设置于定平台和动平台两侧，第三支链处于第一支链、第二支链之间的定平台和动平台中央；
[0008]第三支链包括依次连接的第一移动副、第二驱动臂、第五转动副、连臂、第六转动副、第二连接件、第二移动副，第一移动副与定平台底部连接，第二移动副与动平台顶部连接，连臂包括并排设置的左连臂、右连臂，第五转动副包括连接第二驱动臂与左连臂的第五左转动副、连接第二驱动臂与右连臂的第五右转动副，第六转动副包括连接左连臂与第二连接件的第六左转动副、连接右连臂与第二连接件的第六右转动副；
[0009]第一支链、第二支链和第三支链分别与定平台、动平台连接形成一个空间并联闭环机构，通过三个输入运动驱动动平台，实现空间内的三维平动运动。
[0010]进一步地，定平台与第一支链、第二支链之间的四个转动副轴线相互平行，第三支链的闭环支路里的转动副轴线与第一支链、第二支链的转动副轴线相互平行。
[0011]进一步地，第一移动副的轴线方向平行于第一支链、第二支链的四个转动副轴线方向，第二移动副的轴线方向垂直于动平台平面。
[0012]进一步地，第一转动副和第一移动副为主动驱动。
[0013]三平移高速分拣并联机械手，具有三个自由度，该并联机构的定平台固定在机架上，第一支链、第二支链的转动副由旋转电机驱动，第三支链的移动副由旋转电机带动皮带驱动。当电机驱动运动副运动后，第三支链的移动副在导轨上做直线往复运动，第一支链、第二支链的转动副实现驱动臂转动运动。三条支链同时带动动平台实现三平移的运动。根据机构的运动学可知，整个机构由三个电机驱动其三个自由度，拥有较大的工作空间，具有弱耦合、外形对称、相对简洁的运动学以及更好的高速高动态响应特性。
[0014]本发明的有益效果是:通过三个主动驱动的移动运动副驱动动平台工作，实现空间内的三维平动运动，该机构具有结构简明、弱耦合、运动学相对简单的特点，其单平台的结构特征有利于实现高速高加速的动态响应特性，通过移动副驱动改善了H4机构全部用转动副驱动可能存在的运动死点位置问题，同时增大了工作空间，且简单易装配，应用于分拣生广线时易于实现尚速运动，进而可有效提尚生广效率；
[0015]与现有的其他分拣并联机构相比较，本并联机构具有的优点有:
[0016](I)该并联机构结构简单、便于安装、承载能力强、工作空间大、易于控制；(2)该并联机构结构实现对称布置，外形美观，机构重心平衡，具有少弱耦合、输入少的特性；(3)该并联机构适用领域广泛，可用于流水线上的分拣、装配、制造以及医疗机器人、并联机床、智能家居、传感器生产等。
【附图说明】
[0017]下面结合附图对本发明进一步说明。
[0018]图1是本发明的结构示意图；
[0019]图2是本发明带有机架的结构示意图一；
[0020]图3是本发明带有机架的结构示意图二。
[0021 ]其中:1.第一支链，2.第二支链，3.第三支链，4.定平台，5.动平台，11.第一转动副，12.第一驱动臂，131.第二左转动副，132.第二右转动副，141.左连杆，142.右连杆，151.第三左转动副，152.第三右转动副，16.第一连接件，17.第四转动副，31.第一移动副，32.第二驱动臂，331.第五左转动副，332.第五右转动副，341.左连臂，342.右连臂，351.第六左转动副，352.第六右转动副，36.第二连接件，37.第二移动副。
【具体实施方式】
[0022]现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
[0023]如图1?3所示的一种三平移高速分拣并联机械手，包括一个定平台4、一个动平台5以及连接在定平台4和动平台5之间的三条支链，第一支链I包括依次连接的第一转动副
11、第一驱动臂12、第二转动副、连杆、第三转动副、第一连接件16、第四转动副17，第一转动副11与定平台底部连接，第四转动副17与动平台5顶部连接，连杆包括并排设置的左连杆141、右连杆142，第二转动副包括连接第一驱动臂12与左连杆141的第二左转动副131、连接第一驱动臂12与右连杆142的第二右转动副132，第三转动副包括连接左连杆141与第一连接件16的第三左转动副151、连接右连杆