一种含丝传动的三自由度同轴输出机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种机器人机构，特别是涉及一种含丝传动可实现整周回转的高速并联机器人机构。
【背景技术】
[0002]为满足快速多变的市场需求，提高产品生产率，全球轻工业领域都在积极探索和研制各种新型机械手装备。特别对于电子、食品、医药等行业的高速重复性操作(抓取、分拣、包装等)的应用场合，迫切需要相应的高速机械手以取代高强度的人工操作。目前国内外对于该类型的机械手研究越来越广泛，专利文献US4392776、EP0169473以及CN1779936等均涉及了一种三或四自由度的SCARA机械手，此类机器人虽然可实现在平面内的整周回转，但机构本身采用开环结构，在高速和高加速度的工况下其动力学特性受到一定的限制。专利文献CN101973030提出了一种可实现整周回转的并联机构，但由于其第三近架杆的转动直接依靠安装在转体上的电机和减速器驱动，极大地增加了运动部件的质量，同样不能够满足高速和高加速度工况下的需求。
[0003]近年来丝传动的方式被越来越多地运用于机器人设计当中，丝传动的传动精度高、重量轻，有力弥补了传统机器人运动部件惯性大的缺点。
[0004]因此，针对以上问题，需要结合丝传动的方式对现有整周回转机构进行合理的设
i+o
【发明内容】
[0005]本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种含丝传动的三自由度同轴输出机构，该机构运动部分转动惯量相对较小，具有高速和高加速度能力。
[0006]本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是:一种含丝传动的三自由度同轴输出机构，包括竖直设置的中心传动轴，所述中心传动轴由水平设置的基座支承，所述中心传动轴由第一减速器传动，所述第一减速器安装在所述基座上，所述第一减速器由第一电机驱动;在所述中心传动轴上从上至下依次安装有第一主动臂、随动架、第二中空轴和第二主动臂;所述第一主动臂固定在所述中心传动轴的顶部;所述第二中空轴转动连接在所述中心传动轴上，在所述第二中空轴上固装有第一大齿轮，所述第一大齿轮与第一小齿轮啮合，所述第一小齿轮由第二减速器传动，所述第二减速器安装在所述基座上，所述第二减速器由第二电机驱动;在所述第二中空轴上固装有第二中空轴驱动轮，所述第二中空轴驱动轮通过丝线传动随动轮，所述随动轮固装在动平台转轴上，所述动平台转轴与所述中心传动轴平行设置，在所述动平台转轴上固接有与其垂直的动平台基座；
[0007]所述第二主动臂固装在第三中空轴上，所述第三中空轴转动连接在所述中心传动轴上，在所述第三中空轴上固装有第二大齿轮，所述第二大齿轮与第二小齿轮啮合，所述第二小齿轮由第三减速器传动，所述第三减速器安装在所述基座上，所述第三减速器由第三电机驱动;所述随动架空套在所述中心传动轴上，所述随动架的底部由套杯支承，二者形成转动连接，所述套杯固定在所述第二中空轴;所述套杯位于所述第二中空轴驱动轮的上方；在所述随动架上设有水平外伸段，在所述水平外伸段上固定有与随动架转体部分轴线垂直的直线导轨，在所述直线导轨上安装有随动滑块，在所述随动滑块和随动架转体部分的两侧均设有一储丝结构，两个所述储丝结构相互平行，每个所述储丝结构由从上至下依次设置的k个储丝滑轮组形成，k为整数，且k> I;所述丝线绕过所述储丝滑轮组;所述第一主动臂远离中心传动轴的端部通过第一从动臂支链与所述动平台基座的一侧连接，所述动平台基座的另一侧通过第二从动臂支链与所述第二主动臂远离中心传动轴的端部铰接，所述第二从动臂支链通过铰链轴Π与所述动平台基座连接;在所述第一主动臂远离中心传动轴的端部设有与其转动连接的约束脚架，所述约束脚架设有相互垂直的连接端I和连接端Π ;所述第一主动臂设有与其平行的主动臂平行杆，所述主动臂平行杆远离中心传动轴的端部与所述约束脚架的连接端I铰接，所述主动臂平行杆靠近中心传动轴的端部与随动架转体部分铰接;所述第一从动臂支链设有第一从动臂杆和与其平行的从动臂平行杆，所述从动臂平行杆位于所述第一从动臂杆的外侧，一端与所述约束脚架的连接端Π铰接，另一端与所述动平台基座铰接;所述第一从动臂杆的一端与所述第一主动臂铰接，另一端通过铰链轴I与所述动平台基座铰接;所述第二主动臂转体部分的上端面、所述随动滑块的下端面和所述随动架伸出段的下端面通过与它们对应铰接的第一副杆、第二副杆和第三副杆连接在一起;所述第二主动臂转体部分的上端面通过第二主动臂定位销与所述第一副杆铰接;所述随动架伸出段的上端面、所述随动滑块的上端面和所述第一主动臂转体部分的下端面通过与它们对应铰接的第四副杆、第五副杆和第六副杆连接在一起;所述第一主动臂转体部分的下端面通过第一主动臂定位销与所述第六副杆铰接;所述第四副杆通过水平外伸段连接轴与所述随动架伸出段的上端面铰接;在所述随动滑块的上端面上固定有上转轴，在所述随动滑块的下端面上固定有下转轴，所述第五副杆通过所述上转轴与所述随动滑块铰接，所述第二副杆通过所述下转轴与所述随动滑块铰接;所述第一主动臂和所述第二主动臂长度相等，所述第一从动臂支链和所述第二从动臂支链长度相等;所述主动臂平行杆与所述第一主动臂长度相等，所述随动架、所述第一主动臂、所述主动臂平行杆和所述约束角架构成平行四边形机构;所述从动臂平行杆和所述第一从动臂支链长度相等，所述约束角架、所述从动臂平行杆、所述第一从动臂支链和所述动平台基座构成平行四边形机构;所述第三副杆的长度与所述第二主动臂定位销轴线到第三中空轴轴线距离b相等，第四副杆长度与第一主动臂定位销轴线到中心传动轴轴线距离b相等，所述第一副杆长度与所述随动架自身旋转轴线到其水平外伸段连接轴轴线距离a相等，第六副杆长度与随动架自身旋转轴线到其伸长端连接轴轴线距离a相等;所述第二从动臂支链的长度与所述第二副杆的长度之比、所述第一从动臂支链的长度与所述第五副杆的长度之比、所述第二主动臂的长度与所述第三副杆的长度之比、所述第一主动臂的长度与所述第四副杆的长度之比、铰链轴I与铰链轴Π轴线距离m与位于所述随动滑块上的所述上转轴和所述下转轴轴线的距离η之比均为k，k为整数，且k>l。
[0008]所述第一从动臂杆有上下平行设置的两根，两根所述第一从动臂杆通过第一从动臂约束架连接在一起;所述第二从动臂杆有上下平行设置的两根，两根所述第二从动臂杆通过第二从动臂约束架连接在一起。
[0009]所述直线导轨有相互平行的三根，所述随动滑块装配在位于中间的所述直线导轨上，在位于两边的所述直线导轨上分别转配有一直线导轨滑块，所述直线导轨滑块与所述随动滑块固接在一起。
[0010]本发明具有的优点和积极效果是:第一主动臂和第二主动臂可实现整周回转，动平台可实现平面内的二维运动，通过第二中空轴驱动轮的驱动、丝线及随动轮的传动，动平台转轴可实现绕垂直于动平台运动平面的自身轴线的转动，丝线长度固定，在机构运动过程中，因主动臂旋转轴线到动平台转轴轴线距离的变化而引起的丝线分布变化可通过丝传动机构进行调整。本发明能够满足一般的运动需求，运动部分转动惯量相对较小，具有高速和高加速度能力，运动学和动力学性能具有轴对称性。
【附图说明】
[0011]图1为本发明的结构示意图之一；
[0012]图2为本发明的结构示意图之二；
[0013]图3为本发明的同轴传动部分剖视图；
[0014]图4为本发明的丝传动部分结构示意图；
[0015]图5为本发明的动平台结构示意图；
[0016]图6为本发明的机构原理图。
【具体实施方式】<