专利名称：一种新型三自由度平面并联机器人机构的制作方法
技术领域：
本发明隶属于工业机器人领域，涉及一种三自由度平面并联机器人机构。
背景技术：
并联机构是指由两个或两个以上分支相连，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的机构。并联机器人机构由于具有刚度重量比大、承载能力强、误差累积小、动态性能好、结构紧凑等特点，近年来被广泛应用于众多技术领域。
迄今，在并联机构研究方面少自由度并联机构已经成为研究的热点。相对于六自由度并联机构，少自由度并联机构有其特有的性质其结构简单，设计、制造及控制成本相对较低。其应用领域不断扩展，如轻工、医药、食品和电子行业的自动化生产线，加工制造业、自动化装配，PCB(印刷线路板)的贴片机构等。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现平面三自由度的并联机器人机构，该机构能够实现平面内的二维移动及绕垂直于运动平面的任意转轴的一维转动。
本发明的所采用的技术方案是本发明机构包括一个基座(1)和一个运动平台(5)，以及联接于二者之间的两组平面连杆机构。两组连杆机构分别为平面5R机构及平面4杆机构，两组机构运动平面相互平行，在空间内交叠布置；平面5R机构由主动杆件(2，8)和从动杆件(3，7)组成，平面4杆机构由主动杆(6)和从动杆(4)组成。基座上安装有三个转动驱动装置(可为伺服电机)，分别与平面5R机构的主动杆件(2，8)及平面4杆机构的主动杆件(6)相连，运动平台与两组连杆机构的从动杆件(3，4)通过转动副铰接，三个主动杆件的摆动共同驱动实现运动平台的三个运动自由度。
本发明机构结构新颖紧凑，可实现大范围的运动空间，由于机构内均为转动副，可在此基础上通过增强杆件刚度及闭环控制，实现高速高精度的三自由度运动控制。
图1本发明实施例1机构简图。
图2图1所示机构CAD模型。
图3本发明实施例2机构CAD模型。
图中1.基座，2.主动杆(5R-1)，3.从动杆(5R-1)，4.从动杆(4杆)，5.运动平台，6.主动杆(4杆)，7.从动杆(5R-2)，8.主动杆(5R-2)，9.滚动花键，10.花键轴，11.机架。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。
实施例1图1为本发明中三自由度平面并联机构的第一个实施例机构简图。该机构包括基座(1)、运动平台(5)和分别固连于二者之间的两组平面连杆机构组成，其三维模型如图2所示。两组平面连杆机构分别为平面5R机构和平面4杆机构，两机构运动平面在空间内平行且相互交叠布置，有效的减少的机构杆件之间的干涉，很好的增大了机构的工作空间，且平面5R机构采用双层平面共同驱动，使机构受力均衡的同时也增强了系统和刚度。平面5R机构由基座(1)、两组主动杆(2，8)及从动杆(3，7)共同构成，平面4杆机构则由基座(1)、主动杆(6)、从动杆(4)及运动平台(5)构成；两平面连杆机构主动杆件(2，6，8)在三个铰点处分别与机构基座相连，其从动杆件(3，4)则分别通过转动副与运动平台(5)铰接，共同驱动机构的运动平台。
在这一实施例中，机构依靠与基座固连的三个主动杆件的摆动来实现对运动平台在机构平面内的三个运动自由度的驱动，驱动装置可为伺服电机，该机构由两组连杆机构以并联方式共同驱动，机构紧凑，易实现高速高精度运动控制，及较大工作空间。
实施例2图3为本发明中三自由度平面并联机构的第二个实施例机构CAD模型。该机构包括基座(1)、运动平台(5)和分别固连于二者之间的两组平面连杆机构组成。两组平面连杆机构分别为平面5R机构和平面4杆机构，两机构运动平面在空间内平行且相互交叠布置。基座(1)固连于一垂直于机构平面的直线驱动装置(可为直线运动模块或丝杠螺母副等)，两组平面连杆机构构成方式与实施例1中相同，且其同样通过两组从动杆件(3，4)与运动平台铰接，控制平台在平面内的运动。平面5R机构的两个主动杆件(2，8)连接于基座(1)直线运动的两个导向花键轴，其在导向的同时亦可通过电机控制其转动，进而控制主动杆件(2，8)的摆动4杆机构的主动杆件(6)于基座(1)相连，并通过电机控制其摆动，通过机构主动杆件的摆动驱动运动平台在平面内的运动。
在这一实施例中，机构通过控制导向花键轴的转动控制5R机构主动杆件(2，8)的摆动，通过电机控制4杆机构主动杆件(6)，进而控制运动平台在平面内的三个运动自由度，同时，基座可沿垂直于机构平面的轴线移动，最终实现三移一转的混联四自由度驱动。
权利要求
1.一种三自由度平面并联机构，包含基座(1)和运动平台(5)，以及联接于二者之间的两组平面连杆机构；两组连杆机构分别为平面5R机构和平面4杆机构，且两机构运动平面在空间内交叠平行布置，5R机构由主动杆件(2，8)和从动杆件(3，7)组成，4杆机构由主动杆(6)和从动杆(4)组成；平面5R机构及4杆机构分别通过其从动杆件(3，4)与运动平台相连，并共同完成对运动平台三个运动自由度的控制。
2.根据权利要求1所述的一种三自由度平面并联机构，其特征在于平面5R机构从动杆(3)延长线与运动平台(5)通过转动副铰接；4杆机构从动杆(4)与运动平台(5)另一端通过转动副铰接；两组连杆机构在空间内交叠布置，且机构平面相互平行。
3.根据权利要求1和2所述的三自由度平面并联机构，机构由与基座相连的三个转动副驱动，也可为伺服电机驱动，以实现运动平台相对于基座的三个平面内的运动自由度。
4.根据权利要求1、2和3所述的三自由度平面并联机构，在垂直于机构平面的轴线上增加一移动驱动装置，机构可实现四自由度混联驱动。
全文摘要
本发明公开一种三自由度平面并联机器人机构，它涉及一种工业机器人。该机构由基座和运动平台，以及联接于二者之间的两组平面连杆机构组成。所述连杆机构分别为平面5R机构和平面4杆机构，且两机构在平面内交错布置，机构平面相互平行；其中平面5R机构主动杆与基座相连，从动杆与运动平台相连，平面4杆机构主动杆与基座相连，从动杆与运动平台相连。机构在平面内的三个自由度由两组连杆机构共同控制，平面5R机构控制平台在平面内的平动，而平台的姿态由4杆机构调节。
文档编号B25J9/00GK101020316SQ20071007307
公开日2007年8月22日 申请日期2007年1月31日 优先权日2007年1月31日
发明者李兵, 于洪健, 胡颖, 杨晓钧, 赵建国 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院