专利名称：可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种机器人的可实现整周回转的高速抓放式 并联机器人机构。
背景技术：
在电子、食品、医药、轻工等行业的自动化包装、封装和物流生产线中，需要借 助机械手从某一位置抓取某一物体，然后在平面内作大范围的快速移动，并按照给定的 角度和高度将被抓取的该物体放置到另一位置。美国专利US4392776(或EP0065859、 JP57194888、ES8307152、EP0065859、IE820902L、IE52774)、US5000653 (或 W08700789、 EP0232292、ES2001359、DE35287769)、US2005087034 (或 EP1525957、JP2005125489、 DE10349452)、US6212968(或 DE19934973)、欧洲专利 EP0169473(或 JP61109681)、日本 专利 JP2003275977、JP2003275978、JP2003275987、保加利亚专利 BG5129 以及中国专利 CN1779936等，均涉及了一种三自由度或四自由度SCARA(Selective Compliance Assemble Robot Arm)型机器人。该类机器人的主动臂一端通过转动副与机座连接，主动臂另一端通 过回转副与从动臂的一端连接，两转动轴线平行，从而使主动臂与从动臂构成两自由度平 面关节串联机器人机构；从动臂的另一端设置有末端执行器，末端执行器相对于从动臂具 有一个回转自由度和一个移动自由度，回转自由度的轴线与主动臂及从动臂的回转轴线平 行，移动自由度的方向垂直于主动臂及从动臂的运动平面。各驱动装置可直接设置于两相 对运动构件的关节上，也可固定在基座上，然后通过传动装置驱动各关节。此类机器人可实 现在运动平面内的整周回转，因此具有较大的运动空间，但是，由于采用开环结构，所以主 动臂和从动臂的惯性较大，其刚度和精度较低。专利W0 02/22320公开了一种采用并联构型的具有三维平动的机器人，该机构由 固定架、动平台以及连接固定架和动平台的A、B、C三条支链组成。支链A和B的主动臂通 过同轴的两个可转动的驱动装置安装在固定架上，为动平台提供水平面内的驱动；支链C 的驱动装置固定在支链A或支链B的主动臂上，为支链C的主动提供转动驱动，进而为动平 台提供垂直方向的驱动；三条支链的主动臂和从动臂通过球铰链连接；三条支链的从动臂 也均通过球铰链与动平台相连，而且与动平台相连的球铰链分布在同一直线上。此种布局， 不仅使动平台设计困难，而且动平台需要较大尺寸，另外，由于支链C的驱动装置固定在支 链A和B其中的一个主动臂上，会导致支链A和B受力和运动部件的惯性的不对称，支链C 不总是在支链A和B的中间位置，会导致刚度、精度和加速度的不对称。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种动平台结构简单且相对尺 寸小的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构。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可实现整周 回转的高速抓放式并联机器人机构，包括固定架、动平台以及连接固定架与动平台的第一
6支链、第二支链和第三支链，所述第一支链包括固接在所述固定架上的第一驱动装置、与所 述第一驱动装置的驱动端固接的第一驱动轴、与所述第一驱动轴固接的第一近架杆和与所 述第一近架杆连接的第一远架杆；所述第二支链包括固接在所述固定架上的第二驱动装 置、与所述第二驱动装置的驱动端固接的第二驱动轴、与所述第二驱动轴固接的第二近架 杆和与所述第二近架杆连接的第二远架杆；所述第三支链包括转动连接在所述固定架上的 转体、与所述转体通过转动副连接的第三近架杆和与所述第三近架杆连接的第三远架杆； 所述第三支链设置在所述第一支链和所述第二支链的中间对称位置；所述第一支链的第一 远架杆和所述第二支链的第二远架杆成面对称布置；所述第一支链、第二支链和第三支链 分别通过铰链与所述动平台连接，用于连接动平台和三条支链的所述铰链成面对称布置； 所述第一驱动轴的轴线、第二驱动轴的轴线和所述转体的轴线均与z轴同轴设置。所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一 驱动轴固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第 一远架连接轴，所述第一近架连接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连 接，所述第一远架连接轴与第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二 近架杆的外端固接有第二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第 二远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第二远架连接轴，所述 第二近架连接轴通过球铰链与所述第二远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第二远架连 接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述转体上固接有第三驱 动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置的驱动轴与所述第三近架杆的 里端连接，所述第三近架杆的外端固接有第三近架连接轴，所述动平台上固接有第三远架 连接轴，所述第三远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第三远架杆的两个远架 杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述第三近架连接轴通过球铰链与所述第三远架杆的 两个远架杆的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三远架杆的两个远架杆的另一端通 过球铰链连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z轴垂直正交；用于连接动平台和三 条支链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。所述第一近架杆的里端与第一驱动轴固接，所述第一近架杆的外端通过第一虎克 铰与所述第一远架杆的一端连接，所述第一远架杆为单杆，所述第一远架杆的另一端通过 第二虎克铰与所述动平台连接，所述第一虎克铰和第二虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰 链轴和水平铰链轴，所述第一虎克铰的水平铰链轴与所述所述第二虎克铰的水平铰链轴平 行；所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第二近架杆的外端通过第三虎克铰与 所述第二远架杆的一端连接，所述第二远架杆为单杆，所述第二远架杆的另一端通过第四 虎克铰与所述动平台连接，所述第三虎克铰和第四虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰链轴 和水平铰链轴，所述第三虎克铰的水平铰链轴与所述所述第四虎克铰的水平铰链轴平行； 所述转体上固接有第三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置的驱 动轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接有第三近架连接轴，所述 动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所 述第三远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述第三近架连接轴通过球 铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三远架杆 的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z轴垂直正交；用于连接动平台和三条支链远架杆的第二虎克铰、第四虎克铰和两个所述球铰链成 面对称布置。所述第一近架杆的里端与第一驱动轴固接，所述第一近架杆的外端通过第一虎克 铰与所述第一远架杆的一端连接，所述第一远架杆为单杆，所述第一远架杆的另一端通过 第二虎克铰与所述动平台连接，所述第一虎克铰和第二虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰 链轴和水平铰链轴，所述第一虎克铰的水平铰链轴与所述所述第二虎克铰的水平铰链轴平 行；所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第二近架杆的外端通过第三虎克铰与 所述第二远架杆的一端连接，所述第二远架杆为单杆，所述第二远架杆的另一端通过第四 虎克铰与所述动平台连接，所述第三虎克铰和第四虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰链轴 和水平铰链轴，所述第三虎克铰的水平铰链轴与所述第四虎克铰的水平铰链轴平行；所述 转体上固接有第三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置的驱动轴 与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端通过第一铰链轴与所述第三远架杆 的一端连接，所述第三远架杆为单杆，所述第三远架杆的另一端通过第二铰链轴与所述动 平台连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z轴垂直正交，所述第一铰链轴的轴线、 第二铰链轴的轴线及第三驱动装置的驱动轴的轴线m相互平行；用于连接动平台和三条支 链远架杆的第二虎克铰、第四虎克铰和第二铰链轴成面对称布置。所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一驱 动轴固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第一远架杆的两个远 架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述动平台上固接有第一远架连接轴，所述第一近 架连接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第一远架连接轴与 所述第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二近架杆的外端固接有第 二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第二远架杆包括相互平行 且等长的两个远架杆，所述第二远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所 述动平台上固接有第二远架连接轴，所述第二近架连接轴通过球铰链与所述第二远架杆的 两个远架杆的一端连接，所述第二远架连接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通 过球铰链连接；所述转体通过第三铰链轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆 的外端固接有第三近架连接轴，所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包 括相互平行且等长的两个远架杆，所述第三远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的 支撑件，所述第三近架连接轴通过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所 述第三远架连接轴与所述第三远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三铰 链轴的轴线与z轴垂直正交；用于连接动平台和三条支链远架杆的六个所述球铰链成面对 称布置。所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一 驱动轴固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第 一远架连接轴，所述第一近架连接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连 接，所述第一远架连接轴与所述第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述 第二近架杆的外端固接有第二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所 述第二远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第二远架连接轴， 所述第二近架连接轴通过球铰链与所述第二远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第二远
8架连接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述转体上固接有第 三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置的驱动轴与所述第三近架 杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接有第三近架连接轴，所述动平台上固接有第三 远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第三近架连接轴通 过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三远 架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z轴 垂直正交；所述转体与所述第一近架杆或所述第二近架杆固接；用于连接动平台和三条支 链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一驱 动轴固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第一远架杆的两个远 架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述动平台上固接有第一远架连接轴，所述第一近 架连接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第一远架连接轴与 所述第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二近架杆的外端固接有第 二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第二远架杆包括相互平行 且等长的两个远架杆，所述第二远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所 述动平台上固接有第二远架连接轴，所述第二近架连接轴通过球铰链与所述第二远架杆的 两个远架杆的一端连接，所述第二远架连接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通 过球铰链连接；所述转体通过第四铰链轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆 的外端固接有第三近架连接轴，所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包 括相互平行且等长的两个远架杆，，所述第三近架连接轴通过球铰链与所述第三远架杆的 两个远架杆的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三远架杆的两个远架杆的另一端通 过球铰链连接，所述第四铰链轴的轴线与z轴垂直正交；所述转体与所述第一近架杆或所 述第二近架杆固接；用于连接动平台和三条支链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。本发明具有的优点和积极效果是可实现整周回转，可满足一般抓放操作的要求， 具有大的工作空间_机架体积比，整机刚度、精度好，具有较高速度和加速度能力，运动学 和动力学性能具有轴对称性，具有多种可重构的结构形式以满足不同的需求。
图1为本发明实施例1的结构示意图；图2为图1中的第三远架杆的结构示意图；图3为本发明实施例2的结构示意图；图4为本发明实施例2中的虎克铰的结构示意图；图5为本发明实施例3的结构示意图；图6为本发明实施例1的一种重构结构之一；图7为本发明实施例1的一种重构结构之二 ；图8为本发明实施例1的一种重构结构之三。
具体实施例方式为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下实施例1 请参阅图1 图2，一种可实现整周回转具有三维平动的高速抓放式并联机器人 机构，机构包括固定架0、动平台4以及连接固定架0与动平台4的第一支链1、第二支链2 和第三支链3，第一支链1包括第一驱动装置11、第一驱动轴12、第一近架杆13、第一近架 连接轴14、两个平行的第一远架杆15和第一远架连接轴16，第一驱动装置11固定设置于 固定架0上，其输出端与第一驱动轴12的一端固定连接，第一驱动装置11和第一驱动轴12 均为中空结构，第一驱动轴12可以相对于固定架0绕第一驱动轴12的轴线z轴自由转动， 第一驱动轴12的另一端与第一近架杆13的一端固定连接，第一近架杆13另一端与第一近 架连接轴14固定连接，第一远架杆15 —端与第一近架连接轴14球铰接，另一端与固接在 动平台4上的第一远架连接轴16球铰接；第二支链2包括第二驱动装置21、第二驱动轴22、 第二近架杆23、第二近架连接轴24、两个平行的第二远架杆25和第二远架连接轴26，第二 驱动装置21固定设置于固定架0上，其输出端与第二驱动轴22的一端固定连接，第二驱动 轴22设置在中空结构的第一驱动轴12的中心并与其形成同轴设置形式，即使它们的轴线 相重合，又使两者能够相对独立的转动，第二驱动轴22的另一端与第二近架杆23的一端固 定连接，第二近架杆23的另一端与第二近架连接轴24固定连接，第二远架杆25的一端与 第二近架连接轴24球铰接，另一端与固接在动平台4上的第二远架连接轴26球铰接；第三 条支链3包括通过转动副连接于固定架0的转体31、第三驱动装置32、第三近架杆33、第三 近架连接轴34、第三远架杆35和第三远架连接轴36，转动副的轴线与第一驱动轴及第二驱 动轴的轴线设置为共线形式，即使它们的轴线相重合，又使三者能够相对独立的转动，第三 驱动装置32固定设置在转体31上，第三近架杆33的一端与驱动装置32的驱动轴固接，驱 动装置32的驱动轴的轴线m与z轴垂直正交，近架杆33的另一端与第三近架连接轴34固 接；第三远架杆35的一端与第三近架连接轴34球铰接，另一端与固接在动平台4上的第三 远架连接轴36球铰接。在本实例中，第一远架杆15、第二远架杆25和第三远架杆35由两个相互平行且等 长从动杆组成，两从动杆有利于提高机构的刚度。用于连接动平台和三条支链远架杆的六 个球铰链成面对称布置。请参见图2，在本实例中，第三远架杆35的两从动杆52间布有支撑件51，支撑件 51垂直固接于两从动杆52之间。在本实施例1中，上述并联机构中的第一支链1和第二支链2两条支链的驱动装 置11、21为机构提供水平面内的驱动；第三支链3的驱动装置32为机构提供垂直方向的驱 动。上述并联机构的布置形式可以保证动平台4相对于固定架0的姿态保持不变；转动副 的轴线z与第一驱动轴及第二驱动轴的轴线设置为共线形式可保证动平台4相对于固定架 0能够实现整周回转；在实施例1中，第一近架杆13的外端比里端高，第二近架杆23的外端比里端低， 以实现第一远架杆15和第二远架杆25成面对称布置，支链1、支链2运动对称。第一驱动装置11和第二驱动装置21旋转时，第三支链3跟随随动，并始终保持在 第一支链1和第二支链2的中间对称位置。在本实施例1中，第一驱动装置11采用了中空的直驱电机；也可采用伺服电机-减速齿轮副的结构形式，或伺服电机-减速带轮的传动形式，当然，在具体实施时，采用 其它任意一种可实现相同功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。在本实施例1中，第二驱动装置可以为直驱电机，也可以是结构为伺服电机-减速 器结构，当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同功能的结构形式作为驱动方式 都是可以的。在本实施例1中，第三驱动装置的结构为伺服电机-减速机结构。当然，在具体实 施时，该装置的驱动方式也不局限于此。实施例2 请参见图3 图4，一种可实现整周回转具有三维平动的高速抓放式并联机器人 机构，第一和第二远架杆的结构采用单杆结构形式，此时远架杆的两端均需用具有两个正 交回转自由度的虎克铰分别和对应支链的近架杆及动平台铰接。在第一支链中，第一近架 杆13通过虎克铰61与第一远架杆62相铰接，从而使第一远架杆62相对于第一近架杆61 具有两个正交的转动自由度，虎克铰61由铅垂铰链轴61a和水平铰链轴61b组成，铅垂铰 链轴61a的轴线平行于z轴，水平铰链轴61b的轴线与铅锤铰链轴61a的轴线垂直相交，第 一远架杆62通过虎克铰63与动平台4相铰接，从而使动平台4相对于第一远架杆61具有 两个正交的转动自由度，虎克铰63与虎克铰61的结构相同，请参见图4，虎克铰63由铅垂 铰链轴63a和水平铰链轴63b组成，铅垂铰链轴63a的轴线平行于z轴，水平铰链轴63b的 轴线与铅锤铰链轴63a的轴线垂直相交。水平铰链轴63b的轴线与水平铰链轴61b的轴线 布置为平行形式。第二支链的第二远架杆和第二近架杆及动平台的铰接方式与第一支链的 第一远架杆和第一近架杆及动平台的铰接方式相同。第三支链及其他零件的连接方式和实 施例1相同。与实施例1 一样，第一远架杆和第二远架杆成面对称布置，第三远架杆位于第一 远架杆和第二远架杆之间。用于连接动平台和三条支链远架杆的两个虎克铰和两个球铰成 面对称布置。实施例3 请参见图5，一种可实现整周回转具有三维平动的高速抓放式并联机器人机构，第 三远架杆使用单杆的结构形式，第三支链的第三近架杆33通过铰链轴71与第三远架杆72 铰接，从而使第三远架杆72相对于第三近架杆33具有一个转动自由度，铰链轴71的轴线 平行于m轴，第三远架杆72通过铰链轴73与动平台4铰接，从而使动平台4相对于第三远 架杆72具有一个转动自由度，铰链轴73的轴线也平行于m轴。第一支链1，第二支链2及 其他零件的连接方式可以和实施例1相同，也可以和实施例2相同，在本实施例3中，选择 了和实施例2相同的连接方式。与实施例1 一样，第一远架杆和第二远架杆成面对称布置，第三远架杆位于第一 远架杆和第二远架杆之间。用于连接动平台和三条支链远架杆的两个虎克铰和一个铰链轴 成面对称布置。请参见图6，一种可实现整周回转具有二维平动的高速抓放式并联机器人机构，为 实施例1的一种重构结构之一，第一和第二远架杆采用第三远架杆的结构形式，并去掉第 三支链3的驱动装置32，此时第三支链3只为机构提供约束，不提供驱动，机构变化为仅有 两个平动自由度的机构。图6所示机构可视为本发明的一种重构机构，各支链所用的连接铰链和实施例1相同，但在第一远架杆15和第二远架杆25的两根从动杆52之间分别添加 了若干支撑件51，支撑件51垂直固接于两从动杆52之间。参见图7，一种可实现整周回转具有三维平动的高速抓放式并联机器人机构，为实 施例1的一种重构结构之二，第三远架杆采用第一或第二远架杆的结构形式，此时要求转 体31固接于第一近架杆13和第二近架杆23其中之一。图7所示可视为实施例1的另一 种重构机构，各支链所用的连接铰链和实施例1相同，但去除了第三远架杆35的中间的支 撑件51，此时第一、第二、第三三个远架杆的结构完全相同。该结构要求第三支链中的转体 31固接于第一近架杆13和第二近架杆23其中之一。参见图8，一种可实现整周回转具有二维平动的高速抓放式并联机器人机构，为实 施例1的一种重构结构之三，第一和第二远架杆结构与第三远架杆的结构互换，并去掉第 三支链3的驱动装置32，第三支链3只为机构提供约束，不提供驱动，此时要求转体31固接 于第一近架杆13和第二近架杆23其中之一，此时机构变化为仅有两个平动自由度的机构。 图8所示可视为实施例1的又一种重构机构。本发明与现有技术相比，其不同点在于(1)三条支链的远架杆与动平台的连接方式均采用铰链连接且铰链成面对称布置。(2)第一支链和第二支链的驱动装置均采用直驱电机，有效简化了机构的传动。(3)机构具有多种可重构的结构形式。本发明可实现整周回转，可满足一般抓放操作的要求，具有大的工作空间-机架 体积比，整机刚度、精度好，具有较高速度和加速度能力，运动学和动力学性能具有轴对称 性，具有多种可重构的结构形式以满足不同的需求。尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上 述的具体实施方式
，上述的具体实施方式
仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通 技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可 以作出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
1权利要求
一种可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，包括固定架、动平台以及连接固定架与动平台的第一支链、第二支链和第三支链，其特征在于，所述第一支链包括固接在所述固定架上的第一驱动装置、与所述第一驱动装置的驱动端固接的第一驱动轴、与所述第一驱动轴固接的第一近架杆和与所述第一近架杆连接的第一远架杆；所述第二支链包括固接在所述固定架上的第二驱动装置、与所述第二驱动装置的驱动端固接的第二驱动轴、与所述第二驱动轴固接的第二近架杆和与所述第二近架杆连接的第二远架杆；所述第三支链包括转动连接在所述固定架上的转体、与所述转体通过转动副连接的第三近架杆和与所述第三近架杆连接的第三远架杆；所述第三支链设置在所述第一支链和所述第二支链的中间对称位置；所述第一支链的第一远架杆和所述第二支链的第二远架杆成面对称布置；所述第一支链、第二支链和第三支链分别通过铰链与所述动平台连接，用于连接动平台和三条支链的所述铰链成面对称布置；所述第一驱动轴的轴线、第二驱动轴的轴线和所述转体的轴线均与z轴同轴设置。
2.根据权利要求1所述的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，其特征在于，所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一驱动轴 固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第一远架 连接轴，所述第一近架连接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连接，所 述第一远架连接轴与第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二近架杆的外端固接有第二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴 固接，所述第二远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第二远架 连接轴，所述第二近架连接轴通过球铰链与所述第二远架杆的两个远架杆的一端连接，所 述第二远架连接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述转体上固接有第三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置 的驱动轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接有第三近架连接轴， 所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行且等长的两个远架 杆，所述第三远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述第三近架连接轴 通过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三 远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z 轴垂直正交；用于连接动平台和三条支链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。
3.根据权利要求1所述的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，其特征在于，所述第一近架杆的里端与第一驱动轴固接，所述第一近架杆的外端通过第一虎克铰与 所述第一远架杆的一端连接，所述第一远架杆为单杆，所述第一远架杆的另一端通过第二 虎克铰与所述动平台连接，所述第一虎克铰和第二虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰链轴 和水平铰链轴，所述第一虎克铰的水平铰链轴与所述所述第二虎克铰的水平铰链轴平行；所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第二近架杆的外端通过第三虎克铰与 所述第二远架杆的一端连接，所述第二远架杆为单杆，所述第二远架杆的另一端通过第四 虎克铰与所述动平台连接，所述第三虎克铰和第四虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰链轴 和水平铰链轴，所述第三虎克铰的水平铰链轴与所述所述第四虎克铰的水平铰链轴平行；所述转体上固接有第三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置 的驱动轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接有第三近架连接轴， 所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行且等长的两个远架 杆，所述第三远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述第三近架连接轴 通过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三 远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z 轴垂直正交；用于连接动平台和三条支链远架杆的第二虎克铰、第四虎克铰和两个所述球铰链成面 对称布置。
4.根据权利要求1所述的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，其特征在于，所述第一近架杆的里端与第一驱动轴固接，所述第一近架杆的外端通过第一虎克铰与 所述第一远架杆的一端连接，所述第一远架杆为单杆，所述第一远架杆的另一端通过第二 虎克铰与所述动平台连接，所述第一虎克铰和第二虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰链轴 和水平铰链轴，所述第一虎克铰的水平铰链轴与所述所述第二虎克铰的水平铰链轴平行；所述第二近架杆的里端与第二驱动轴固接，所述第二近架杆的外端通过第三虎克铰与 所述第二远架杆的一端连接，所述第二远架杆为单杆，所述第二远架杆的另一端通过第四 虎克铰与所述动平台连接，所述第三虎克铰和第四虎克铰均包括形成为一体的铅垂铰链轴 和水平铰链轴，所述第三虎克铰的水平铰链轴与所述第四虎克铰的水平铰链轴平行；所述转体上固接有第三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置 的驱动轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端通过第一铰链轴与所述第 三远架杆的一端连接，所述第三远架杆为单杆，所述第三远架杆的另一端通过第二铰链轴 与所述动平台连接，所述第三驱动装置的驱动轴的轴线m与z轴垂直正交，所述第一铰链轴 的轴线、第二铰链轴的轴线及第三驱动装置的驱动轴的轴线m相互平行；用于连接动平台和三条支链远架杆的第二虎克铰、第四虎克铰和第二铰链轴成面对称 布置。
5.根据权利要求1所述的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，其特征在于，所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一驱动轴 固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第一远架杆的两个远架杆 之间设有与其垂直固接的支撑件，所述动平台上固接有第一远架连接轴，所述第一近架连 接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第一远架连接轴与所述 第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二近架杆的外端固接有第二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴 固接，所述第二远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第二远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所述动平台上固接有第二远架连接轴，所述第二近架连 接轴通过球铰链与所述第二远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第二远架连接轴与所述 第二远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述转体通过第三铰链轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接 有第三近架连接轴，所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行 且等长的两个远架杆，所述第三远架杆的两个远架杆之间设有与其垂直固接的支撑件，所 述第三近架连接轴通过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第三远架 连接轴与所述第三远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三铰链轴的轴线 与z轴垂直正交；用于连接动平台和三条支链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。
6.根据权利要求1所述的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，其特征在于，所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一驱动轴 固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第一远架 连接轴，所述第一近架连接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连接，所 述第一远架连接轴与所述第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二近架杆的外端固接有第二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴 固接，所述第二远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述动平台上固接有第二远架 连接轴，所述第二近架连接轴通过球铰链与所述第二远架杆的两个远架杆的一端连接，所 述第二远架连接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述转体上固接有第三驱动装置，所述第三驱动装置设有驱动轴，所述第三驱动装置 的驱动轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接有第三近架连接轴， 所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行且等长的两个远架 杆，所述第三近架连接轴通过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第 三远架连接轴与所述第三远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接，所述第三驱动装 置的驱动轴的轴线m与z轴垂直正交；所述转体与所述第一近架杆或所述第二近架杆固接；用于连接动平台和三条支链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。
7.根据权利要求1所述的可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，其特征在于，所述第一近架杆的外端固接有第一近架连接轴，所述第一近架杆的里端与第一驱动轴 固接，所述第一远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第一远架杆的两个远架杆 之间设有与其垂直固接的支撑件，所述动平台上固接有第一远架连接轴，所述第一近架连 接轴通过球铰链与所述第一远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第一远架连接轴与所述 第一远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述第二近架杆的外端固接有第二近架连接轴，所述第二近架杆的里端与第二驱动轴 固接，所述第二远架杆包括相互平行且等长的两个远架杆，所述第二远架杆的两个远架杆 之间设有与其垂直固接的支撑件，所述动平台上固接有第二远架连接轴，所述第二近架连 接轴通过球铰链与所述第二远架杆的两个远架杆的一端连接，所述第二远架连接轴与所述第二远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连接；所述转体通过第四铰链轴与所述第三近架杆的里端连接，所述第三近架杆的外端固接 有第三近架连接轴，所述动平台上固接有第三远架连接轴，所述第三远架杆包括相互平行 且等长的两个远架杆，，所述第三近架连接轴通过球铰链与所述第三远架杆的两个远架杆 的一端连接，所述第三远架连接轴与所述第三远架杆的两个远架杆的另一端通过球铰链连 接，所述第四铰链轴的轴线与z轴垂直正交；所述转体与所述第一近架杆或所述第二近架杆固接；用于连接动平台和三条支链远架杆的六个所述球铰链成面对称布置。
全文摘要
本发明公开了一种可实现整周回转的高速抓放式并联机器人机构，包括固定架、动平台以及连接固定架与动平台的第一支链、第二支链和第三支链，所述第三支链设置在所述第一支链和所述第二支链的中间对称位置；所述第一支链的第一远架杆和所述第二支链的第二远架杆成面对称布置；所述第一支链、第二支链和第三支链分别通过铰链与所述动平台连接，用于连接动平台和三条支链的所述铰链成面对称布置。本发明可实现整周回转的三维平动，可满足一般抓放操作的要求，具有大的工作空间-机架体积比，整机刚度、精度好，具有较高速度和加速度能力，运动学和动力学性能具有轴对称性，具有多种可重构的结构形式以满足不同的需求。
文档编号B25J9/02GK101973030SQ20101029063
公开日2011年2月16日 申请日期2010年9月25日 优先权日2010年9月25日
发明者倪雁冰, 宋轶民, 梅江平, 汪满新, 沈兆光, 王多, 王辉, 赵学满, 黄田 申请人:天津大学