专利名称：一种空间七活动度多功能机器人机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及工业机器人领域，特别是七活动度机器人机构。
背景技术：
机器人广泛应用于工业生产的焊接、搬运、码垛、装配、切割等作业当中。其中已得到较好应用的机器人基本上都属于关节机器人，多为6个轴，通过1、2、3轴的联合动作将末端工具送到不同的空间位置，并辅以4、5、6轴的联动以满足工具姿态的不同要求。这种机器人本体机械结构主要有平行四边形结构和侧置式结构两种形式，因其具有较大工作空间和较为灵活的动作得到了广泛应用。但这类传统开链式串联机器人机构因其自身结构的限制，驱动电机都需要安装在连接处，从而导致机构笨重、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，动力学性能较差，难以满足日益严格的高速高精度作业要求。并联机器人机构是一种动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的闭环机构，具有结构紧凑、误差累计小、精度高、作业速度高、动态响应好等优点，但也存在工作空间较小、动作不够灵活等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种七活动度机器人机构，能有效解决传统开链式串联机器人机构的重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积，以及并联机器人机构工作空间较小、动作不够灵活等的各自问题。本发明通过以下技术方案达到上述目的一种空间七活动度多功能机器人机构， 包括二维主臂机构、二维副臂机构和三维末端执行平台机构。所述二维主臂机构由二维主臂、第一直线驱动器、第二直线驱动组成，二维主臂通过第一虎克铰连接到机架上，第一直线驱动器一端通过第一球面副连接到机架上，第一直线驱动器另一端通过第二球面副连接到二维主臂上，第二直线驱动器一端通过第三球面副连接到机架上，第二直线驱动器另一端通过第四球面副连接到二维主臂上。第一直线驱动器、第二直线驱动器作为主动件可单独驱动二维主臂运动，也可以组合的方式联合驱动二维主臂运动，实现二维主臂的二维转动。所述二维副臂机构由二维副臂、第三直线驱动器和第四直线驱动器组成，二维副臂通过第二虎克铰连接到二维主臂上，第三直线驱动器一端通过第五球面副连接到二维主臂上，第三直线驱动器另一端通过第六球面副连接到二维副臂上，第四直线驱动器一端通过第七球面副连接到二维主臂上，第四直线驱动器另一端通过第八球面副连接到二维副臂上。第三直线驱动器和第四直线驱动器作为主动件可单独驱动二维副臂运动，也可以组合的方式联合驱动二维副臂运动，实现二维副臂的二维转动。所述三维末端执行平台机构由三维末端执行平台、第五直线驱动器、第六直线驱动器和第七直线驱动器组成，三维末端执行平台通过第九球面副连接到二维副臂上，第五直线驱动器一端通过第十球面副连接到二维副臂上，第五直线驱动器另一端通过第十一球
3面副连接到三维末端执行平台上，第六直线驱动器一端通过第十二球面副连接到二维副臂上，第六直线驱动器另一端通过第十三球面副连接到三维末端执行平台上，第七直线驱动器一端通过第十四球面副连接到二维副臂上，第七直线驱动器另一端通过第十五球面副连接到三维末端执行平台上，三维末端执行平台上带有法兰盘。第五直线驱动器、第六直线驱动器和第七直线驱动器作为主动件可单独驱动三维末端执行平台运动，也可以组合的方式联合驱动三维末端执行平台运动，实现三维末端执行平台的三维转动。本发明的突出优点在于1、二维主臂、二维副臂、三维末端执行平台串联连接，连接处各由直线驱动器并联驱动，实现机构大工作空间、灵活的轨迹输出，且整体结构简单紧凑、误差补偿好。2、本发明通过在三维末端执行平台的法兰盘上安装各种不同用途的末端执行器， 可应用到搬运、码垛、装配、切割等工业生产当中，多功能化，实用性强。
图1为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的结构示意图。图2为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的二维主臂机构示意图。图3为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的二维副臂机构示意图。图4为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的三维末端执行平台机构示意图。图5为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的第一种工作状态示意图。图6为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的第二种工作状态示意图。图7为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的第三种工作状态示意图。图8为本发明所述一种空间七活动度多功能机器人机构的第四种工作状态示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。对照图1、2、3和4，所述一种空间七活动度多功能机器人机构由二维主臂机构、二维副臂机构和三维末端执行平台机构组成。对照图1、2，所述二维主臂机构由二维主臂6、第一直线驱动器4、第二直线驱动器 27组成，二维主臂6通过第一虎克铰2连接到机架1上，第一直线驱动器4 一端通过第一球面副3连接到机架1上，第一直线驱动器4另一端通过第二球面副5连接到二维主臂6 上，第二直线驱动器27 —端通过第三球面副观连接到机架1上，第二直线驱动器27另一端通过第四球面副沈连接到二维主臂6上。第一直线驱动器4、第二直线驱动器27作为主动件可单独驱动二维主臂6运动，也可以组合的方式联合驱动二维主臂6运动，实现二维主臂6月的二维转动。对照图1、3，所述二维副臂机构由二维副臂10、第三直线驱动器8和第四直线驱动器M组成，二维副臂10通过第二虎克铰连23接到二维主臂6上，第三直线驱动器8 —端通过第五球面副7连接到二维主臂6上，第三直线驱动器8另一端通过第六球面副9连接到二维副臂10上，第四直线驱动器M —端通过第七球面副25连接到二维主臂6上，第四直线驱动器M另一端通过第八球面副22连接到二维副臂10上。第四直线驱动器8和第五直线驱动器M作为主动件可单独驱动二维副臂10运动，也可以组合的方式联合驱动二维副臂10运动，实现二维副臂10的二维转动。对照图1、4，所述三维末端执行平台机构由三维末端执行平台14、第五直线驱动器12、第六直线驱动器16和第七直线驱动器20组成，二维末端执行平台14通过第九球面副17连接到二维副臂10上，第五直线驱动器12 —端通过第十球面副11连接到二维副臂 10上，第五直线驱动器12另一端通过第十一球面副13连接到三维末端执行平台14上，第六直线驱动器16 —端通过第十二球面副18连接到二维副臂10上，第六直线驱动器16另一端通过第十三球面副15连接到三维末端执行平台14上，第七直线驱动器20 —端通过第十四球面副21连接到二维副臂10上，第七直线驱动器20另一端通过第十五球面副19连接到三维末端执行平台14上，三维末端执行平台14上带有法兰盘。第五直线驱动器12、第六直线驱动器16和第七直线驱动器20作为主动件可单独驱动三维末端执行平台14运动， 也可以组合的方式联合驱动三维末端执行平台14运动，实现三维末端执行平台14的三维转动。对照图5、6、7、8，所述一种七活动度机器人机构通过七个直线驱动器并联驱动，实现机构末端各种灵活多变位置和姿态输出的示意图。
权利要求
1. 一种空间七活动度多功能机器人机构，包括二维主臂机构、二维副臂机构和三维末端执行平台机构，其结构和连接方式为所述二维主臂机构由二维主臂、第一直线驱动器、第二直线驱动器组成，二维主臂通过第一虎克铰连接到机架上，第一直线驱动器一端通过第一球面副连接到机架上，第一直线驱动器另一端通过第二球面副连接到二维主臂上，第二直线驱动器一端通过第三球面副连接到机架上，第二直线驱动器另一端通过第四球面副连接到二维主臂上，所述二维副臂机构由二维副臂、第三直线驱动器和第四直线驱动器组成，二维副臂通过第二虎克铰连接到二维主臂上，第三直线驱动器一端通过第五球面副连接到二维主臂上，第三直线驱动器另一端通过第六球面副连接到二维副臂上，第四直线驱动器一端通过第七球面副连接到二维主臂上，第四直线驱动器另一端通过第八球面副连接到二维副臂上，所述三维末端执行平台机构由三维末端执行平台、第五直线驱动器、第六直线驱动器和第七直线驱动器组成，三维末端执行平台通过九球面副连接到二维副臂上，第五直线驱动器一端通过第十球面副连接到二维副臂上，第五直线驱动器另一端通过第十一球面副连接到三维末端执行平台上，第六直线驱动器一端通过第十二球面副连接到二维副臂上，第六直线驱动器另一端通过第十三球面副连接到三维末端执行平台上，第七直线驱动器一端通过第十四球面副连接到二维副臂上，第七直线驱动器另一端通过第十五球面副连接到三维末端执行平台上，三维末端执行平台上带有法兰盘。
全文摘要
一种空间七活动度多功能机器人机构，包括二维主臂机构、二维副臂机构和三维末端执行平台机构。所述二维主臂机构包括二维主臂、第一直线驱动器、第二直线驱动器，所述二维副臂机构包括二维副臂、第三直线驱动器和第四直线驱动器，所述三维末端执行平台机构包括三维末端执行平台、第五直线驱动器、第六直线驱动器、第七直线驱动器。上述三个部分串联连接，能够实现机构大工作空间、灵活的轨迹输出，且整体结构简单紧凑、误差补偿好。本发明通过在三维末端执行平台的法兰盘上安装各种不同用途的末端执行器，可应用到搬运、码垛、装配、切割等工业生产当中，多功能化，实用性强。
文档编号B25J9/08GK102431032SQ201110445269
公开日2012年5月2日 申请日期2011年12月28日 优先权日2011年12月28日
发明者张 林, 张金玲, 李小清, 潘宇晨, 王建亮, 王红州, 蔡敢为, 邓培, 黄院星 申请人:广西大学