一种多坐标高速并联机器人机构的制作方法

本实用新型涉及一种机器人机构，特别是一种多坐标高速并联机器人机构。

背景技术：

高速并联机器人机构因末端可实现高的速度和加速度，且可满足空间物体的搬运等操作，已被广泛应用于食品医药、现代物流、电子信息等领域自动化生产线高速轻载搬运作业。

专利号为US20090019960A1的美国专利公开了一种带四个自由度的高速并联机器人，专利号为EP1084802B1欧洲专利公开了一种四自由度并联机器人，通过对这两件专利分析可知，现有的可实现三维平动一维转动的并联机构，包括四个主动支链和一个动平台，每条支链包括近架杆和远架杆两部分。其中近架杆一端相对于固定机架仅具有一个移动或转动自由度，另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与远架杆的一端连接；远架杆另一端通过仅具有两个回转自由度的铰链与动平台连接，从而保证机构的平动；动平台由四个部件组成，其中两个部件需相互平行，另外两个部件与前述两个相互平行的部件通过转动铰链连接，通过部件之间的相互转动可实现绕垂直于动平台的轴线的转动自由度，同时配以相应的放大机构可扩大转角范围。但是上述机构的刚度不强，快速能力差，工作空间有限。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种多坐标高速并联机器人机构，可通过适当配置构件之间的运动关系，实现自由度快速重构。

实现本实用新型目的的技术解决方案是：一种多坐标高速并联机器人机构，包括固定架、支撑平台、动平台以及连接支撑平台与动平台的第一支链、第二支链和第三支链，所述第一支链和第二支链结构完全相同，且对称分布在第三支链的两侧；

所述第一支链包括第一驱动装置、第一近架杆、第一上连接轴、两根平行且等长的第一远架杆、第一下连接轴；所述第一驱动装置与支撑平台固接，所述第一近架杆的一端与支撑平台转动连接，且与第一驱动装置的驱动端固接，第一近架杆的另一端与第一上连接轴固接；所述两根第一远架杆一端均与所述第一上连接轴球铰接，另一端均与固接在所述动平台上的第一下连接轴球铰接；

所述第二支链包括第二驱动装置、第二近架杆、第二上连接轴、两个平行且等长的第二远架杆、第二下连接轴；所述第二驱动装置与支撑平台固接，所述第二近架杆的一端与支撑平台转动连接，且与第二驱动装置的驱动端固接，第二近架杆的另一端与第二上连接轴固接；所述两根第二远架杆一端均与所述第二上连接轴球铰接，另一端均与固接在所述动平台上的第二下连接轴球铰接；

连接所述第一近架杆和支撑平台的转动轴线与连接所述第二近架杆和支撑平台的转动轴线相互平行；

所述第三支链包括转动叉、第三驱动装置、第三近架杆、第三辅助近架杆、第三连接架、第三上连接轴、两个平行且等长的第三远架杆、第三辅助远架杆、支撑杆和第三下连接轴；转动叉位于支撑平台的中部，所述第三驱动装置与转动叉固接，所述第三近架杆的一端与转动叉转动连接，且与第三驱动装置的驱动端固接，第三近架杆的另一端与第三连接架转动连接，所述第三辅助近架杆一端与转动叉转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆的另一端与第三连接架转动连接或球铰接，所述第三近架杆和第三辅助近架杆平行且等长，所述第三近架杆、第三辅助近架杆、第三连接架和转动叉构成平行四边形机构；所述第三上连接轴与第三近架杆连接，所述第三上连接轴的所在轴线与连接所述第三近架杆和第三连接架的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆的一端均与第三上连接轴转动连接或球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆的另一端均与第三下连接轴转动连接或球铰接，所述第三下连接轴与动平台连接，所述两个平行且等长的第三远架杆之间固接有支撑杆；所述第三辅助远架杆的一端与第三连接架转动连接或球铰接，另一端与动平台转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆和第三远架杆平行且等长，所述第三辅助远架杆、第三远架杆、第三连接架和动平台构成平行四边形机构。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点为：本实用新型的多坐标高速并联机器人机构结构简单紧凑，且通过适当配置构件之间的运动关系，实现机构自由度的快速重构，可适应多种不同的应用场合，且可实现整周回转，大幅度地提高机构的工作空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型实施例1中动平台的结构示意图。

图3为本实用新型实施例2中动平台的结构示意图。

图4为本实用新型实施例3的结构示意图。

图5为本实用新型实施例3中动平台的结构示意图。

图6为本实用新型实施例3中主平台的结构示意图。

图7为本实用新型实施例4的结构示意图。

图8为本实用新型实施例5的结构示意图。

图中编号所代表的含义为：

1、固定架，2、支撑平台，3、动平台，4、末端执行器，5、末端执行器驱动装置，6、主平台，7、副平台，61、内齿轮，71、小齿轮，62、圆导轨，72、圆滑块，11、第一驱动装置，12、第一近架杆，13、第一上连接轴，14、第一远架杆，15、第一下连接轴，21、第二驱动装置，22、第二近架杆，23、第二上连接轴，24、第二远架杆，25、第二下连接轴，30、转动叉驱动装置，31、转动叉，32、第三驱动装置，33、第三近架杆，34、第三辅助近架杆，35、第三连接架，36、第三上连接轴，37、第三远架杆，38、支撑杆，39、第三辅助远架杆，310、第三下连接轴。

具体实施方式

结合附图，本实用新型的一种多坐标高速并联机器人机构，包括固定架1、支撑平台2、动平台3以及连接支撑平台2与动平台3的第一支链、第二支链和第三支链，所述第一支链和第二支链结构完全相同，且对称分布在第三支链的两侧；

所述第一支链包括第一驱动装置11、第一近架杆12、第一上连接轴13、两根平行且等长的第一远架杆14、第一下连接轴15；所述第一驱动装置11与支撑平台2固接，所述第一近架杆12的一端与支撑平台2转动连接，且与第一驱动装置11的驱动端固接，第一近架杆12的另一端与第一上连接轴13固接；所述两根第一远架杆14一端均与所述第一上连接轴13球铰接，另一端均与固接在所述动平台3上的第一下连接轴15球铰接；

所述第二支链包括第二驱动装置21、第二近架杆22、第二上连接轴23、两个平行且等长的第二远架杆24、第二下连接轴25；所述第二驱动装置21与支撑平台2固接，所述第二近架杆22的一端与支撑平台2转动连接，且与第二驱动装置21的驱动端固接，第二近架杆22的另一端与第二上连接轴23固接；所述两根第二远架杆24一端均与所述第二上连接轴23球铰接，另一端均与固接在所述动平台上的第二下连接轴25球铰接；

连接所述第一近架杆12和支撑平台2的转动轴线与连接所述第二近架杆22和支撑平台2的转动轴线相互平行；

所述第三支链包括转动叉31、第三驱动装置32、第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35、第三上连接轴36、两个平行且等长的第三远架杆37、第三辅助远架杆39、支撑杆38和第三下连接轴310；转动叉31位于支撑平台2的中部，所述第三驱动装置32与转动叉31固接，所述第三近架杆33的一端与转动叉31转动连接，且与第三驱动装置32的驱动端固接，第三近架杆33的另一端与第三连接架35转动连接，所述第三辅助近架杆34一端与转动叉31转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆34的另一端与第三连接架35转动连接或球铰接，所述第三近架杆33和第三辅助近架杆34平行且等长，所述第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35和转动叉31构成平行四边形机构；所述第三上连接轴36与第三近架杆33连接，所述第三上连接轴36的所在轴线与连接所述第三近架杆33和第三连接架35的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆37的一端均与第三上连接轴36转动连接或球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆37的另一端均与第三下连接轴310转动连接或球铰接，所述第三下连接轴310与动平台连接，所述两个平行且等长的第三远架杆37之间固接有支撑杆38；所述第三辅助远架杆39的一端与第三连接架35转动连接或球铰接，另一端与动平台转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆39和第三远架杆37平行且等长，所述第三辅助远架杆39、第三远架杆37、第三连接架35和动平台构成平行四边形机构。

优选的，所述支撑平台2与固定架1固接；所述转动叉31与支撑平台2转动连接；连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第三近架杆33和转动叉31的转动轴线垂直相交；连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第一近架杆12和支撑平台2的转动轴线相互平行。

优选的，所述动平台3上转动连接有末端执行器4，并固接有末端执行器驱动装置5，所述末端执行器4与末端执行器驱动装置5的驱动端固接。

第一下连接轴15与第二下连接轴25相互平行，第二下连接轴25与第三下连接轴310相互垂直。

优选的，所述支撑平台2与固定架1固接，所述转动叉31与支撑平台2固接；所述动平台包括主平台6和副平台7，所述主平台6和副平台7转动连接；所述第一支链和第二支链均与主平台6连接，所述第三支链与所述副平台7连接；

所述主平台6上固接有内齿轮61，所述副平台7上转动连接有小齿轮71，所述内齿轮61与小齿轮71啮合，两者构成齿轮副，所述小齿轮71固接有末端执行器4，在末端执行器4的带动下旋转；所述主平台6上固接有圆导轨62，所述副平台7上固接有圆滑块72，所述圆滑块72与圆导轨62构成导轨副。

第一下连接轴15与第二下连接轴25相互平行，第二下连接轴25与第三下连接轴310相互垂直。

优选的，所述支撑平台2与固定架1固接；所述第三支链还包括转动叉驱动装置30，所述转动叉驱动装置30与支撑平台2固接，所述转动叉31与支撑平台2转动连接，且与所述转动叉驱动装置30的驱动端固接；连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第三近架杆33和转动叉31的转动轴线垂直相交；连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第一近架杆12和支撑平台2的转动轴线相互平行；

所述动平台包括主平台6和副平台7，所述主平台6和副平台7转动连接；所述第一支链和第二支链均与主平台6连接，所述第三支链与所述副平台7连接；所述主平台6上固接有内齿轮61，所述副平台7上转动连接有小齿轮71，所述内齿轮61与小齿轮71啮合，两者构成齿轮副，所述小齿轮71固接有末端执行器；所述主平台6上固接有圆导轨62，所述副平台7上固接有圆滑块72，所述圆滑块72与圆导轨62构成导轨副。

优选的，所述多坐标高速并联机器人机构还包括支撑平台驱动装置8，所述支撑平台驱动装置8与固定架1固接，所述支撑平台2与固定架1转动连接，且与支撑平台驱动装置8的驱动端固接；

所述转动叉31与支撑平台2转动连接；连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第三近架杆33和转动叉31的转动轴线垂直相交，连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第一近架杆12和支撑平台2的转动轴线相互平行。

优选的，第三上连接轴36与第三近架杆33固接，第三下连接轴310与动平台固接。

优选的，第三上连接轴36与第三近架杆33转动连接，第三下连接轴310与动平台转动连接。

本实用新型的多坐标高速并联机器人机构结构简单紧凑，且通过适当配置构件之间的运动关系，实现机构自由度的快速重构，可适应多种不同的应用场合，且可实现整周回转，大幅度地提高机构的工作空间。

下面结合实施例对本实用新型做进一步详细的描述：

实施例1

结合附图1-2，一种多坐标高速并联机器人机构，包括固定架1、支撑平台2、动平台以及连接支撑平台2与动平台之间的第一支链、第二支链和第三支链，

所述支撑平台2与固定架1固接；

所述第一支链和第二支链结构完全相同，且分布在第三支链的两侧；

所述第一支链包括第一驱动装置11、第一近架杆12、第一上连接轴13、两个平行且等长的第一远架杆14和第一下连接轴15；所述第一驱动装置11与支撑平台2固接，所述第一近架杆12的一端与支撑平台2转动连接，且与第一驱动装置11的驱动端固接，第一近架杆12的另一端与第一上连接轴13固接；所述第一远架杆14一端与所述第一上连接轴13球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第一下连接轴15球铰接；

所述第二支链包括第二驱动装置21、第二近架杆22、第二上连接轴23、两个平行且等长的第二远架杆24和第二下连接轴25；所述第二驱动装置21与支撑平台2固接，所述第二近架杆22的一端与支撑平台2转动连接，且与第二驱动装置21的驱动端固接，第二近架杆22的另一端与第二上连接轴23固接；所述第二远架杆24一端与所述第二上连接轴23球铰接，另一端与固接在所述动平台上的第二下连接轴25球铰接；

连接所述第一近架杆12和支撑平台2的转动轴线与连接所述第二近架杆22和支撑平台2的转动轴线相互平行；

所述第三支链包括转动叉31、第三驱动装置32、第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35、第三上连接轴36、两个平行且等长的第三远架杆37、第三辅助远架杆38、支撑杆39和第三下连接轴310；所述转动叉31与支撑平台2转动连接；所述第三驱动装置32与转动叉31固接，所述第三近架杆33的一端与转动叉31转动连接，且与第三驱动装置32的驱动端固接，第三近架杆33的另一端与第三连接架35转动连接，所述第三辅助近架杆34一端与转动叉31转动连接或球铰接，所述第三辅助近架杆34的另一端与第三连接架35转动连接或球铰接，所述第三近架杆33和第三辅助近架杆34平行且等长，所述第三近架杆33、第三辅助近架杆34、第三连接架35和转动叉31构成平行四边形机构，所述第三上连接轴36与第三近架杆34固接或转动连接，所述第三上连接轴36的所在轴线与连接所述第三近架杆33和第三连接架35的转动轴线同轴，所述两个平行且等长的第三远架杆37的一端与第三上连接轴36转动连接或球铰接，所述两个平行且等长的第三远架杆37的另一端与第三下连接轴310转动连接或球铰接，所述第三下连接轴310与动平台固接或转动连接，所述两个平行且等长的第三远架杆37之间固接有支撑杆39；所述第三辅助远架杆38的一端与第三连接架35转动连接或球铰接，另一端与动平台转动连接或球铰接；所述第三辅助远架杆38和第三远架杆37平行且等长，所述第三辅助远架杆38、第三远架杆37、第三连接架35和动平台构成平行四边形机构。

连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第三近架杆33和转动叉31的转动轴线垂直相交；连接所述转动叉31和支撑平台2的转动轴线与连接所述第一近架杆12和支撑平台2的转动轴线相互平行。实例1为两平一转三自由度高速并联机器人机构。

实施例2

结合附图1和3，实施2与实施例1的区别在于，在实例例1的基础上，所述动平台上转动连接有末端执行器4，并固接有末端执行器驱动装置5，所述末端执行器4与末端执行器驱动装置5的驱动端固接。实施例2为三平一转三自由度高速并联机器人机构。

实施例3

结合附图4-6，实例3与实施例1的区别在于，

实例1中的转动叉31与支撑平台2的转动连接，在实例3中改为：转动叉31与支撑平台2固接；

实施1中的动平台为单动平台，实施例3改为双动平台，具体结构如下：

动平台包括主平台6和副平台7，所述主平台6和副平台7转动连接；所述第一支链和第二支链均与主平台6连接，所述第三支链与所述副平台7连接。

所述主平台6上固接有内齿轮61，所述副平台7上转动连接有小齿轮71，所述内齿轮61与小齿轮71啮合，两者构成齿轮副，所述小齿轮71固接有末端执行器4。

所述主平台6上固接有圆导轨62，所述副平台7上固接有圆滑块72，所述圆滑块72与圆导轨62构成导轨副。实施例3为两平一转三自由度高速并联机器人机构。

实施例4

结合附图7，实施例4与实施例1的区别在于，

在实施例1的基础上，第三支链还包括转动叉驱动装置30，所述转动叉驱动装置30与支撑平台2固接，所述转动叉31与支撑平台2转动连接，且与所述转动叉驱动装置30的驱动端固接；动平台改为双平台结构，双平台的组成结构与实施例3相同；实例4为三平一转四自由度高速并联机器人机构。

实施例5

结合附图7，实施例4与实施例1的区别在于，

将在实施例1的基础中固定架和支撑平台的固接关系改为转动连接，具体结构为：

所述多坐标高速并联机器人机构还包括支撑平台驱动装置8，所述支撑平台驱动装置8与固定架1固接，所述支撑平台2与固定架1转动连接，且与支撑平台驱动装置8的驱动端固接。实施例5在实现两平一转的基础上，高速并联机器人机构可实现整周回转。

尽管上面结合附图对本实用新型的优选实施例进行了描述，但是本实用新型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实用新型的启示下，在不脱离本实用新型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，这些均属于本实用新型的保护范围之内。