一种三同轴二维转动一维平动并联机构

摘要

本发明提供一种三同轴二维转动一维平动并联机构，包括驱动轴、动平台、随动保持机构；所述驱动轴与所述动平台通过两条不同的支链连接，所述两条不同支链中的一条为约束支链，所述约束支链含有含有两个平行四边形机构，另一条支链含有一个平行四边形机构，所述随动保持机构与有约束支链所构成的平行四边形机构相关联，实现动平台始终垂直于随动轴对称中线，以保持动平台固定的姿态，动平台的局部转动自由度采用带传动结构实现。本发明的有益效果是运动方式明确，刚度大且可靠性高，降低了成本，动平台运动灵活，易实现高速、高精度抓放，适用于复杂的抓放环境。

权利要求

1.一种三同轴二维转动一维平动并联机构，其特征在于：包括驱动轴、动平台、随动保持机构；所述驱动轴与所述动平台通过两条不同的支链连接，所述两条不同支链中的一条为约束支链，所述约束支链含有两个平行四边形机构，另一条支链含有一个平行四边形机构；所述并联机构还包括主动臂、连接轴、从动臂连杆，两个主动臂的驱动端与驱动轴通过涨紧套连接，另一端与连接轴由转动副连接，从动臂连杆为平行四边形机构，由从动臂约束架作为支撑，所述从动臂连杆一端与连接轴由转动副连接，另一端与动平台由转动副连接；

所述并联机构的约束结构包括第一约束杆、第二约束杆、约束接头，第一约束杆一端与随动保持机构由转动副连接，另一端与约束接头由转动副连接；所述随动保持机构由随动轴、保持架以及连架杆组成，随动轴与第一约束杆由转动副连接，并过盈安装在与驱动轴固接的轴承上，保持架与随动轴上的导向孔构成移动副连接，连架杆一端与主动臂由转动副连接，另一端与保持架由转动副连接；

所述随动保持机构与由约束支链所构成的平行四边形机构相关联，实现动平台始终垂直于随动轴对称中线，以保持动平台固定的姿态，动平台的局部转动自由度采用带传动结构实现。

2.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构，其特征在于：所述驱动轴设有三个，并且采用嵌套式结构，通过轴承支撑实现三个驱动轴之间的相对转动。

3.根据权利要求1所述的一种三同轴二维转动一维平动并联机构，其特征在于：所述驱动轴上固定设有驱动带轮，且在有约束一端的连接轴上与动平台末端分别固定设有带轮，从而通过0型带传动实现动平台末端的转动自由度。

说明书

一种三同轴二维转动一维平动并联机构

技术领域

[0001] 本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种机器人的三同轴二维平动一维转动并联机构。

背景技术

[0002] 并联机构特别适合于高速物流生产线上物料的分拣、搬运和抓放等操作，因此在食品、医药、电子等行业得到普遍应用。美国专利US20090019960A1和欧洲专利EP1084802B1公开了一种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。上述机构的不足之处在于：动平台尺寸较大，对于点对点的操作，其结构较为复杂。中国专利CN1589191A和CN2511447Y公开了一种二自由度平动并联机构，是由机架、动平台、过渡件和支链组成。上述机构的不足之处在于：其近架杆的驱动分别由安装在机架两端的电机驱动，运动部件的惯性较大且机架所占空间大；由于大量应用平行四边形机构，使得机构整体结构复杂、臃肿；动平台灵活度不高。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种设计结构简单、紧凑，动平台灵活性好，力传递效果好，使用寿命长，高速、高精度、高刚度的三同轴二维转动一维平动并联机构。

[0004] 本发明的技术方案是：

[0005] 一种三同轴二维转动一维平动并联机构，包括驱动轴、动平台、随动保持机构；所述驱动轴与所述动平台通过两条不同的支链连接，所述两条不同支链中的一条为约束支链，所述约束支链含有含有两个平行四边形机构，另一条支链含有一个平行四边形机构，所述随动保持机构与由约束支链所构成的平行四边形机构相关联，实现动平台始终垂直于随动轴对称中线，以保持动平台固定的姿态，动平台的局部转动自由度采用带传动结构实现；所述并联机构的约束结构包括第一约束杆、第二约束杆、约束接头，第一约束杆一端与随动保持机构由转动副连接，另一端与约束接头由转动副连接；所述随动保持机构由随动轴、保持架以及连架杆组成，随动轴与第一约束杆由转动副连接，并过盈安装在与驱动轴固接的轴承上，保持架与随动轴上的导向孔构成移动副连接，连架杆一端与主动臂由转动副连接，另一端与保持架由转动副连接。

[0006] 优选的，所述驱动轴设有三个，并且采用嵌套式结构，通过轴承支撑实现三个驱动轴之间的相对转动。

[0007] 优选的，所述并联机构还包括主动臂、连接轴、从动臂连杆，两个主动臂驱动端与驱动轴通过涨紧套连接，另一端与连接轴由转动副连接，从动臂连杆为平行四边形机构，由从动臂约束架作为支撑，从动臂一端与连接轴由转动副连接，另一端与动平台由转动副连接。

[0008] 优选的，所述驱动轴上固定设有驱动带轮，且在有约束一端的连接轴上与动平台末端分别固定设有带轮，从而通过O型带传动实现动平台末端的转动自由度。

[0009] 本发明具有的优点和积极效果是：

[0010] 1)机构整体采取卧式布局，三个驱动轴采用嵌套式结构，通过轴承支撑，实现三个驱动轴之间的相对转动，互不干涉。

[0011] 2)单一支链采用第一约束杆与第二约束杆，进一步简化机构。

[0012] 3)所述随动保持机构，在并联机构工作过程中，与有约束支链平行四边形机构相关联，保持动平台具有固定的姿态。

[0013] 4)动平台局部转动自由度采用带传动结构，结构简单，易于实现。避免动平台末端因局部转动自由度的引入结构变复杂。

[0014] 5)除保持架与随动轴采用移动副连接外，其余所有部件间均采用转动副连接，最大程度的避免了移动副链接时的受力不均匀，摩擦力大，使用寿命短的不足。

附图说明

[0015] 图1是本发明实施例1的结构示意图。

[0016] 图2为随动保持机构的结构示意图。

[0017] 图中：1-驱动轴，2-主动臂，3-随动保持机构，4-第一约束杆，5-O型带，6-带轮，7-约束接头，8-连接轴，9-从动臂约束架，10-第二约束杆，11、12-从动臂连杆，13-动平台，14-随动轴，15-连架杆，16-保持架。

具体实施方式

[0018] 实施例1

[0019] 下面结合附图对本发明做详细说明。

[0020] 本发明公开了一种三同轴二维转动一维平动并联机构，包括驱动轴1、动平台13、随动保持机构3；所述驱动轴1与所述动平台13通过两条不同的支链连接，所述两条不同支链中的一条为约束支链，所述约束支链含有含有两个平行四边形机构，另一条支链含有一个平行四边形机构，所述随动保持机构3与由约束支链所构成的平行四边形机构相关联，实现动平台13始终垂直于随动轴对称中线，以保持动平台13固定的姿态，动平台13的局部转动自由度采用带传动结构实现；所述并联机构的约束结构包括第一约束杆4、第二约束杆10、约束接头7，第一约束杆4一端与随动保持机构由转动副连接，另一端与约束接头7由转动副连接；所述随动保持机构由随动轴14、保持架16以及连架杆15组成，随动轴14与第一约束杆4由转动副连接，并过盈安装在与驱动轴固接的轴承上，保持架与随动轴14上的导向孔构成移动副连接，连架杆15一端与主动臂2由转动副连接，另一端与保持架16由转动副连接。

[0021] 所述驱动轴1设有三个，并且采用嵌套式结构，通过轴承支撑实现三个驱动轴1之间的相对转动。

[0022] 所述并联机构还包括主动臂2、连接轴8、从动臂连杆11、12，两个主动臂2驱动端与驱动轴通过涨紧套连接，另一端与连接轴8由转动副连接，从动臂连杆11、12为平行四边形机构，由从动臂约束架9作为支撑，从动臂一端与连接轴由转动副连接，另一端与动平台由转动副连接。

[0023] 所述驱动轴1上固定设有驱动带轮，且在有约束一端的连接轴上与动平台末端分别固定设有带轮6，从而通过O型带传动实现动平台13末端的转动自由度。

[0024] 本实施例整体结构紧凑，巧妙运用平行四边形原理，利用随动保持机构使动平台保持一定姿态，并利用带传动实现动平台局部转动，结构简单，易于实现。本发明运动方式明确，刚度大且可靠性高，降低了成本，动平台运动灵活，易实现高速、高精度抓放，适用于复杂的抓放环境。

[0025] 以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。