一种直线型并联机器人

摘要

本发明提供一种直线型并联机器人，包括动平台、动作配合的转动支链、第一移动支链和第二移动支链，三个支链的一端均通过万向节与动平台转动连接，还包括第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和转动驱动机构，第一移动支链、第二移动支链和转动支链三者的另一端均通过万向节分别与第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和转动驱动机构的输出端转动连接，使得第一移动支链和第一直线驱动机构形成第一移动副、第二移动支链和第二直线驱动机构形成第二移动副、转动支链和转动驱动机构形成转动副。本发明由两个移动副和一个转动副三者同时配合万向节驱动动平台在确定的空间范围内灵活运动，使得机器人能适应性的同时变化角度和距离，获得空间上的位移。

权利要求

1.一种直线型并联机器人，包括动平台、静平台以及三组驱动机构，动平台上设有执行件；其特征在于：三组驱动机构分别为第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和转动驱动机构；第一直线驱动机构和第二直线驱动机构固定在一框架上，框架上固定有静平台，转动驱动机构固定在所述静平台上；还包括连接在静平台与动平台之间的转动支链、连接在第一直线驱动机构与动平台之间的第一移动支链、和连接在第二直线驱动机构与动平台之间的第二移动支链；所述第一移动支链、第二移动支链和转动支链三者的一端均通过万向节与所述动平台转动连接；所述第一移动支链、第二移动支链和转动支链三者的另一端均通过万向节分别与第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和转动驱动机构的输出端转动连接，使得第一移动支链和第一直线驱动机构配合形成第一移动副、第二移动支链和第二直线驱动机构配合形成第二移动副、转动支链和转动驱动机构配合形成转动副；所述万向节为十字万向联轴器；所述第一直线驱动机构包括丝杆驱动器，其具有沿X轴方向或者Y轴方向直线移动的第一输出滑块，所述第一移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第一输出滑块上；所述第二直线驱动机构包括丝杆驱动器，其具有沿Y轴方向或者X轴方向直线移动的第二输出滑块，所述第二移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第二输出滑块上，所述第二输出滑块和第一输出滑块两者的移动方向不同；所述丝杆驱动器的动力源为伺服电机。

2.根据权利要求1所述的一种直线型并联机器人，其特征在于：所述转动驱动机构包括转动连杆、驱动转动连杆转动的动力源，所述转动连杆上设有第三支链安装板，所述转动支链的端部通过万向节转动连接在所述第三支链安装板上。

3.根据权利要求2所述的一种直线型并联机器人，其特征在于：所述动力源为电机和减速机，所述电机和减速机两者均固定在静平台上，所述减速机连接电机，所述转动连杆连接在减速机上。

4.根据权利要求3所述的一种直线型并联机器人，其特征在于：所述电机为伺服电机。

5.根据权利要求1所述的一种直线型并联机器人，其特征在于：所述第一输出滑块上设有第一支链安装板，所述第一移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第一支链安装板上。

6.根据权利要求1所述的一种直线型并联机器人，其特征在于：所述第二输出滑块上设有第二支链安装板，所述第二移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第二支链安装板上。

说明书

一种直线型并联机器人

技术领域

[0001] 本发明属于工业机器人领域，涉及一种直线型并联机器人,具体涉及一种Delta直线型并联机器人。

背景技术

[0002] Delta并联机器人发展至今已有一百多年的历史，Delta并联机器人在轻工、食品、药品以及电子等行业中有着广泛应用，其多用于分拣、包装、封装、焊接等执行运动。传统的Delta并联机器人在其机构上呈倒三角形，其运动副由三个转动副组成或三个转动副与一个旋转副组成，相比于串联机器人，传统Delta并联机器人具有以下优点：

[0003] 1.刚度质量比大；

[0004] 2.动态性能优越；

[0005] 3.运动精度高；

[0006] 4.结构紧凑灵活性强；

[0007] 5.使用寿命长。

[0008] 基于高精度、快速等固有优点，Delta并联机器人得以广泛应用，但在其具有这些优点的同时，传统Delta并联机器人也具有工作空间小、开发难度大、运动耦合复杂、结构分析困难、抓取负载较小的局限性。

发明内容

[0009] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种直线型并联机器人，具有传统并联机器人固有优点的同时，提高了工作空间，简化结构、易于分析，降低开发难度，增强了抓取负载能力。

[0010] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种直线型并联机器人，包括动平台、与动平台连接的支链、输出端连接支链、驱动所述动平台动作的驱动机构，所述驱动机构固定在一静平台上，所述动平台上设有执行件，其特征在于：所述支链具有动作配合的转动支链、第一移动支链和第二移动支链，所述转动支链、第一移动支链和第二移动支链三者的一端均通过万向节与所述动平台转动连接，其还包括三组驱动机构，分别为第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和转动驱动机构，所述第一移动支链、第二移动支链和转动支链三者的另一端均通过万向节分别与第一直线驱动机构、第二直线驱动机构和转动驱动机构的输出端转动连接，使得第一移动支链和第一直线驱动机构配合形成第一移动副、第二移动支链和第二直线驱动机构配合形成第二移动副、转动支链和转动驱动机构配合形成转动副。

[0011] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述万向节为十字万向联轴器。

[0012] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述第一直线驱动机构包括丝杆驱动器，其具有沿X轴方向或者Y轴方向直线移动的第一输出滑块，所述第一移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第一输出滑块上。

[0013] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述第二直线驱动机构包括丝杆驱动器，其具有沿Y轴方向或者X轴方向直线移动的第二输出滑块，所述第二移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第二输出滑块上，所述第二输出滑块和第一输出滑块两者的移动方向不同。

[0014] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述转动驱动机构包括转动连杆、驱动转动连杆转动的动力源，所述转动连杆上设有第三支链安装板，所述转动支链的端部通过万向节转动连接在所述第三支链安装板上。

[0015] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述动力源为电机和减速机，所述电机和减速机两者均固定在静平台上，所述减速机连接电机，所述转动连杆连接在减速机上。

[0016] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述电机为伺服电机。

[0017] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述第一输出滑块上设有第一支链安装板，所述第一移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第一支链安装板上。

[0018] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述第二输出滑块上设有第二支链安装板，所述第二移动支链的端部通过万向节转动连接在所述第二支链安装板上。

[0019] 本发明的一个较佳实施例中，进一步包括所述丝杆驱动器的动力源为伺服电机。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 其一、本发明的一种直线型并联机器人，采用一个转动副和两个移动副的配合取代传统的三个转动副带动动平台动作，在保留传统并联机器人固有优点的同时，提高了工作空间，简化结构、易于分析，降低开发难度，增强了抓取负载能力，可以广泛使用于工业生产、医疗事业、食品包装等行业中；

[0022] 其二、由两个移动副和一个转动副三者同时配合万向节驱动动平台在确定的空间范围内灵活运动，使得机器人能适应性的同时变化角度和距离，获得空间上的位移，以此提高工作空间；

[0023] 其三、采用直线驱动机构作为移动副，能够提高工作空间，同时相较于传统的转动副结构分析更为简单；

[0024] 其四、可通过基本的解析几何与向量代数法进行运动学分析，降低了运动学分析的难度，尤其是正运动学分析难度大大降低，直接降低了控制难度；

[0025] 其五、传统并联机器人通过三个运动支链共同分担负载，因电机负载能力以及支链连杆强度等因素的限制，导致其抓取负载能力较弱；本发明的并联机器人采用直线驱动机构作为移动副，同时直线驱动机构通过万向节连接移动支链，提高了负载能力。

附图说明

[0026] 为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0027] 图1是本发明优选实施例的立体示意图；

[0028] 图2是本发明优选实施例的主视结构示意图。

[0029] 其中：1-框架，2-动平台，4-静平台，6-执行件，8-转动支链，10-第一移动支链，12-第二移动支链，13-万向节，14-第一直线驱动机构，16-第二直线驱动机构，18-转动驱动机构，20-第一输出滑块，22-第二输出滑块，24-转动连杆，26-第三支链安装板，28-电机，30-减速机，32-第一支链安装板，34-第二支链安装板。

具体实施方式

[0030] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0031] 实施例

[0032] 如图1、2所示，本实施例中公开了一种直线型并联机器人，包括动平台2、静平台4以及三组驱动机构，动平台2上设有执行件6；三组驱动机构分别为第一直线驱动机构14、第二直线驱动机构16和转动驱动机构18；第一直线驱动机构14、第二直线驱动机构16固定在一框架1上，框架1上固定有静平台4，转动驱动机构18固定在所述静平台4上；所述直线型并联机器人还包括连接在静平台4与动平台2之间的转动支链8、连接在第一直线驱动机构14与动平台2之间的第一移动支链10、和连接在第二直线驱动机构16与动平台2之间的第二移动支链12，且上述三个支链动作配合；所述第一移动支链10、第二移动支链12和转动支链8三者的一端均通过万向节13与所述动平台2转动连接；所述第一移动支链10、第二移动支链12和转动支链8三者的另一端均通过万向节13分别与第一直线驱动机构14、第二直线驱动机构16和转动驱动机构18的输出端转动连接，使得第一移动支链10和第一直线驱动机构14配合形成第一移动副、第二移动支链12和第二直线驱动机构16配合形成第二移动副、转动支链8和转动驱动机构18配合形成转动副。

[0033] 由两个移动副和一个转动副三者同时配合万向节13驱动动平台2在确定的空间范围内灵活运动，使得机器人能适应性的同时变化角度和距离，获得空间上的位移，以此提高工作空间。

[0034] 本发明优选万向节13为十字万向联轴器，结构简单，传动效率高，使用后，当主动轴转动时，从动轴既可随之转动，又可绕万向联轴器的十字轴中心在任意方向转动，使得机器人能够适应性的同时变化角度和距离。

[0035] 具体的，所述第一直线驱动机构14包括丝杆驱动器，其具有沿X轴方向或者Y轴方向直线移动的第一输出滑块20，所述第一移动支链10的端部通过万向节13转动连接在所述第一输出滑块20上；为了提高连接的稳定性，可以在第一输出滑块20上设置第一支链安装板32，所述第一移动支链10的端部通过万向节13转动连接在所述第一支链安装板32上。丝杆驱动器通过固定在框架1上的电机提供动力，丝杆驱动器将电机的转动转化为直线移动，随之带动第一输出滑块20沿X轴方向或者Y轴方向直线移动，进一步带动第一支链安装板32移动，第一支链安装板32移动将动力传递到第一移动支链10上，第一移动支链10为动平台2提供X轴方向或者Y轴方向的动能。

[0036] 具体的，所述第二直线驱动机构16包括丝杆驱动器，其具有沿Y轴方向或者X轴方向直线移动的第二输出滑块22，所述第二移动支链12的端部通过万向节13转动连接在所述第二输出滑块22上；为了提高连接的稳定性，可以在第二输出滑块22上设置第二支链安装板34，所述第二移动支链12的端部通过万向节13转动连接在所述第二支链安装板34上。丝杆驱动器通过固定在框架1上的电机提供动力，丝杆驱动器将电机的转动转化为直线移动，随之带动第二输出滑块22沿X轴方向或者Y轴方向直线移动，进一步带动第二支链安装板34移动，第二支链安装板34移动将动力传递到第二移动支链12上，第二移动支链12为动平台2提供X轴方向或者Y轴方向的动能。

[0037] 第一移动支链10和第二移动支链12配合给动平台2同时提供X轴方向的动能和Y轴方向的动能，可以根据实际需要来变化两者提供动能的方向，本发明优选第一移动支链10给动平台2提供X轴方向的动能，第二移动支链12给动平台2提供Y轴方向的动能。

[0038] 具体的，所述转动驱动机构18包括转动连杆24、驱动转动连杆24(改为转动)摆动的动力源，所述转动连杆24上设有第三支链安装板26，所述转动支链8的端部通过万向节13转动连接在所述第三支链安装板26上。本发明优选动力源为伺服电机28和减速机30，所述电机28和减速机30两者均固定在静平台4上，所述减速机30连接电机28，所述转动连杆24连接在减速机30上。伺服电机28用于驱动减速机30，减速机30为转动连杆24提供动力，带动转动连杆24转动，通过转动支链8将动力传递到动平台2上，给动平台2提供Z轴方向的动能。

[0039] 本发明的电机28为伺服电机，且丝杆驱动器的动力源为伺服电机，伺服电机可以精确控制旋转角度和转速，便于与其它机器人进行对接。

[0040] 本发明一种直线型并联机器人具有传统并联机器人固有优点，包括刚度质量比大、动态性能优越、运动精度高、结构紧凑灵活、使用寿命长等优点。与传统并联相比较，具有以下优点：

[0041] 1.工作空间大；

[0042] 2.结构简化，开发难度降低；

[0043] 3.结构简单，易于分析；

[0044] 4.移动副分担负载，负载能力增强。

[0045] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。