一種6自由度串并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供的是一種6自由度串并聯(lián)機(jī)器人。包括橫向平移機(jī)構(gòu)，安裝在橫向平移機(jī)構(gòu)上的縱向平移機(jī)構(gòu)，安裝在縱向平移機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(tái)、一個(gè)第一液壓缸、三個(gè)第二液壓缸和動(dòng)平臺(tái)，第一液壓缸的下端固定在靜平臺(tái)上、上端通過(guò)球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)的形心連接，每個(gè)第二液壓缸的下端通過(guò)虎克鉸與靜平臺(tái)連接、上端通過(guò)球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)。本發(fā)明是一種面向工作平臺(tái)而研究的6自由度串并聯(lián)機(jī)器人，將并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，兩種機(jī)構(gòu)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，拓展了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍。穩(wěn)定可靠、工作空間大、位姿控制容易實(shí)現(xiàn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種6自由度串并聯(lián)機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種串并聯(lián)機(jī)器人，具體地說(shuō)是一種具有六個(gè)自由度的串并聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]并聯(lián)機(jī)器人作為一種新型的機(jī)器人，主要由動(dòng)平臺(tái)、靜平臺(tái)和兩者之間的支鏈組成。相對(duì)于串聯(lián)機(jī)構(gòu)，并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有精度高、無(wú)累積誤差、機(jī)構(gòu)緊湊、剛度高、承載能力大、工作空間小等特點(diǎn)。因此，并聯(lián)機(jī)器人在需要高剛度、高精度、大載荷但又無(wú)需較大的工作空間的領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。串聯(lián)機(jī)構(gòu)活動(dòng)空間大，目前已經(jīng)成熟地應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)外對(duì)于串并聯(lián)機(jī)器人或者機(jī)構(gòu)的研究也有很多，例如申請(qǐng)?zhí)枮?01210394480.5、名稱(chēng)為一種三手爪3SPR+3RPS型串并聯(lián)機(jī)器人等專(zhuān)利文件中公開(kāi)的技術(shù)方案等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于提供一種穩(wěn)定可靠、工作空間大、位姿控制容易實(shí)現(xiàn)的6自由度串并聯(lián)機(jī)器人。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:包括橫向平移機(jī)構(gòu)，安裝在橫向平移機(jī)構(gòu)上的縱向平移機(jī)構(gòu)，安裝在縱向平移機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(tái)、一個(gè)第一液壓缸、三個(gè)第二液壓缸和動(dòng)平臺(tái)，第一液壓缸的下端固定在靜平臺(tái)上、上端通過(guò)球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)的形心連接，每個(gè)第二液壓缸的下端通過(guò)虎克鉸與靜平臺(tái)連接、上端通過(guò)球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)。
[0005]所述縱向平移機(jī)構(gòu)包括底板，第一底板上通過(guò)軸承安裝有第一絲杠，第一絲杠上設(shè)置第一絲杠螺母，第一底板的一端安裝第一伺服電機(jī)，第一伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與第一絲杠相連，第一底板的兩側(cè)設(shè)置第一導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌上設(shè)置第一滑塊，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)固定在第一滑塊和第一絲杠螺母上。
[0006]所述橫向平移機(jī)構(gòu)包括底板，第二底板上通過(guò)軸承安裝有第二絲杠，第二絲杠上設(shè)置第二絲杠螺母，第二底板的一端安裝第二伺服電機(jī)，第二伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與第二絲杠相連，第二底板的兩側(cè)設(shè)置第二導(dǎo)軌，第二一導(dǎo)軌上設(shè)置第二滑塊，縱向平移機(jī)構(gòu)的第一底板固定在第二滑塊和第二一絲杠螺母上。
[0007]本發(fā)明主要由1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)、縱向平移機(jī)構(gòu)、橫向平移機(jī)構(gòu)組成。
1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)由靜平臺(tái)、PS液壓缸、虎克鉸、SPS液壓缸、球鉸鏈、動(dòng)平臺(tái)組成；縱向平移機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、電機(jī)安裝板、聯(lián)軸器、端蓋Q、角接觸球軸承、軸套Q、軸承支座Q、滾珠絲杠副Z、滑塊Z、絲杠螺母安裝板Z、導(dǎo)軌Z、底板、軸承支座M、軸套M、角接觸球軸承、端蓋M組成，縱向平移機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊Z、絲杠螺母安裝板Z與1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)連接；橫向平移機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)、電機(jī)安裝板、聯(lián)軸器、端蓋Q、角接觸球軸承、軸套Q、軸承支座Q、滾珠絲杠副H、滑塊H、絲杠螺母安裝板H、導(dǎo)軌H、底板、軸承支座M、軸套M、角接觸球軸承、端蓋M組成，橫向平移機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊H、絲杠螺母安裝板H與縱向平移機(jī)構(gòu)連接。
[0008]本發(fā)明是一種面向工作平臺(tái)而研究的6自由度串并聯(lián)機(jī)器人，將并聯(lián)機(jī)構(gòu)與串聯(lián)機(jī)構(gòu)結(jié)合起來(lái)，兩種機(jī)構(gòu)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，拓展了并聯(lián)機(jī)構(gòu)的應(yīng)用范圍。具有以下特點(diǎn):
[0009]1、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好、承載能力強(qiáng)、工作空間大。
[0010]2、具有方形的工作空間。
[0011]3、本發(fā)明的1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)具有四個(gè)自由度，更加易于控制。
[0012]4、本發(fā)明的1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式為液壓驅(qū)動(dòng)。
[0013]5、本發(fā)明的縱向平移機(jī)構(gòu)和橫向平移機(jī)構(gòu)采用雙導(dǎo)軌作為支撐，提高了平移部件穩(wěn)定性。
[0014]6、本發(fā)明的縱向平移機(jī)構(gòu)和橫向平移機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方式為電力驅(qū)動(dòng)。
[0015]7、本發(fā)明的各部分部件易于裝卸，維修很方便。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是本發(fā)明的整體機(jī)構(gòu)圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)不意圖。
[0018]圖3是本發(fā)明的縱向平移機(jī)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明的橫向平移機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面給出本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】，并結(jié)合附圖加以說(shuō)明。
[0021]結(jié)合圖1，本發(fā)明主要1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)1、縱向平移機(jī)構(gòu)2、橫向平移機(jī)構(gòu)3組成。
[0022]結(jié)合圖2，1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)1由靜平臺(tái)1_1、PS液壓缸1_2、虎克鉸1_3、SPS液壓缸1-4、球鉸鏈1-5、動(dòng)平臺(tái)1-6組成；PS液壓缸1-2下端通過(guò)螺栓固定在靜平臺(tái)1_1上，上端通過(guò)球鉸鏈1-5與動(dòng)平臺(tái)1-6的形心連接，控制PS液壓缸1-2可以調(diào)節(jié)動(dòng)平臺(tái)1-6的高度；SPS液壓缸1-4下端通過(guò)虎克鉸1-3與靜平臺(tái)1-1連接，上端通過(guò)球鉸鏈1-5與動(dòng)平臺(tái)1-6連接，通過(guò)控制三個(gè)SPS液壓缸1-4可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)平臺(tái)1-6姿態(tài)的調(diào)整。
[0023]結(jié)合圖3，縱向平移機(jī)構(gòu)2伺服電機(jī)2-1、電機(jī)安裝板2-2、聯(lián)軸器2-3、端蓋Q2-4、角接觸球軸承2-5、軸套Q2-6、軸承支座Q2-7、滾珠絲杠副Z2-8、滑塊Z2-9、絲杠螺母安裝板Z2-10、導(dǎo)軌Z2-11、底板2-12、軸承支座M2-13、軸套M2-14、角接觸球軸承2-15、端蓋M2-16組成；絲杠螺母安裝板Z2-10、滑塊Z2-9與1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)1連接，導(dǎo)軌Z2-11作為主要支撐；滾珠絲杠副Z2-8前后通過(guò)端蓋Q2-4、角接觸球軸承2-5、軸套Q2-6、軸承支座Q2-7、軸承支座M2-13、軸套M2-14、角接觸球軸承2_15、端蓋M2-16實(shí)現(xiàn)兩端固定；滾珠絲杠副Z2-8的絲杠螺母與絲杠螺母安裝板Z2-10連接，伺服電機(jī)2-1直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副Z2-8帶動(dòng)1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)1移動(dòng)。
[0024]結(jié)合圖4,橫向平移機(jī)構(gòu)3由伺服電機(jī)3-1、電機(jī)安裝板3-2、聯(lián)軸器3-3、端蓋Q3-4、角接觸球軸承3-5、軸套Q3-6、軸承支座Q3-7、滾珠絲杠副H3-8、滑塊H3-9、絲杠螺母安裝板H3-10、導(dǎo)軌H3-11、底板3-12、軸承支座M3-13、軸套M3-14、角接觸球軸承3-15、端蓋M3-16組成；橫向平移機(jī)構(gòu)3的基本結(jié)構(gòu)與縱向平移機(jī)構(gòu)2的基本結(jié)構(gòu)相同，都是采用雙導(dǎo)軌支撐，伺服電機(jī)通過(guò)滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)的方式；不同之處在于絲杠螺母安裝板H3-10、滑塊H3-9連接是縱向平移機(jī)構(gòu)2。[0025]結(jié)合圖1、2、3、4，本發(fā)明整體串聯(lián)是這樣實(shí)現(xiàn)的:1-PS-3_SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)I的靜平臺(tái)
1-1與縱向平移機(jī)構(gòu)2的絲杠螺母安裝板Z2-10、滑塊Z2-9連接；縱向平移機(jī)構(gòu)2的底板
2-12與橫向平移機(jī)構(gòu)3的絲杠螺母安裝板H3-10、滑塊H3-9連接。
[0026]本實(shí)施方式將1-PS-3-SPS并聯(lián)機(jī)構(gòu)1、縱向平移機(jī)構(gòu)2和橫向平移機(jī)構(gòu)3組合起來(lái)，充分發(fā)揮并聯(lián)機(jī)構(gòu)高剛度、高精度、大載荷的優(yōu)點(diǎn)，以串聯(lián)機(jī)構(gòu)彌補(bǔ)并聯(lián)機(jī)構(gòu)工作空間小的缺點(diǎn)，拓展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種6自由度串并聯(lián)機(jī)器人，包括橫向平移機(jī)構(gòu)，安裝在橫向平移機(jī)構(gòu)上的縱向平移機(jī)構(gòu)，安裝在縱向平移機(jī)構(gòu)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征是:所述并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(tái)、一個(gè)第一液壓缸、三個(gè)第二液壓缸和動(dòng)平臺(tái)，第一液壓缸的下端固定在靜平臺(tái)上、上端通過(guò)球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)的形心連接，每個(gè)第二液壓缸的下端通過(guò)虎克鉸與靜平臺(tái)連接、上端通過(guò)球鉸鏈與動(dòng)平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種6自由度串并聯(lián)機(jī)器人，其特征是:所述縱向平移機(jī)構(gòu)包括底板，第一底板上通過(guò)軸承安裝有第一絲杠，第一絲杠上設(shè)置第一絲杠螺母，第一底板的一端安裝第一伺服電機(jī)，第一伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與第一絲杠相連，第一底板的兩側(cè)設(shè)置第一導(dǎo)軌，第一導(dǎo)軌上設(shè)置第一滑塊，并聯(lián)機(jī)構(gòu)的靜平臺(tái)固定在第一滑塊和第一絲杠螺母上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種6自由度串并聯(lián)機(jī)器人，其特征是:所述橫向平移機(jī)構(gòu)包括底板，第二底板上通過(guò)軸承安裝有第二絲杠，第二絲杠上設(shè)置第二絲杠螺母，第二底板的一端安裝第二伺服電機(jī)，第二伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與第二絲杠相連，第二底板的兩側(cè)設(shè)置第二導(dǎo)軌，第二一導(dǎo)軌上設(shè)置第二滑塊，縱向平移機(jī)構(gòu)的第一底板固定在第二滑塊和第二一絲杠螺母上。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK103624774SQ201310689968
【公開(kāi)日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】于凌濤, 李宏偉, 莊忠平, 孫立強(qiáng), 王文杰, 王正雨, 楊景, 李洪洋, 王濤, 張寶玉 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)