一種可重構(gòu)球面并聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于球面并聯(lián)機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可重構(gòu)球面并聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]球面并聯(lián)機(jī)器人作為一種特殊的并聯(lián)機(jī)器人，其特點(diǎn)是所有轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線匯交于球心，末端執(zhí)行器可實(shí)現(xiàn)繞球心的自由轉(zhuǎn)動(dòng)，可作為衛(wèi)星天線的方位跟蹤系統(tǒng)，仿生機(jī)器人的腕關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)，球面雕刻機(jī)以及各類航空器的地面自動(dòng)跟蹤設(shè)備的結(jié)構(gòu)方案，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和前景。
[0003]由于機(jī)器人的應(yīng)用范圍越來越廣，而每種構(gòu)型僅能適應(yīng)一定范圍。因此機(jī)器人的柔性不能滿足市場(chǎng)日益變化的需求，解決辦法就是開發(fā)新的可重構(gòu)機(jī)器人。這種可重構(gòu)機(jī)器人能夠自動(dòng)改變構(gòu)型來適應(yīng)環(huán)境和任務(wù)的改變。可重構(gòu)機(jī)器人在適應(yīng)性、可重復(fù)使用性、緊湊性和處理緊急事物方面均有優(yōu)勢(shì)?？芍貥?gòu)機(jī)器人的研究已成為機(jī)器人學(xué)一個(gè)新的研究方向，也是新的研究熱點(diǎn)。
大多數(shù)球面并聯(lián)機(jī)器人主要組成部分的結(jié)構(gòu)都很類似，主要的區(qū)別在于驅(qū)動(dòng)支鏈上的運(yùn)動(dòng)副類型以及運(yùn)動(dòng)副的結(jié)構(gòu)位置，所以，將不同構(gòu)型的球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的組件進(jìn)行多功能化，同一組件上可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)副之間的相互轉(zhuǎn)換，通過運(yùn)動(dòng)副之間的相互轉(zhuǎn)換來實(shí)現(xiàn)不同構(gòu)型之間轉(zhuǎn)換，完成多種構(gòu)型的集成，降低加工成本，結(jié)構(gòu)緊湊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的設(shè)計(jì)一種可重構(gòu)球面并聯(lián)機(jī)器人，在不進(jìn)行拆解的前提下實(shí)現(xiàn)多種構(gòu)型之間的相互轉(zhuǎn)換，可根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合以及不同的功能要求進(jìn)行快速重構(gòu)，避免了對(duì)原有構(gòu)型的拆除和新構(gòu)型的重新裝配，從而節(jié)省了大量的時(shí)間。
[0005]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
一種可重構(gòu)球面并聯(lián)機(jī)器人，包括:動(dòng)平臺(tái)、驅(qū)動(dòng)支鏈以及定平臺(tái)，其特征所述的動(dòng)平臺(tái)包括三條結(jié)構(gòu)相同的滑動(dòng)軌道I，所述驅(qū)動(dòng)支鏈包括組合式滑塊、弧形桿件、電機(jī)、電機(jī)支架以及運(yùn)動(dòng)副，弧形桿件上有滑動(dòng)軌道Π;所述動(dòng)平臺(tái)和定平臺(tái)由三條結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行連接，動(dòng)平臺(tái)的滑動(dòng)軌道I與弧形桿件的滑動(dòng)軌道Π通過組合式滑塊連接，可實(shí)現(xiàn)組合式滑塊在動(dòng)平臺(tái)的滑動(dòng)軌道I與弧形桿件的滑動(dòng)軌道Π上的滑動(dòng)，定平臺(tái)與電機(jī)支架固定連接。
[0006]三條驅(qū)動(dòng)支鏈可形成RPRP型或RPR型或RRP型或PRR型或RPP型運(yùn)動(dòng)支鏈，三條驅(qū)動(dòng)支鏈的運(yùn)動(dòng)副組成類型既可以完全相同也可進(jìn)行交叉組合，實(shí)現(xiàn)多種構(gòu)型之間的相互轉(zhuǎn)換。
[0007]所述的組合式滑塊包括滑塊1、滑塊Π，所述的驅(qū)動(dòng)支鏈上的運(yùn)動(dòng)副最多有四個(gè)，一個(gè)是連接于電機(jī)和弧形桿件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R，一個(gè)是連接于弧形桿件和滑塊Π之間的移動(dòng)副P，一個(gè)是連接于滑塊I和滑塊Π之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R，另一個(gè)是連接于滑塊I和動(dòng)平臺(tái)I上的滑動(dòng)軌道I之間的移動(dòng)副P，而且每個(gè)運(yùn)動(dòng)副都可實(shí)現(xiàn)自鎖，鎖定形成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，連接于電機(jī)和弧形桿件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R和連接于弧形桿件和滑塊Π之間的移動(dòng)副P是被驅(qū)動(dòng)的，Ρ代表移動(dòng)副，R代表轉(zhuǎn)動(dòng)副。
[0008]連接于弧形桿件和滑塊Π之間的移動(dòng)副P和連接于滑塊I和滑動(dòng)軌道I之間的移動(dòng)副P可通過內(nèi)六角無頭螺絲進(jìn)行鎖緊，使得滑塊被固定在滑動(dòng)軌道的預(yù)定位置;連接于電機(jī)和弧形桿件之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R可通過對(duì)電機(jī)的控制進(jìn)行鎖緊，使得弧形桿件可以被定位在預(yù)定的位置。驅(qū)動(dòng)支鏈可通過選擇運(yùn)動(dòng)副的鎖緊位置對(duì)支鏈的有效尺寸進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)了同一種構(gòu)型的尺寸規(guī)格的重構(gòu)。
[0009]優(yōu)選的，組合式滑塊還包括圓頭十字螺絲、套筒，螺母，其中所述滑塊I和滑塊Π與套筒進(jìn)行配合，使得滑塊I和滑塊Π可繞套筒的軸線進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，螺母和圓頭十字螺絲對(duì)滑塊I和滑塊Π以及套筒在沿套筒的軸向進(jìn)行固定;滑塊I和滑塊Π截面為T形，分別嵌入具有T形截面的動(dòng)平臺(tái)的滑動(dòng)軌道I和弧形桿件的滑動(dòng)軌道Π中，分別組成移動(dòng)副；滑塊I和滑塊Π在垂直于套筒軸線方向分別開有定位孔，動(dòng)平臺(tái)的滑動(dòng)軌道I和弧形桿件的滑動(dòng)軌道Π上開有若干可與定位孔左右對(duì)應(yīng)的鎖緊孔，定位孔和鎖緊孔通過內(nèi)六角無頭螺絲連接。
[0010]本發(fā)明的特點(diǎn)和有益效果:
1.本發(fā)明的機(jī)器人通過運(yùn)動(dòng)副的自鎖實(shí)現(xiàn)了六自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)與三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)換，通過運(yùn)動(dòng)副之間的切換實(shí)現(xiàn)了多種三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)換，通過改變運(yùn)動(dòng)副的鎖緊位置實(shí)現(xiàn)了每種構(gòu)型的尺寸重構(gòu)。
[0011 ] 2.該構(gòu)型可重構(gòu)的球面并聯(lián)機(jī)器人具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、結(jié)構(gòu)緊湊；
(2)實(shí)現(xiàn)了六自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)與三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)換；
(3)實(shí)現(xiàn)了多種相同驅(qū)動(dòng)支鏈三自由度球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)之間的相互轉(zhuǎn)換；
(4)實(shí)現(xiàn)了球面并聯(lián)機(jī)構(gòu)的不同驅(qū)動(dòng)支鏈的混聯(lián)構(gòu)型。
[0012](5)實(shí)現(xiàn)了球面并聯(lián)機(jī)器人中每種構(gòu)型的尺寸規(guī)格的重構(gòu)。
[0013]這些優(yōu)點(diǎn)使得該可重構(gòu)的球面并聯(lián)機(jī)器人的靈活性、柔性更好，對(duì)工作環(huán)境具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。
【附圖說明】
[0014]圖1為一種可重構(gòu)球面并聯(lián)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為驅(qū)動(dòng)支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為組合式滑塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為組合式滑塊的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為移動(dòng)副P的鎖緊原理結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)號(hào):1-動(dòng)平臺(tái)，1.1-滑動(dòng)軌道I，2-組合式滑塊I，2.1-圓頭十字螺絲，2.2-滑塊I，2.3-滑塊11，2.4-定位孔，2.5-套筒，2.6-螺母，3-弧形桿件，3.1-滑動(dòng)軌道Π，4_驅(qū)動(dòng)電機(jī)，5-電機(jī)支架，5.1-電機(jī)定位孔，6-定平臺(tái)，7-內(nèi)六角無頭螺絲，8-螺紋孔。
【具體實(shí)施方式】
[0015]結(jié)合附圖1-5對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步說明。
[0016]—種可重構(gòu)球面并聯(lián)機(jī)器人，包括:動(dòng)平臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)支鏈、定平臺(tái)6等。所述驅(qū)動(dòng)支鏈包括:組合式滑塊2、弧形桿件3、電機(jī)4、電機(jī)支架5;所述動(dòng)平臺(tái)I和定平臺(tái)6由三條結(jié)構(gòu)相同的驅(qū)動(dòng)支鏈進(jìn)行連接，動(dòng)平臺(tái)I的滑動(dòng)軌道1.1與驅(qū)動(dòng)支鏈的弧形桿件3通過組合式滑塊2連接，可實(shí)現(xiàn)組合式滑塊2在動(dòng)平臺(tái)的滑動(dòng)軌道11.1與弧形桿件3的滑動(dòng)軌道Π 3.1上的滑動(dòng)，定平臺(tái)I與電機(jī)支架5通過定位孔5.1固定連接。
[0017]三條驅(qū)動(dòng)支鏈可形成RPRP型或RPR型或RRP型或PRR型或RPP型運(yùn)動(dòng)支鏈，三條驅(qū)動(dòng)支鏈的運(yùn)動(dòng)副組成類型既可以完全相同也可進(jìn)行交叉組合，實(shí)現(xiàn)多種構(gòu)型之間的相互轉(zhuǎn)換，通過選擇運(yùn)動(dòng)副的鎖緊位置對(duì)支鏈的有效尺寸進(jìn)行改變，實(shí)現(xiàn)了同一種構(gòu)型的尺寸重構(gòu)。
[0018]每條驅(qū)動(dòng)支鏈包括:組合式滑塊2、弧形桿件3、電機(jī)4、電機(jī)支架5以及配合形成的運(yùn)動(dòng)副；組合式滑塊2包括滑塊12.2、滑塊Π 2.3;所述運(yùn)動(dòng)副最多有四個(gè)，一個(gè)是連接于電機(jī)4和弧形桿件3之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R，一個(gè)是連接于弧形桿件3和滑塊Π 2.3之間的移動(dòng)副P，一個(gè)是連接于組合式滑塊2中的滑塊12.2和滑塊Π 2.3之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R，另一個(gè)是連接于滑塊I
2.2和動(dòng)平臺(tái)I上的滑動(dòng)軌道I1.1之間的移動(dòng)副P，而且每個(gè)運(yùn)動(dòng)副都可實(shí)現(xiàn)自鎖，鎖定形成運(yùn)動(dòng)副的兩個(gè)構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，其中，連接于電機(jī)4和弧形桿件3之間的轉(zhuǎn)動(dòng)副R和連接于弧形桿件3和滑塊Π 2.3之間的移動(dòng)副P是被驅(qū)動(dòng)的。
[0019]所述運(yùn)動(dòng)副中，連接于弧形桿件3和組合式滑塊2中的滑塊Π2.3之間的移動(dòng)副P和連接于組合式滑塊2中的滑塊12.2和動(dòng)平臺(tái)I上的滑動(dòng)軌道I1.1之間的移動(dòng)副P可通過內(nèi)六角無頭螺絲7與