CN103522285A

CN103522285A - 一种平面立式二自由度并联平动机器人机构

Info

Publication number: CN103522285A
Application number: CN201310520726.3A
Authority: CN
Inventors: 王冰; 韩书葵; 田东兴; 聂旭萌
Original assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Current assignee: North China Institute of Aerospace Engineering
Priority date: 2013-10-30
Filing date: 2013-10-30
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明涉及一种平面立式二自由度并联平动机器人机构，其特征是：运动平台通过两个相同的支链与固定平台相连接，每个支链均由一平行四边形机构和一曲柄滑块机构相串联组成，其中曲柄滑块机构作为机器人机构的伺服传动机构，曲柄为每一支链的输入构件，运动平台在其所在平面内作二自由度平动。该机构可作为工业机器人实现平面内分拣、包装和封装等操作。本发明具有结构简单可靠、易于制造、重量轻、高刚度、成本低等优点。

Description

一种平面立式二自由度并联平动机器人机构

技术领域：

本发明属于工业机器人和机械制造领域，特别涉及一种平面立式二自由度并联平动机器人机构。

背景技术：

平面二自由度并联机器人可实现平面内任意轨迹，可应用于分拣、包装、封装等平面内高速作业任务，因此在轻工、电子、食品和医药等行业的自动化生产线上得到了重要的应用。

已有的平面二自由度并联机器人机构中，最为经典的是平面5杆机构。它一般采用转动副或移动副驱动。在采用转动副作为驱动的方案时，平面二自由度并联机器人机构一般有5个转动副，其中2个作为驱动的转动副安装在机架。采用移动副作为驱动时，机构含有3个转动副和两个移动副。在采用移动副作为驱动副的设计方案时，传统的设计方案一般采用伺服电机带动滚珠丝杠的驱动方式，滚珠丝杠副将伺服电机的旋转运动转化为驱动滑块(即驱动移动副)的直线运动。而滚珠丝杠本身结构及其支承方式均比较复杂，为提高其传动精度和刚度，又需间隙调整和预紧，使其设计、制造困难，成本高。

传统、古老且经典的凸轮和平面四杆机构，一般采用交流异步电机作为其驱动，凸轮或曲柄等速旋转，末端从动件按设计的预定规律运动。近些年来机构学领域的一个热点问题就是，采用交流伺服电机来实现凸轮和平面四杆机构的变速和主动控制，期望得到更好的机构性能(如姚燕安博士的博士论文《凸轮机构的主动控制》，天津大学，1999；及其博士后研究报告《变输入转速机构设计》，上海交通大学，2001)。但其主要研究和应用于传统的压力机设计(如专利CN1302913C，CN1546311A，CN102514217A，CN102328448A，CN102205386，CN102172760B)，实现了压力机的数字伺服控制，使压力机具有柔性。但为构建大吨位伺服机械压力机，其需要将多台伺服电机并联。

发明内容：

本发明针对现有技术中的不足提出一种平面立式二自由度并联平动机器人机构，其采用曲柄滑块机构作为其伺服传动机构。因该机器人主要的应用领域为电子、轻工、食品和医药等行业的自动化生产线，机构中的所有杆件均为轻质杆，因此对于每个自由度均采用功率较小的单伺服电机就可胜任伺服驱动的任务。其具有结构简单可靠、易于制造、重量轻、高刚度、成本低等优点。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：平面立式二自由度并联平动机器人机构，该机构为对称结构，采用曲柄滑块机构作为其伺服传动机构，机构简单易于实现。其结构是运动平台通过两个相同的支链与固定平台相连，对于每一支链均由一平行四边形机构和一曲柄滑块机构串联组成，运动平台通过平行四边形机构与曲柄滑块机构的滑块相连，曲柄滑块机构则作为每一支链的伺服传动机构。

本发明通过上述技术方案，存在如下效果：采用曲柄滑块机构替代了滚珠丝杠副作为平面立式二自由度并联平动机器人的伺服传动机构，其具有结构简单、易于实现、降低成本的特点。该平面立式二自由度并联平动机器人机构可作为工业机器人实现平面内的封装、分拣和包装等操作。

附图说明：

图1是本发明的结构示意图；

图中：1为固定平台，2、4、6、7、8、9、10为转动副，3为曲柄，5为第一连杆，11为滑块，12第二连杆，13为第三连杆，14为运动平台

具体实施方式：

以下结合附图1所示之实施例作进一步详述：

在图1所示实施例中：机器人机构关于y轴为对称机构，运动平台14通过两条相同的支链与固定平台1相连，这两条支链均含有一平行四边形机构和一个曲柄滑块机构。其中滑块11、第二连杆12、第三连杆13和运动平台14构成平行四边形机构，第二连杆12与运动平台14通过转动副9铰接，第二连杆12与滑块11通过转动副7铰接；第三连杆13与运动平台14通过转动副10铰接，第三连杆13与滑块11通过转动副8铰接。其中曲柄3、第一连杆5和滑块11构成曲柄滑块机构，曲柄3与固定平台1通过转动副2铰接，曲柄3与第一连杆5通过转动副4铰接，第一连杆5与滑块11通过转动副6铰接。运动平台通过平行四边形机构与曲柄滑块机构的滑块11相连，曲柄滑块机构作为机器人机构每一支链的驱动传动机构，曲柄3则作为机器人机构每一支链的输入构件，运动平台在其所在平面内作二自由度平动。

Claims

1.一种平面立式二自由度并联平动机器人机构，其特征是：运动平台通过两个相同的支链与固定平台相连，每个支链均含有一平行四边形机构和一曲柄滑块机构，平行四边形机构和曲柄滑块机构为串联连接。曲柄滑块机构为该机器人机构每一支链的伺服传动机构，其中曲柄为每一支链的输入构件。

2.根据权利要求1所述的平面立式二自由度并联平动机器人机构，其特征为所述每个支链均由一平行四边形机构和一曲柄滑块机构相串联组成。

3.根据权利要求1所述的平面立式二自由度并联平动机器人机构，其特征为所述曲柄滑块机构作为机器人机构每一支链的伺服传动机构，曲柄作为每一支链的输入构件。