CN110450142A - 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 - Google Patents
一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110450142A CN110450142A CN201910847005.0A CN201910847005A CN110450142A CN 110450142 A CN110450142 A CN 110450142A CN 201910847005 A CN201910847005 A CN 201910847005A CN 110450142 A CN110450142 A CN 110450142A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- platform
- revolute
- degree
- double tops
- moving platform
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 230000014616 translation Effects 0.000 claims abstract 5
- 210000000245 forearm Anatomy 0.000 claims description 21
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 20
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 20
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 abstract description 11
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 20
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 6
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 6
- 239000012636 effector Substances 0.000 description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/06—Programme-controlled manipulators characterised by multi-articulated arms
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J17/00—Joints
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
- B25J18/02—Arms extensible
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/0009—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases
- B25J9/0012—Constructional details, e.g. manipulator supports, bases making use of synthetic construction materials, e.g. plastics, composites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0045—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base
- B25J9/0051—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a rotary joint at the base with kinematics chains of the type rotary-universal-universal or rotary-spherical-spherical, e.g. Delta type manipulators
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
- B25J9/0054—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics with kinematics chains having a spherical joint at the base
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
- B25J9/023—Cartesian coordinate type
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J9/00—Programme-controlled manipulators
- B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
- B25J9/12—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric
- B25J9/126—Rotary actuators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Manipulator (AREA)
Abstract
一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:所述的六自由度并联机器人包括:定平台(1)、动平台(2)和两组三自由度平动机器人部件(3);其中,两组三自由度平动机器人部件(3)连接在动平台(2)和定平台(1)之间。本发明提供的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人具有动态性能优异、结构紧凑、六自由度运动灵活无奇异、刚度大、精度高、稳定性好、转动工作空间大等特点,存在广阔的科研及应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种机器人工程技术领域,尤其是涉及一种轻型机器人装置中的一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人。
背景技术
早期用在轻型生产流水线上货品的包装、分拣工序,复杂的工艺操作如复杂曲面涂覆、喷涂、点胶的实现多依赖于串联机构实现。串联机构通过运动副依次连接而成,为开环结构,具有大的工作空间和高的灵活度,但其也具有明显的缺点:各运动副误差累积导致末端精度低、刚度低、惯性大、动力学性能不好。并联机构是一种闭环结构,其动平台部件通过至少两个独立的运动链与定平台相连接。与串联机构相比,并联机构具有刚度高、精度高、动力学性能好、结构紧凑等优点。
基于并联机构的优点,专利文献US4976582提出了由三条对称支链构成的可实现三维平动的Delta并联机构,其具有高速运动特性,在此构型的基础上,在ABB公司递交的专利申请US20090019960和EP1084802中,提出了“Flexpicker”并联机器人并应用于食品包装生产线中代替人工完成食品等的快速分拣操作:为进一步增加拾取动作的柔性和效率.此外,PIERROT等提出了具有四条支链,双动平台部件特征的可实现SCARA运动的H4并联机构。随后Adept公司成功将其商业化,典型代表有“Adept Quattrro”并联机器人。
现有的并联机构具有以下不足:
1.Delta机构只具有空间平动的三个自由度,不能实现拾取角度的旋转;
2.H4机构动平台部件的多个部件处于同一平面内,使得动平台部件尺寸较大,不够紧凑,且相邻的两条支链驱动动平台部件的一个部件,传力效果不好,不利于提高机构效率;
3.动平台部件尺寸较大,其上设置的放大机构增加了动平台部件的重量;动平台部件受驱动的部件是相当于平行四边形的一组对边,结构不紧凑,活动不灵活,受力不均匀,不利于提高机构效率;
4.动平台部件受驱动的部件只有两个,这两个部件相当于平行四边形的一组对边,这样的驱动方式不灵活,受力情况不均匀,不利于机构的顺畅运行。
因此,针对现有技术中的上述不足,需要提供一种并联机器人,能够具有动态性能优异、结构紧凑、六自由度运动灵活无奇异、刚度大、精度高、稳定性好、转动工作空间大的优点。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,本发明提供了一种并联机器人,具有动态性能优异、结构紧凑、六自由度运动灵活无奇异、刚度大、精度高、稳定性好、转动工作空间大的优点。
为此本发明为了解决上述技术问题,采用的技术方案包括:
一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:所述的六自由度并联机器人包括:定平台1、动平台2和两组三自由度平动机器人部件3;其中,两组三自由度平动机器人部件3连接在动平台2和定平台1之间。
进一步地,动平台2由双陀螺仪部件构成,双陀螺仪部件包括有上动平台陀螺仪子部件2-1、下动平台陀螺仪子部件2-2和丝杆螺母子部件2-3构成。
进一步地,所述的上动平台陀螺仪子部件2-1包括上平台内圈、上平台中圈、上平台外圈;上平台外圈围绕上平台内圈和中圈,上平台中圈围绕上平台内圈;其中在上平台内圈外侧圆周面的一个直径方向上对称设置一对第一旋转副的第一部分2-21,并且所述的上动平台陀螺仪子部件2-1的上平台中圈的内侧圆周面的在与上平台内圈设置第一旋转副的第一部分2-21的对应位置设有第一旋转副的第二部分,第一旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现围绕X轴方向的旋转;所述的上动平台陀螺仪子部件2-1的上平台中圈的外侧圆周面在与X轴垂直方向的直径方向上进一步对称设置第二旋转副的第一部分2-23,在所述的上平台外圈的内侧圆周面的与上平台中圈设置第二旋转副的第一部分2-23对应的位置设有第二旋转副的第二部分2-24,第二旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,可保证上平台中圈绕与X轴垂直的Y轴方向的旋转。
进一步地,所述的下动平台陀螺仪子部件2-2包括下平台内圈、下平台中圈、下平台外圈;下平台外圈围绕下平台内圈和中圈,下平台中圈围绕下平台内圈;其中在下平台内圈外侧圆周面的一个直径方向上对称设置一对第三旋转副的第一部分2-41,并且所述的下动平台陀螺仪子部件2-2的下平台中圈的内侧圆周面的在与下平台内圈设置第三旋转副的第一部分2-41的对应位置设有第三旋转副的第二部分2-42,第三旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现围绕X’轴方向的旋转;所述的下动平台陀螺仪子部件2-2的下平台中圈的外侧圆周面在与X’轴垂直方向的直径方向上进一步对称设置第四旋转副的第一部分2-43,在所述的下平台外圈的内侧圆周面的与下平台中圈设置第四旋转副的第一部分2-43对应的位置设有第四旋转副的第二部分2-44,第四旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,可保证下平台中圈绕与X轴垂直的Y’轴方向的旋转。
进一步地,丝杆螺母子部件2-3设置于上、下动平台之间;所述的丝杆螺母子部件2-3包括滚珠丝杆螺母组合、带法兰手柄套筒。
进一步地,丝杆螺母子部件2-3的具体结构为:丝杆的螺母与双陀螺仪上动平台陀螺仪内圈固连,丝杆下端与双陀螺仪下动平台陀螺仪内圈通过转动副连接。
进一步地,丝杆螺母子部件2-3的具体结构为:丝杆上端与双陀螺仪上动平台陀螺仪内圈固连,丝杆螺母通过带法兰手柄套筒与下平台陀螺仪内圈通过转动副相连。
进一步地,两组三自由度平动机器人部件均包括三个驱动电机4和三组支链臂。
进一步地,每一个支链臂包括一个带球铰副支链机械大臂6以及两个成对安装的带球铰副的碳纤维小臂7;机械大臂6的一端通过法兰盘与相应的驱动电机4的输出端连接,从而被带动进行旋转,机械大臂6的另一端带有球铰副,从而实现与两个碳纤维小臂7的可枢转的连接;碳纤维小臂7的两端均带有球铰副,并通过该球铰副分别与机械大臂6的另一端以及下动平台的下平台外圈可枢转的连接;所述机械大臂6沿所述定平台的径向延伸,所述机械大臂6的内端与所述驱动电机4的输出端相连,以在所述驱动电机4的带动下相对于所述定平台可枢转,所述机械大臂6的外端与对应的碳纤维小臂7的上端可枢转地相连。
进一步地,两个碳纤维小臂7之间设置有至少一个抗扭弹性件8,所述的抗扭弹性件8设置在每组两个碳纤维小臂7的两端,并且与所述机械大臂6的与碳纤维小臂7连接的端面平行设置;所述抗扭弹性件8处于伸长状态且两端与两个所述碳纤维小臂7可枢转地相连。
本发明提供的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,具有动态性能优异、结构紧凑、六自由度运动灵活无奇异、刚度大、精度高、稳定性好、转动工作空间大的优点。
附图说明
图1是本发明基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人结构视图;
图2是本发明基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人轴侧视图;
图3是本发明基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人中双陀螺仪部件***分解视图。
图4是本发明基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人中双陀螺仪部件的视图;
图5是本发明基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人可替换实施例的轴侧视图;
图6是本发明基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人中双陀螺仪部件可替换实施例的视图;
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明:所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,旨在用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。
下面参考图1-图6描述根据本发明实施例的一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,包括:定平台1、动平台2和两组三自由度平动机器人部件3。
其中,定平台1为一个刚性板材,该板材的整体外缘形状可以为圆型或者多边形。优选地,在刚性板材的中心位置开设有中心安装通孔,用于后续的安装。在定平台1的外缘位置处开设有多个开槽,上述开槽的数量可以为6个。上述开槽用于避免机械臂与定平台的碰撞。此外,定平台1上还设置多个安装螺栓孔,用于其他部件的固定安装。优选地,至少一部分上述固定安装孔设置在开槽附近,用于驱动电机4以及驱动电机4安装座的固定安装。
动平台2由双陀螺仪部件构成,双陀螺仪部件包括有上动平台陀螺仪子部件2-1、下动平台陀螺仪子部件2-2和丝杆螺母子部件2-3构成。上动平台陀螺仪子部件2-1位于定平台1下方,并位于下动平台陀螺仪子部件2-2上方;下动平台陀螺仪子部件2-2位于上动平台陀螺仪子部件2-1的下方。
具体的,所述的上动平台陀螺仪子部件2-1包括上平台内圈2-11、上平台中圈2-12、上平台外圈2-13。上平台外圈2-13围绕上平台内圈2-11和中圈2-12,上平台中圈2-12围绕上平台内圈2-11。其中在上平台内圈2-11外侧圆周面的一个直径方向上对称设置一对第一旋转副的第一部分2-21,并且所述的上动平台陀螺仪子部件2-1的上平台中圈的内侧圆周面的在与上平台内圈设置第一旋转副的第一部分2-21的对应位置设有第一旋转副的第二部分2-22,第一旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,从而可保证上平台内圈绕该直径方向的轴线自由灵活旋转,本申请设定该直径方向的轴线为X轴。
所述的上动平台陀螺仪子部件2-1的上平台中圈的外侧圆周面在与X轴垂直方向的直径方向上进一步对称设置第二旋转副的第一部分2-23,在所述的上平台外圈的内侧圆周面的与上平台中圈设置第二旋转副的第一部分2-23对应的位置设有第二旋转副的第二部分2-24,第二旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,可保证上平台中圈绕与X轴垂直的轴线自由灵活旋转,本申请设定该与X轴垂直的轴线为Y轴。
所述的下动平台陀螺仪子部件2-2包括下平台内圈2-31、下平台中圈2-32、下平台外圈2-33。下平台外圈2-33围绕下平台内圈2-32和中圈2-31,下平台中圈2-32围绕下平台内圈2-31。其中在下平台内圈2-31外侧圆周面的一个直径方向上对称设置一对第三旋转副的第一部分2-41,并且所述的上动平台陀螺仪子部件2-1的下平台中圈的内侧圆周面的在与下平台内圈设置第三旋转副的第一部分2-41的对应位置设有第三旋转副的第二部分2-42,第三旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,从而可保证下平台内圈绕该直径方向的轴线自由灵活旋转,本申请设定该直径方向的轴线为X’轴。
所述的下动平台陀螺仪子部件2-2的下平台中圈的外侧圆周面在与X轴垂直方向的直径方向上进一步对称设置第四旋转副的第一部分2-43,在所述的下平台外圈的内侧圆周面的与下平台中圈设置第四旋转副的第一部分2-43对应的位置设有第四旋转副的第二部分2-44,第四旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,可保证下平台中圈绕与X轴垂直的轴线自由灵活旋转,本申请设定该与X’轴垂直的轴线为Y’轴。
具体地,双陀螺仪中上动平台的X轴与Y轴互相垂直,双陀螺仪中下动平台的X’轴与Y’轴互相垂直,并且X轴与X’轴平行,Y轴与Y’轴平行设置。通过上、下两个动平台的差动,双陀螺仪部件可实现机器人末端执行器绕X、Y和Z轴的三个转动自由度,其中上动平台和下动平台沿竖直轴线即Z轴的差动通过双陀螺仪部件中的滚珠丝杠螺母运动转换机构转换成机器人末端执行器绕Z轴的转动。
在双陀螺仪的上、下动平台之间设置了丝杆螺母子部件2-3,上述丝杆螺母子部件2-3连接于上、下动平台之间,并使得上、下动平台实现相对的竖直方向,即Z方向的运动。所述的丝杆螺母子部件2-3包括滚珠丝杆螺母组合、带法兰手柄套筒。
具体的,如图2-4所示,所述的滚珠丝杆螺母组合与带法兰套筒有组合结构形式为:螺母2-3-1置于双陀螺仪上动平台的上方,螺母2-3-1与双陀螺仪上动平台的内圈固连,丝杆2-3-2下端与双陀螺仪下动平台内圈通过第三旋转副第一部分连接。
可替换的,如图5-6所示,所述的滚珠丝杆螺母组合与带法兰套筒有组合结构形式可以替换为:螺母2-3-1置于双陀螺仪上、下动平台之间,丝杆2-3-2上端与双陀螺仪上动平台的内圈固连,丝杆螺母固连在法兰手柄套筒上,法兰手柄套筒与下平台内圈通过第三旋转副第一部分连接。
所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,所述的丝杆螺母子部件2-3的两种组合结构形式,均通过与双陀螺仪的上下动平台的连接,以及上动平台和下动平台沿Z轴方向的差动,通过双陀螺仪部件中的滚珠丝杠螺母运动转换机构转换成机器人末端执行器绕Z轴的转动。
两组三自由度平动机器人部件均包括三个驱动电机4和三组支链臂,即总数。其中六个驱动电机4和六组支链臂。其中,每一个支链臂包括一个带球铰副支链机械大臂6以及两个成对安装的带球铰副的碳纤维小臂7。机械大臂6的一端通过法兰盘与相应的驱动电机4的输出端连接,从而被带动进行旋转,机械大臂6的另一端带有球铰副,从而实现与两个碳纤维小臂7的可枢转的连接。碳纤维小臂7的两端均带有球铰副,并通过该球铰副分别与机械大臂6的另一端以及下动平台的下平台外圈可枢转的连接。所述机械大臂6大体沿所述定平台的径向延伸,所述机械大臂6的内端与所述驱动电机4的输出端相连,以在所述驱动电机4的带动下相对于所述定平台可枢转,所述机械大臂6的外端与对应的碳纤维小臂7的上端可枢转地相连。
机械大臂6,将其设定其为第一杆体,两个碳纤维小臂7,将其设定其位第二杆体。处于上方的所述第一杆体与所述驱动电机4相连,处于下方的两个所述第二杆体平行设置,并且末端与动平台陀螺仪部件相连。两个第二杆体分别与一个第一杆体相连各自形成一个子部件,第二杆体的长度大于第一杆体的长度,每个所述的第一杆体的两端分别于两个所述的第二杆体通过所述球铰副球面配合。
两个第二杆体之间设置有至少一个抗扭弹性件8,所述的抗扭弹性件8设置在每组两个第二杆体的两端,并且与所述第一杆体的与第二杆体连接的端面平行设置。抗扭弹性件8优选设置在邻近第一杆体的一端。所述抗扭弹性件8处于伸长状态且两端与两个所述第二杆体可枢转地相连。
具体地,抗扭弹性件8可以为两个弹簧,上述两个弹簧两端均具有挂钩,在第二杆体端部需要安装抗扭弹性件8的位置上相应设置有套钩,将弹簧的挂钩钩嵌于套钩内实现固定。两个弹簧分别安装于第二杆体面向和背向设备中心轴线的方向。
六组支链臂分为两组,每组包括三个支链臂,第一组支链臂分别连接于定平台和上动平台之间;第二组支链臂分别连接于定平台和下动平台之间。六个驱动电机4通过驱动电机支架5安装于定平台上。优选地,第一支链臂对应的三个驱动电机4分别通过驱动电机支架5安装于定平台上表面,第二组支链臂对应的三个驱动电机4分别通过驱动电机支架5安装于定平台下表面。六个驱动电机支架5沿所述定平台的周向间隔开设在所述平台主体的外周沿上下两面120度等分布置,每个所述驱动电机支架5向远离所述平台主体的方向延仲,所述驱动电机4和支链臂分别设在所述驱动电机支架5的沿所述平台主体的周向的两端,所述驱动电机4的输出轴穿过所述安装板与所述驱动臂相连。
具体地,本发明中的三自由度平动机器人包括但不限于:任意空间平动串联机构,如三个串联的移动副构成的机构;或者任意空间平动并联机构;如Delta机构、GantryRobot机构、Cartesian Robot机构、Orthoglide机构或Tsai's机构。
根据本发明实施例的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,可以通过控制六个独立驱动来控制两组三自由度平动机器人两个动平台沿X、Y和Z方向的平移运动。通过上、下两个动平台的差动,双陀螺仪部件可实现机器人末端执行器绕X、Y和Z轴的三个转动自由度,其中上动平台和下动平台沿Z轴的差动通过双陀螺仪部件中的滚珠丝杠螺母运动转换机构转换成机器人末端执行器绕Z轴的转动。通过上动平台和下动平台的同步运动实现机器人末端执行器输出沿X、Y和Z轴的三个移动自由度,最终实现六自由度的灵活操作,例如,可以完成复杂曲面涂覆、抛光、打磨等动作。本发明具有动态性能优异、结构紧凑、六自由度运动灵活无奇异、刚度大、精度高、稳定性好、转动工作空间大等特点,存在广阔的科研及应用前景。
在上面的描述中,X、Y轴可以理解为在水平面内且方向相互垂直的两个方向,Z方向或Z轴的方向可以理解为X、Y轴所在面的法方向。
根据本发明实施例的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人的其他构成以及操作对于本领域的普通技术人员来说是可知的,在此不再详细描述
在本发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
此外,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在木发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”,等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体:可以是机械连接,也可以是电连接,还可以是通信:可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,木领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:所述的六自由度并联机器人包括:定平台(1)、动平台(2)和两组三自由度平动机器人部件(3);其中,两组三自由度平动机器人部件(3)连接在动平台(2)和定平台(1)之间。
2.根据权利要求1所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:动平台(2)由双陀螺仪部件构成,双陀螺仪部件包括有上动平台陀螺仪子部件(2-1)、下动平台陀螺仪子部件(2-2)和丝杆螺母子部件(2-3)构成。
3.根据权利要求2所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:所述的上动平台陀螺仪子部件(2-1)包括上平台内圈、上平台中圈、上平台外圈;上平台外圈围绕上平台内圈和中圈,上平台中圈围绕上平台内圈;其中在上平台内圈外侧圆周面的一个直径方向上对称设置一对第一旋转副的第一部分(2-21),并且所述的上动平台陀螺仪子部件(2-1)的上平台中圈的内侧圆周面的在与上平台内圈设置第一旋转副的第一部分(2-21)的对应位置设有第一旋转副的第二部分,第一旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现围绕X轴方向的旋转;所述的上动平台陀螺仪子部件(2-1)的上平台中圈的外侧圆周面在与X轴垂直方向的直径方向上进一步对称设置第二旋转副的第一部分(2-23),在所述的上平台外圈的内侧圆周面的与上平台中圈设置第二旋转副的第一部分(2-23)对应的位置设有第二旋转副的第二部分(2-24),第二旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,可保证上平台中圈绕与X轴垂直的Y轴方向的旋转。
4.根据权利要求2所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:所述的下动平台陀螺仪子部件(2-2)包括下平台内圈、下平台中圈、下平台外圈;下平台外圈围绕下平台内圈和中圈,下平台中圈围绕下平台内圈;其中在下平台内圈外侧圆周面的一个直径方向上对称设置一对第三旋转副的第一部分(2-41),并且所述的下动平台陀螺仪子部件(2-2)的下平台中圈的内侧圆周面的在与下平台内圈设置第三旋转副的第一部分(2-41)的对应位置设有第三旋转副的第二部分(2-42),第三旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现围绕X’轴方向的旋转;所述的下动平台陀螺仪子部件(2-2)的下平台中圈的外侧圆周面在与X’轴垂直方向的直径方向上进一步对称设置第四旋转副的第一部分(2-43),在所述的下平台外圈的内侧圆周面的与下平台中圈设置第四旋转副的第一部分(2-43)对应的位置设有第四旋转副的第二部分(2-44),第四旋转副的第一、二部分配合组合后,可以实现相对旋转,可保证下平台中圈绕与X’轴垂直的Y’轴方向的旋转。
5.根据权利要求2所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:丝杆螺母子部件(2-3)设置于上、下动平台之间;所述的丝杆螺母子部件(2-3)包括滚珠丝杆螺母组合、带法兰手柄套筒。
6.根据权利要求5所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:丝杆螺母子部件(2-3)的具体结构为:丝杆的螺母(2-3-1)与双陀螺仪上动平台陀螺仪内圈固连,丝杆(2-3-2)下端与双陀螺仪下动平台陀螺仪内圈通过转动副连接。
7.根据权利要求5所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:丝杆螺母子部件(2-3)的具体结构为:丝杆(2-3-2)上端与双陀螺仪上动平台陀螺仪内圈固连,丝杆螺母(2-3-1)通过带法兰手柄套筒与下平台陀螺仪内圈通过转动副相连。
8.根据权利要求1所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:两组三自由度平动机器人部件均包括三个驱动电机(4)和三组支链臂。
9.根据权利要求8所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:每一个支链臂包括一个带球铰副支链机械大臂(6)以及两个成对安装的带球铰副的碳纤维小臂(7);机械大臂(6)的一端通过法兰盘与相应的驱动电机(4)的输出端连接,从而被带动进行旋转,机械大臂(6)的另一端带有球铰副,从而实现与两个碳纤维小臂(7)的可枢转的连接;碳纤维小臂(7)的两端均带有球铰副,并通过该球铰副分别与机械大臂(6)的另一端以及下动平台的下平台外圈可枢转的连接;所述机械大臂(6)沿所述定平台的径向延伸,所述机械大臂(6)的内端与所述驱动电机(4)的输出端相连,以在所述驱动电机(4)的带动下相对于所述定平台可枢转,所述机械大臂(6)的外端与对应的碳纤维小臂(7)的上端可枢转地相连。
10.根据权利要求9所述的基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人,其特征在于:两个碳纤维小臂(7)之间设置有至少一个抗扭弹性件(8),所述的抗扭弹性件(8)设置在每组两个碳纤维小臂(7)的两端,并且与所述机械大臂(6)的与碳纤维小臂(7)连接的端面平行设置;所述抗扭弹性件(8)处于伸长状态且两端与两个所述碳纤维小臂(7)可枢转地相连。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910847005.0A CN110450142A (zh) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 |
US16/826,418 US11364626B2 (en) | 2019-09-09 | 2020-03-23 | 6-dof parallel robot with a double-gyroscopic component |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910847005.0A CN110450142A (zh) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110450142A true CN110450142A (zh) | 2019-11-15 |
Family
ID=68491248
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910847005.0A Pending CN110450142A (zh) | 2019-09-09 | 2019-09-09 | 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11364626B2 (zh) |
CN (1) | CN110450142A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112197128A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-08 | 常州固立高端装备创新中心有限公司 | 一种柔性六自由度平台 |
Citations (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH054178A (ja) * | 1991-02-07 | 1993-01-14 | Yokogawa Electric Corp | 駆動装置 |
US5655412A (en) * | 1994-10-24 | 1997-08-12 | Luik; Ilmar | Machine tool free of jerks and vibrations caused by the newtonian reaction forces |
JPH10329078A (ja) * | 1997-06-02 | 1998-12-15 | Ricoh Co Ltd | パラレルリンクマニプレータ装置 |
FR2773339A1 (fr) * | 1998-01-06 | 1999-07-09 | Commissariat Energie Atomique | Appareil stabilise par un gyroscope, et notamment un robot bipede |
JP2001088072A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-04-03 | Toyoda Mach Works Ltd | 四自由度パラレルロボット |
US20090205457A1 (en) * | 2004-11-18 | 2009-08-20 | Karl-Erik Neumann | Parallel-Kinematical Machine |
CN102581847A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-18 | 上海大学 | 三自由度仿生眼并联机构 |
CN202572391U (zh) * | 2012-05-15 | 2012-12-05 | 郑州大学 | 一种机器人腰部设计 |
CN203380885U (zh) * | 2013-08-14 | 2014-01-08 | 张家港哈工药机科技有限公司 | 5自由度并联机械手 |
TW201512554A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-01 | Wen-Der Trui | 球座標轉向平行機構 |
KR20160143024A (ko) * | 2015-06-04 | 2016-12-14 | 한화테크윈 주식회사 | 델타 로봇 |
CN106239482A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 上海交通大学 | 六自由度Delta分拣机器人 |
CN206105840U (zh) * | 2016-09-30 | 2017-04-19 | 华南理工大学 | 柔性三自由度并联机构振动检测控制装置 |
CN206263949U (zh) * | 2016-12-13 | 2017-06-20 | 东莞松山湖国际机器人研究院有限公司 | 一种三平两转五自由度并联机构 |
EP3203179A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-09 | Hexagon Technology Center GmbH | Measuring machine based on a delta robot assembly |
CN107081760A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-08-22 | 东莞爱创机器人科技有限公司 | 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂 |
KR101770913B1 (ko) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 국방과학연구소 | 구동력을 이용한 각속도 추정장치 및 이를 포함하는 로봇 |
CN107139162A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-08 | 清华大学 | 具有双动平台结构的并联分拣机器人 |
CN206967494U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-02-06 | 东莞爱创机器人科技有限公司 | 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂 |
CN108608063A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-10-02 | 中国矿业大学 | 一种并联五轴光学镜面加工装备 |
CN108705410A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-26 | 中国矿业大学 | 一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备 |
CN108858144A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-23 | 天津大学 | 一种含冗余驱动的六自由度并联机构 |
CN109333547A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-15 | 中国矿业大学 | 一种多并联共融的大曲面零件加工装备和加工方法 |
CN109465832A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-15 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 高精度视觉和imu紧融合定位方法与*** |
CN210757713U (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-16 | 哈工大机器人(合肥)国际创新研究院 | 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103347663A (zh) * | 2011-02-07 | 2013-10-09 | 吉坤日矿日石能源株式会社 | 管成形体 |
CN102642205A (zh) * | 2012-04-20 | 2012-08-22 | 清华大学 | 一种四自由度双动平台并联机构 |
JP5849993B2 (ja) * | 2013-06-07 | 2016-02-03 | 株式会社安川電機 | パラレルリンクロボット及びロボットシステム並びに搬送設備の構築方法 |
EP2835226A1 (en) * | 2013-08-09 | 2015-02-11 | Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha | Wiring structure for robot arm |
CN103846907A (zh) * | 2014-02-28 | 2014-06-11 | 天津大学 | 双并联结构六自由度高速机械手 |
CN103846911B (zh) * | 2014-02-28 | 2016-06-08 | 天津大学 | 一种高速六自由度并联机械手 |
US9505126B2 (en) * | 2014-10-27 | 2016-11-29 | Michele D'Egidio | Device for the movement and positioning of an element in space |
JP6474340B2 (ja) * | 2015-09-14 | 2019-02-27 | 株式会社ミツバ | ロボット装置 |
DE112016004327A5 (de) * | 2015-09-24 | 2018-08-09 | Hartmut Ilch | Industrieroboter |
JP6558850B2 (ja) * | 2015-10-13 | 2019-08-14 | 株式会社ミツバ | ロボット装置およびパラレルロボット |
DE102016108215A1 (de) * | 2016-05-03 | 2017-11-09 | Krones Aktiengesellschaft | Delta-Roboter mit Teleskopstange |
CN108858139B (zh) * | 2018-06-27 | 2021-04-30 | 大连理工大学 | 一种具有可重构特性的多运动平台的高速并联机构 |
-
2019
- 2019-09-09 CN CN201910847005.0A patent/CN110450142A/zh active Pending
-
2020
- 2020-03-23 US US16/826,418 patent/US11364626B2/en active Active
Patent Citations (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH054178A (ja) * | 1991-02-07 | 1993-01-14 | Yokogawa Electric Corp | 駆動装置 |
US5655412A (en) * | 1994-10-24 | 1997-08-12 | Luik; Ilmar | Machine tool free of jerks and vibrations caused by the newtonian reaction forces |
JPH10329078A (ja) * | 1997-06-02 | 1998-12-15 | Ricoh Co Ltd | パラレルリンクマニプレータ装置 |
FR2773339A1 (fr) * | 1998-01-06 | 1999-07-09 | Commissariat Energie Atomique | Appareil stabilise par un gyroscope, et notamment un robot bipede |
JP2001088072A (ja) * | 1999-09-17 | 2001-04-03 | Toyoda Mach Works Ltd | 四自由度パラレルロボット |
US20090205457A1 (en) * | 2004-11-18 | 2009-08-20 | Karl-Erik Neumann | Parallel-Kinematical Machine |
CN102581847A (zh) * | 2012-03-21 | 2012-07-18 | 上海大学 | 三自由度仿生眼并联机构 |
CN202572391U (zh) * | 2012-05-15 | 2012-12-05 | 郑州大学 | 一种机器人腰部设计 |
CN203380885U (zh) * | 2013-08-14 | 2014-01-08 | 张家港哈工药机科技有限公司 | 5自由度并联机械手 |
TW201512554A (zh) * | 2013-09-26 | 2015-04-01 | Wen-Der Trui | 球座標轉向平行機構 |
KR20160143024A (ko) * | 2015-06-04 | 2016-12-14 | 한화테크윈 주식회사 | 델타 로봇 |
EP3203179A1 (en) * | 2016-02-05 | 2017-08-09 | Hexagon Technology Center GmbH | Measuring machine based on a delta robot assembly |
KR101770913B1 (ko) * | 2016-02-18 | 2017-08-24 | 국방과학연구소 | 구동력을 이용한 각속도 추정장치 및 이를 포함하는 로봇 |
CN106239482A (zh) * | 2016-08-31 | 2016-12-21 | 上海交通大学 | 六自由度Delta分拣机器人 |
CN206105840U (zh) * | 2016-09-30 | 2017-04-19 | 华南理工大学 | 柔性三自由度并联机构振动检测控制装置 |
CN206263949U (zh) * | 2016-12-13 | 2017-06-20 | 东莞松山湖国际机器人研究院有限公司 | 一种三平两转五自由度并联机构 |
CN107139162A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-09-08 | 清华大学 | 具有双动平台结构的并联分拣机器人 |
CN107081760A (zh) * | 2017-06-21 | 2017-08-22 | 东莞爱创机器人科技有限公司 | 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂 |
CN206967494U (zh) * | 2017-06-21 | 2018-02-06 | 东莞爱创机器人科技有限公司 | 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂 |
WO2018233468A1 (zh) * | 2017-06-21 | 2018-12-27 | 东莞松山湖国际机器人研究院有限公司 | 一种基于平动并联机构的六自由度机械臂 |
CN108608063A (zh) * | 2018-04-02 | 2018-10-02 | 中国矿业大学 | 一种并联五轴光学镜面加工装备 |
CN108705410A (zh) * | 2018-04-20 | 2018-10-26 | 中国矿业大学 | 一种多并联共融机器人大型光学镜面加工装备 |
CN108858144A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-23 | 天津大学 | 一种含冗余驱动的六自由度并联机构 |
CN109333547A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-02-15 | 中国矿业大学 | 一种多并联共融的大曲面零件加工装备和加工方法 |
CN109465832A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-15 | 哈尔滨工业大学(深圳) | 高精度视觉和imu紧融合定位方法与*** |
CN210757713U (zh) * | 2019-09-09 | 2020-06-16 | 哈工大机器人(合肥)国际创新研究院 | 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
陈继刚, 刘辛军: "一种新型3自由度并联机构的奇异性分析", 机械设计与研究, no. 04, 30 August 2004 (2004-08-30), pages 19 - 22 * |
陈金宇;黎梓恒;吴国洪;曾志彬;: "一种具有示教作用的喷涂机器人的设计", 机电信息, no. 24, 20 August 2018 (2018-08-20), pages 57 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112197128A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-08 | 常州固立高端装备创新中心有限公司 | 一种柔性六自由度平台 |
CN112197128B (zh) * | 2020-10-30 | 2023-08-29 | 常州固立高端装备创新中心有限公司 | 一种柔性六自由度平台 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US11364626B2 (en) | 2022-06-21 |
US20210069896A1 (en) | 2021-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
WO2020125044A1 (zh) | 具有双动平台结构的四自由度并联机器人 | |
CN100488735C (zh) | 二自由度平面并联机器人机构 | |
CN101698300B (zh) | 大工作空间并联机器人机构 | |
CN104708617B (zh) | 一种三自由度定位机构及其多自由度混联机械手 | |
CN105026115A (zh) | 带有具有不等连接部长度的臂的机器人 | |
CN102632499B (zh) | 一种用于Par4并联机器人的工作机构 | |
CN114227649B (zh) | 一种三移两转五自由度并联驱动机器人 | |
CN101214647A (zh) | 具有冗余驱动的球面二自由度对称并联机器人机构 | |
CN106826765A (zh) | 包含滑块摇杆机构的四自由度高速并联机器人 | |
CN109531556A (zh) | 四自由度柱坐标并联机器人 | |
CN110026967A (zh) | 一种2pru-2pur三自由度冗余驱动并联机构 | |
CN114227648B (zh) | 一种高刚度五自由度并联驱动机器人 | |
CN104708616B (zh) | 三自由度定位机构及其伸缩驱动式多自由度混联机器人 | |
CN111168649B (zh) | 高速高精度并联机器人 | |
CN110450142A (zh) | 一种基于双陀螺仪部件的六自由度并联机器人 | |
CN203228227U (zh) | 一种并-串联工业机器人的结构 | |
CN106976070A (zh) | 一种可实现三维平动和一维转动的高速并联装置 | |
CN102975197A (zh) | 三维平动二维转动自由度的并联机械手 | |
WO2019071465A1 (zh) | 具有五自由度的并联机构及其拓展多轴联动装置 | |
CN112917509B (zh) | 一种基于球面并联机构驱动的三自由度机械臂 | |
CN112959658A (zh) | 一种四自由度3d打印机机械***及方法 | |
CN114845840A (zh) | 用于以受控定向定位工具的敏捷机器人手臂 | |
CN115741638A (zh) | 一种六支链五自由度并联加工机器人 | |
CN113561157B (zh) | 两转两移四自由度并联机构 | |
CN109129441B (zh) | 具有两种三移动一转动运动模式的并联机构 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |