CN110757436A

CN110757436A - 一种具有多层动平台的并联式机械手

Info

Publication number: CN110757436A
Application number: CN201911175041.3A
Authority: CN
Inventors: 陈修龙; 贾永皓; 江守源; 孙成浩; 邓昱; 彭斌彬
Original assignee: Shandong University of Science and Technology
Current assignee: Shandong University of Science and Technology
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2020-02-07

Abstract

本发明涉及一种具有多层动平台的并联式机械手，包括机架，四条纵向机械臂和至少一条横向机械臂，以及与四条纵向机械臂连接的动平台和安装在动平台上的机械抓手，动平台包括，第一动平台，设置在第一动平台下方的第二动平台，设置在第一动平台上方的第三动平台；其中，第三动平台配置为可以相对第一动平台上下移动；所述机械抓手可转动地安装在第二动平台上，并与第三动平台连接，在所述机械抓手的侧部还偏心地安装有至少一曲柄，所述曲柄与横向机械臂连接，横向机械臂通过曲柄带动机械抓手相对第二动平台水平转动；所述纵向机械臂配置为驱动第一动平台和第三动平台动作。本发明的抓取动作直接由纵向机械臂控制，动平台上无动力源，运行效率高。

Description

一种具有多层动平台的并联式机械手

技术领域

本发明涉及机械手，尤其是一种具有多层动平台的并联式机械手。

背景技术

并联机械手相对串联机械手，具有刚度大、负载能力强、精度高、结构紧凑、易于实现高速运动等优点，被广泛的应用在电子、食品以及医药等行业中。并联机械手凭借自身优势在工业生产线中可以实现高速抓取、搬运等操作，具有重要的研究价值。目前现有的并联机械手，其抓手部分一般安装在动平台上，其抓取动作由独立的电机或者其他动力源驱动实现，需要从动平台上引出相应的控制电缆和供电线缆，而且动力装置直接设置在动平台上，增大了动平台的载荷，降低了机械手的工作效率。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有多层动平台的并联式机械手，其抓取动作直接由纵向机械臂控制，动平台上无动力源，负载小，运行效率高。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种具有多层动平台的并联式机械手，包括机架，安装在机架上的四条纵向机械臂和至少一条横向机械臂，以及与四条纵向机械臂连接的动平台和安装在动平台上的机械抓手，所述动平台包括，第一动平台，与第一动平台固定连接，并设置在第一动平台下方的第二动平台，以及设置在第一动平台上方的第三动平台，所述第三动平台配置为可以相对第一动平台上下移动；

所述机械抓手可转动地安装在第二动平台上，并与第三动平台连接，由第三动平台驱动做抓取和释放运动；在所述机械抓手的侧部还偏心地安装有至少一曲柄，所述曲柄与横向机械臂连接，横向机械臂通过推动曲柄转动，以带动机械抓手相对第二动平台水平转动；

所述纵向机械臂配置为驱动第一动平台和第三动平台动作。

进一步，所述纵向机械臂包括与机架转动连接的第一摆动臂，与第一摆动臂转动连接的纵向平行四边形机构，以及驱动摆动臂转动的第一驱动装置；

其中一对相对设置的纵向平行四边形机构与第一动平台转动连接，另一对相对设置的纵向平行四边形机构分别通过滑块与第一动平台滑动连接，所述滑块可以相对纵向平行四边形机构转动，所述第三动平台的两侧可转动地连接有一对滑动连杆，所述滑动连杆的另一端与滑块转动连接，当滑块滑动时，将带动第三动平台相对第一动平台移动。

进一步，所述第一动平台的两侧形成有一对向外延伸的滑轨，所述滑块套设在滑轨上，并与滑轨滑动配合。

进一步，所述纵向平行四边形机构的变形方向与第一摆动臂的运动方向相垂直。

进一步，所述滑动连杆为H形结构体，其两端分别通过两个铰接点与第三动平台和滑块连接。

进一步，所述机械抓手包括一柱形主体，安装在柱形主体底部的三根卡爪，与卡爪连接的拉杆，以及与拉杆连接的牵引杆，所述牵引杆贯穿柱形主体，并与第三动平台转动连接，所述柱形主体与第二动平台转动连接。

进一步，所述横向机械臂为一对，并左右对称设置，横向机械臂包括水平设置的第二摆动臂，与第二摆动臂转动连接的横向平行四边形机构，以及驱动第二摆动臂转动的第二驱动装置；所述曲柄数量与横向机械臂相同，所述横向平行四边形机构与曲柄转动连接，并与第二动平台滑动连接。

进一步，所述第二动平台为壳体式结构，其中间为空腔，且左右两侧贯通，所述曲柄从第二动平台的两侧伸出，并与横向平行四边形机构连接。

进一步，所述横向平行四边形机构的变形方向与第二摆动臂的运动方向相垂直。

本发明提出的具有多层动平台的并联式机械手可以实现动平台的三维平动和机械抓手的水平转动，纵向机械臂除了可以驱动动平台做上下、前后、左右移动外，还可以直接驱动机械抓手做抓取和释放运动，控制方式简单，同时横向机械臂可以提高动平台的稳定性，并能驱动机械抓手水平转动，本发明结构紧凑，整机刚度大，采用冗余驱动稳定性较好，改善了杆件的受力情况，具有较高的工作效率。

附图说明

图1：本发明的整体结构图；

图2：本发明的整体结构图的侧视图；

图3：本发明去掉机架后的结构示意图；

图4：为图3的正向投影图；

图5：本发明的部分结构示意图；

图6：为图5的局部放大图；

图7：本发明的部分结构的***示意图；

图8：本发明沿着机械抓手纵向剖切后的示意图；

其中：1、机架 2、纵向机械臂 3、横向机械臂 4、动平台 5、机械抓手 21、第一摆动臂 22、纵向平行四边形机构 31、第二摆动臂 32、横向平行四边形机构 33、第二驱动装置41、第一动平台 42、第二动平台 43、第三动平台 44、滑块 45、滑动连杆 46、曲柄 41a、滑轨 42a、导向杆 51、柱形主体 52、卡爪 53、拉杆 54、牵引杆 54a、连接座 54b、圆形卡盘。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

实施例一

如图1至图4所示，一种具有多层动平台的并联式机械手，包括机架1，安装在机架1上的四条纵向机械臂2和至少一条横向机械臂3，以及与四条纵向机械臂2连接的动平台4和安装在动平台4上的机械抓手5。所述四条纵向机械臂2呈90度角分布，并安装在机架1的顶端，所述横向机械臂3位于机架1中部位置。

所述纵向机械臂2的用于驱动动平台4在上下、前后和左右方向上移动，整个机构为冗余机构。

如图5至图8所示，具体地，所述动平台4包括，第一动平台41，与第一动平台41固定连接，并设置在第一动平台41下方的第二动平台42，以及设置在第一动平台41上方的第三动平台43。第一动平台41、第二动平台42保持水平设置，其中，第三动平台43配置为可以相对第一动平台41上下移动。所述机械抓手5可转动地安装在第二动平台42上，并与第三动平台43连接，由第三动平台43驱动机械抓手5做抓取和释放运动。机械抓手5可以相对第二动平台42水平转动。在机械抓手5的侧部还偏心地安装有至少一曲柄46，曲柄46与机械抓手5通过铰接轴连接，所述曲柄46与横向机械臂3连接，当横向机械臂3驱动曲柄46沿着机械抓手5做切线移动时，将带动机械抓手5水平转动。

所述纵向机械臂2配置为驱动第一动平台41和第三动平台43动作，具体动作过程在下文中将详细描述。

具体地，所述纵向机械臂2包括与机架1转动连接的第一摆动臂21，与第一摆动臂21转动连接的纵向平行四边形机构22，以及驱动摆动臂转动的第一驱动装置(图中未示出)。第一摆动臂21可以相对机架1上下摆动，所述纵向平行四边形机构22上端的水平连杆与第一摆动臂21连接，下端水平连杆与动平台4连接。纵向平行四边形机构22的变形方向与第一摆动臂21的运动方向相垂直。其中相对设置的一对纵向平行四边形机构22(即图4中在前后方向上的两纵向平行四边形机构)与第一动平台41转动连接，另一对相对设置的纵向平行四边形机构22(即图4中在左右方向上的两纵向平行四边形机构)分别通过一滑块44与第一动平台41滑动连接，所述滑块44可以相对纵向平行四边形机构22转动，所述第三动平台43的两侧可转动地连接有一对滑动连杆45，所述滑动连杆45的另一端与滑块转动连接，当所述滑块44滑动时，将带动第三动平台43相对第一动平台41移动。

为便于区分，与第一动平台41直接连接的纵向平行四边形机构22简称为纵向机构I，与滑块44连接的纵向平行四边形机构22简称为纵向机构II，当纵向机构I和纵向机构II同步动作时，将带动第一动平台41发生平移运动；当纵向机构I不动，纵向机构II动作时，将带动滑块44相对第一动平台41滑动，同时通过滑动连杆45带动第三动平台43相对第一动平台41上下移动，进而带动机械抓手5做抓取或释放动作。

具体地，在第一动平台41的两侧设有一对向外水平延伸的滑轨41a，所述滑块44套设在滑轨41a上，并与滑轨41a滑动配合，优选地，所述滑轨41a为两对平行设置的圆柱体，该圆柱体的一端与第一动平台41固定连接，另一端水平向外延伸。

优选地，所述滑动连杆45为H形结构体，其两端分别通过两个铰接点与第三动平台43和滑块44连接，H形结构体强度高，而且动作稳定。

所述机械抓手5包括一柱形主体51，安装在柱形主体51底部的三根卡爪52，与卡爪52连接的拉杆53，以及与拉杆53连接的牵引杆54，具体地，在牵引杆54的底端设有一连接座54a，该连接座54a上设有三个铰接点，分别对应与三根拉杆53连接，当牵引杆54上下运动时，将带动三根卡爪52相互靠近以实现抓取动作或者相互远离以实现释放动作。

优选地，所述柱形主体51为中空的圆筒形结构，所述牵引杆54贯穿柱形主体51，并与第三动平台43转动连接，具体地，所述牵引杆54的上端形成一圆形卡盘54b，并与第三动平台43转动连接。所述柱形主体51与第二动平台42转动连接，当第三动平台43相对第一动平台41移动时，将带动牵引杆54上下移动。

优选地，所述横向机械臂3为一对，并左右对称设置。具体地，横向机械臂3包括水平设置的第二摆动臂31，与第二摆动臂31转动连接的横向平行四边形机构32，以及驱动第二摆动臂31转动的第二驱动装置33。第二驱动装置33可以驱动第二摆动臂31相对机架1水平转动，所述横向平行四边形机构32的变形方向与第二摆动臂31的运动方向相垂直。

所述曲柄46数量与横向机械臂3相同，所述横向平行四边形机构32与曲柄46转动连接，在第二动平台42的两侧设有一对导向杆42a，所述横向平行四边形机构32与曲柄46连接的连杆上设有通孔，并可滑动地套设在导向杆42a上。

所述第二动平台42为壳体式结构，其中间为空腔，且左右两侧贯通，两曲柄46分别从第二动平台42的两侧伸出，并与横向平行四边形机构32连接。

本发明的动作过程为：首先，当四条纵向机械臂2同步动作时，将带动动平台4上下移动，当前后两纵向机械臂2做异步动作时，将带动动平台4前后移动，当左右两纵向机械臂2做异步动作时，将带动动平台4左右移动，当两纵向机构I不动，两纵向机构II同步动作时，将带动机械抓手5做抓取或释放动作，当两横向机械臂3动作时，将带动机械抓手5水平转动。

以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有多层动平台的并联式机械手，包括机架，安装在机架上的四条纵向机械臂和至少一条横向机械臂，以及与四条纵向机械臂连接的动平台和安装在动平台上的机械抓手，其特征在于：

所述动平台包括，第一动平台，与第一动平台固定连接，并设置在第一动平台下方的第二动平台，以及设置在第一动平台上方的第三动平台，所述第三动平台配置为可以相对第一动平台上下移动；

所述纵向机械臂配置为驱动第一动平台和第三动平台动作。

2.根据权利要求1所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述纵向机械臂包括与机架转动连接的第一摆动臂，与第一摆动臂转动连接的纵向平行四边形机构，以及驱动摆动臂转动的第一驱动装置；

3.根据权利要求2所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述第一动平台的两侧形成有一对向外延伸的滑轨，所述滑块套设在滑轨上，并与滑轨滑动配合。

4.根据权利要求2所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述纵向平行四边形机构的变形方向与第一摆动臂的运动方向相垂直。

5.根据权利要求2所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述滑动连杆为H形结构体，其两端分别通过两个铰接点与第三动平台和滑块连接。

6.根据权利要求1所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述机械抓手包括一柱形主体，安装在柱形主体底部的三根卡爪，与卡爪连接的拉杆，以及与拉杆连接的牵引杆，所述牵引杆贯穿柱形主体，并与第三动平台转动连接，所述柱形主体与第二动平台转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述横向机械臂为一对，并左右对称设置，横向机械臂包括水平设置的第二摆动臂，与第二摆动臂转动连接的横向平行四边形机构，以及驱动第二摆动臂转动的第二驱动装置；所述曲柄数量与横向机械臂相同，所述横向平行四边形机构与曲柄转动连接，并与第二动平台滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述第二动平台为壳体式结构，其中间为空腔，且左右两侧贯通，所述曲柄从第二动平台的两侧伸出，并与横向平行四边形机构连接。

9.根据权利要求8所述的一种具有多层动平台的并联式机械手，其特征在于：所述横向平行四边形机构的变形方向与第二摆动臂的运动方向相垂直。