CN206869873U - 一种三自由度并联机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种三自由度并联机器人，属于机器人技术领域，包括动平台、静平台、驱动件一、驱动件二和驱动件三，其特征在于：还包括第一主动臂、第一从动臂、第二主动臂、第二从动臂、第三主动臂和第三从动臂，第一主动臂和第二主动臂正投影在同一直线上或平行，第一主动臂的一端与驱动件一连接，另一端与第一从动臂铰接，第二主动臂的一端与驱动件二连接，另一端与第二从动臂铰接，第三主动臂的一端与驱动件三连接，另一端与第三从动臂铰接，第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂分别与动平台铰接。本实用新型在抓放物件时，动平台仅受到两个直线方向上的作用力，不易晃动，能有效保证抓放物件的准确度，提高抓放物件成功率。

Description

一种三自由度并联机器人

技术领域

本实用新型涉及到机器人技术领域，尤其涉及一种三自由度并联机器人。

背景技术

并联机器人，即动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。

并联机器人较传统工业用串联机器人而言，并联机器人具有诸多优点，

比如：无累积误差，精度较高，承载能力大等。

并联机器人，按运动形式分类，可分为平面机构和空间机构；细分可分为平面移动机构、平面移动转动机构、空间纯移动机构、空间纯转动机构和空间混合运动机构等。按自由度分类，可分为二自由度、三自由度、四自由度、五自由度和六自由度等。

市面上常见的为：二自由度和三自由度并联机器人。其中，二自由度并联机器人，结构简单，动平台仅受两个主动臂产生的作用力，抓放物件稳定，不易晃动，抓放物件成功率较高。三自由度并联机器人，种类形式较多；主要为平面三自由度并联机器人和球面三自由度并联机器人两大类；平面三自由度并联机器人具有两个移动和一个转动；而球面三自由度并联机器人所有运动副的轴线汇交空间一点，这点称为机构的中心，机构上的所有点的运动都是绕该点转动运动。

近年来，Delta机器人的应用愈发广泛，主要应用于食品、药品和电子产品等的加工和装配。Delta机器人是典型的三自由度并联机器人。现有技术的Delta机器人的三根主动臂呈120度分布在静平台上，具有重量轻、运动速度快的特点，但安装时整体空间占用较大。

公开号为CN103802094A，公开日为2014年5月21日的中国专利文献公开了一种移动式并联机器人，包括中心电机、机器人底板、电机减速器总成、上臂、下臂、下底盘、中心伸缩杆，其特征在于，所述的电机减速器总成安装在机器人底板的下方，以机器人底板的中心呈120度分布，所述的上臂和下臂通过球形关节头连接组成一条手臂，电机减速器总成和下底盘由三条手臂连接，所述的中心伸缩杆连接中心电机和下底盘的中心回转轴。

以上述专利文献为代表的现有技术，均存在下述缺陷：

在抓放物件时，整个动平台的工作空间范围呈倒圆台状，工作空间范围较窄，物件在传输带上传输过程中其抓取物件的点位相对固定，物件运动轨迹受限，对物件抓取点位的精度要求较高，增加了维护成本。在抓取和投放物件时，由于任意相邻两主动臂之间形成的夹角为120度，动平台就受到三个直线方向上的作用力，当抓放物件频率过快时，在三个作用力下动平台就容易晃动，致使抓放物件的准确度难以保证，影响抓放物件的成功率。

实用新型内容

本实用新型为了克服上述现有技术的缺陷，提供一种三自由度并联机器人，本实用新型的两根主动臂正投影后在同一直线上或平行，使得在抓放物件时，动平台仅受到两个直线方向上的作用力，不易晃动，能够有效保证抓放物件的准确度，提高抓放物件的成功率。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种三自由度并联机器人，包括动平台、静平台、固定在静平台上的驱动件一、驱动件二和驱动件三，其特征在于：还包括第一主动臂、第一从动臂、第二主动臂、第二从动臂、第三主动臂和第三从动臂，所述第一主动臂和第二主动臂正投影在同一直线上或平行，所述第一主动臂的一端与驱动件一连接，另一端与第一从动臂铰接，第二主动臂的一端与驱动件二连接，另一端与第二从动臂铰接，第三主动臂的一端与驱动件三连接，另一端与第三从动臂铰接，所述第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂分别与动平台铰接。

所述驱动件一、驱动件二和驱动件三位于同一水平面上。

所述驱动件三的垂直高度分别高于驱动件一和驱动件二的垂直高度。

所述第一从动臂和第二从动臂的长度相同，第三从动臂的长度长于第一从动臂和第二从动臂的长度。

所述驱动件一、驱动件二和驱动件三均由伺服电机和减速器联接而成。

所述第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂均为两根，两根第一从动臂之间固定连接有矩形框，两根第二从动臂之间固定连接有横截面呈“工”字形的连接架，两根第三从动臂之间固定连接有横截面呈“X”型的固定架。

所述静平台上铰接有第一定位杆、第二定位杆和第三定位杆，第一主动臂上铰接有第一曲柄，第二主动臂上铰接有第二曲柄，第三主动臂上铰接有第三曲柄，第一定位杆与第一曲柄铰接，第二定位杆与第二曲柄铰接，第三定位杆与第三曲柄铰接。

所述静平台的底部设置有支撑基座，支撑基座上开有凹槽，静平台的底部嵌入凹槽内，支撑基座的下表面上粘接有橡胶垫。

本实用新型的工作原理如下：

使用时，将用于抓取物件的机械手固定在动平台上，通过驱动件一、驱动件二和驱动件三分别驱动第一主动臂、第二主动臂和第三主动臂转动，从而带动第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂运动，进而使动平台摆动，实现物件的抓放动作。由于两根主动臂正投影后在同一直线上或平行，使得在抓放物件时，动平台仅受到两个直线方向上的作用力，类似于二轴并联机器人，因此动平台工作时不易晃动，稳定性更好，能够有效保证抓放物件的准确度。

本实用新型的有益效果主要表现在以下方面：

一、本实用新型，第一主动臂和第二主动臂正投影在同一直线上或平行，第一主动臂的一端与驱动件一连接，另一端与第一从动臂铰接，第二主动臂的一端与驱动件二连接，另一端与第二从动臂铰接，第三主动臂的一端与驱动件三连接，另一端与第三从动臂铰接，第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂分别与动平台铰接，较现有技术三自由度并联机器人采用三根主动臂呈120度分布的结构而言，由于两根主动臂正投影后在同一直线上或平行，使得在抓放物件时，动平台仅受到两个直线方向上的作用力，类似于二轴并联机器人，因此动平台工作时不易晃动，能够有效保证抓放物件的准确度，提高抓放物件的成功率。

二、本实用新型，驱动件一、驱动件二和驱动件三位于同一水平面上，使得三自由度并联机器人整体结构均衡、紧凑，具有良好的刚度，承载能力强。

三、本实用新型，驱动件三的垂直高度分别高于驱动件一和驱动件二的垂直高度，使静平台整体重心上移，进而使动平台运动时更加轻盈，速度高，动态响应好，抓放物件效率更高。

四、本实用新型，第一从动臂和第二从动臂的长度相同，第三从动臂的长度长于第一从动臂和第二从动臂的长度，在抓放物件时，整个动平台的工作空间范围更广，物件被抓取后运动轨迹更为灵活，对物件抓取点位没有严格限定，具有较好的灵活性，易于维护。

五、本实用新型，驱动件一、驱动件二和驱动件三均由伺服电机和减速器联接而成，伺服电机和减速器均为标准件，安装方便，成本低。

六、本实用新型，第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂均为两根，两根第一从动臂之间固定连接有矩形框，两根第二从动臂之间固定连接有横截面呈“工”字形的连接架，两根第三从动臂之间固定连接有横截面呈“X”型的固定架，能够提高整个三自由度并联机器人的结构强度和承载力，便于抓取更重的物件；通过在两根第一从动臂之间设置矩形框，两根第二从动臂之间设置“工”字形的连接架，两根第三从动臂之间设置“X”型的固定架，利于保障动平台运动时的稳定性，有效提高抓放物件的效率。

七、本实用新型，静平台上铰接有第一定位杆、第二定位杆和第三定位杆，第一主动臂上铰接有第一曲柄，第二主动臂上铰接有第二曲柄，第三主动臂上铰接有第三曲柄，第一定位杆与第一曲柄铰接，第二定位杆与第二曲柄铰接，第三定位杆与第三曲柄铰接，通过曲柄、定位杆的配合，能够进一步保证动平台运动时的稳定性，从而能够有效提高抓放物件的精确度。

八、本实用新型，静平台的底部设置有支撑基座，支撑基座上开有凹槽，静平台的底部嵌入凹槽内，支撑基座的下表面上粘接有橡胶垫，能够使静平台稳定的固定在支撑基座上，通过在支撑基座的下表面上粘接橡胶垫，在固定安装静平台时，能够增大摩擦力，防止静平台长期使用后产生滑动，利于保障整个三自由度并联机器人的使用可靠性和稳定性。

附图说明

下面将结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的具体说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型实施例4的结构示意图；

图3为本实用新型实施例4中三自由度并联机器人的左视图；

图中标记：1、动平台，2、静平台，3、驱动件一，4、驱动件二，5、驱动件三，6、第一主动臂，7、第一从动臂，8、第二主动臂，9、第二从动臂，10、第三主动臂，11、第三从动臂，12、矩形框，13、连接架，14、固定架，15、第一定位杆，16、第二定位杆，17、第三定位杆，18、第一曲柄，19、第二曲柄，20、第三曲柄，21、支撑基座，22、凹槽，23、橡胶垫。

具体实施方式

实施例1

一种三自由度并联机器人，包括动平台1、静平台2、固定在静平台2上的驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5，还包括第一主动臂6、第一从动臂7、第二主动臂8、第二从动臂9、第三主动臂10和第三从动臂11，所述第一主动臂6和第二主动臂8正投影在同一直线上或平行，所述第一主动臂6的一端与驱动件一3连接，另一端与第一从动臂7铰接，第二主动臂8的一端与驱动件二4连接，另一端与第二从动臂9铰接，第三主动臂10的一端与驱动件三5连接，另一端与第三从动臂11铰接，所述第一从动臂7、第二从动臂9和第三从动臂11分别与动平台1铰接。

本实施例为最基本的实施方式，结构简单，第一主动臂和第二主动臂正投影在同一直线上或平行，第一主动臂的一端与驱动件一连接，另一端与第一从动臂铰接，第二主动臂的一端与驱动件二连接，另一端与第二从动臂铰接，第三主动臂的一端与驱动件三连接，另一端与第三从动臂铰接，第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂分别与动平台铰接，较现有技术三自由度并联机器人采用三根主动臂呈120度分布的结构而言，由于两根主动臂正投影后在同一直线上或平行，使得在抓放物件时，动平台仅受到两个直线方向上的作用力，类似于二轴并联机器人，因此动平台工作时不易晃动，能够有效保证抓放物件的准确度，提高抓放物件的成功率。

实施例2

一种三自由度并联机器人，包括动平台1、静平台2、固定在静平台2上的驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5，还包括第一主动臂6、第一从动臂7、第二主动臂8、第二从动臂9、第三主动臂10和第三从动臂11，所述第一主动臂6和第二主动臂8正投影在同一直线上或平行，所述第一主动臂6的一端与驱动件一3连接，另一端与第一从动臂7铰接，第二主动臂8的一端与驱动件二4连接，另一端与第二从动臂9铰接，第三主动臂10的一端与驱动件三5连接，另一端与第三从动臂11铰接，所述第一从动臂7、第二从动臂9和第三从动臂11分别与动平台1铰接。

所述驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5位于同一水平面上。

本实施例为一较佳实施方式，驱动件一、驱动件二和驱动件三位于同一水平面上，使得三自由度并联机器人整体结构均衡、紧凑，具有良好的刚度，承载能力强。

实施例3

一种三自由度并联机器人，包括动平台1、静平台2、固定在静平台2上的驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5，还包括第一主动臂6、第一从动臂7、第二主动臂8、第二从动臂9、第三主动臂10和第三从动臂11，所述第一主动臂6和第二主动臂8正投影在同一直线上或平行，所述第一主动臂6的一端与驱动件一3连接，另一端与第一从动臂7铰接，第二主动臂8的一端与驱动件二4连接，另一端与第二从动臂9铰接，第三主动臂10的一端与驱动件三5连接，另一端与第三从动臂11铰接，所述第一从动臂7、第二从动臂9和第三从动臂11分别与动平台1铰接。

所述驱动件三5的垂直高度分别高于驱动件一3和驱动件二4的垂直高度。

所述第一从动臂7和第二从动臂9的长度相同，第三从动臂11的长度长于第一从动臂7和第二从动臂9的长度。

所述驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5均由伺服电机和减速器联接而成。

本实施例为又一较佳实施方式，驱动件三的垂直高度分别高于驱动件一和驱动件二的垂直高度，使静平台整体重心上移，进而使动平台运动时更加轻盈，速度高，动态响应好，抓放物件效率更高。

第一从动臂和第二从动臂的长度相同，第三从动臂的长度长于第一从动臂和第二从动臂的长度，在抓放物件时，整个动平台的工作空间范围更广，物件被抓取后运动轨迹更为灵活，对物件抓取点位没有严格限定，具有较好的灵活性，易于维护。

驱动件一、驱动件二和驱动件三均由伺服电机和减速器联接而成，伺服电机和减速器均为标准件，安装方便，成本低。

实施例4

一种三自由度并联机器人，包括动平台1、静平台2、固定在静平台2上的驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5，还包括第一主动臂6、第一从动臂7、第二主动臂8、第二从动臂9、第三主动臂10和第三从动臂11，所述第一主动臂6和第二主动臂8正投影在同一直线上或平行，所述第一主动臂6的一端与驱动件一3连接，另一端与第一从动臂7铰接，第二主动臂8的一端与驱动件二4连接，另一端与第二从动臂9铰接，第三主动臂10的一端与驱动件三5连接，另一端与第三从动臂11铰接，所述第一从动臂7、第二从动臂9和第三从动臂11分别与动平台1铰接。

所述驱动件三5的垂直高度分别高于驱动件一3和驱动件二4的垂直高度。

所述第一从动臂7和第二从动臂9的长度相同，第三从动臂11的长度长于第一从动臂7和第二从动臂9的长度。

所述驱动件一3、驱动件二4和驱动件三5均由伺服电机和减速器联接而成。

所述第一从动臂7、第二从动臂9和第三从动臂11均为两根，两根第一从动臂7之间固定连接有矩形框12，两根第二从动臂9之间固定连接有横截面呈“工”字形的连接架13，两根第三从动臂11之间固定连接有横截面呈“X”型的固定架14。

所述静平台2上铰接有第一定位杆15、第二定位杆16和第三定位杆17，第一主动臂6上铰接有第一曲柄18，第二主动臂8上铰接有第二曲柄19，第三主动臂10上铰接有第三曲柄20，第一定位杆15与第一曲柄18铰接，第二定位杆16与第二曲柄19铰接，第三定位杆17与第三曲柄20铰接。

所述静平台2的底部设置有支撑基座21，支撑基座21上开有凹槽22，静平台2的底部嵌入凹槽22内，支撑基座21的下表面上粘接有橡胶垫23。

本实施例为最佳实施方式，第一从动臂、第二从动臂和第三从动臂均为两根，两根第一从动臂之间固定连接有矩形框，两根第二从动臂之间固定连接有横截面呈“工”字形的连接架，两根第三从动臂之间固定连接有横截面呈“X”型的固定架，能够提高整个三自由度并联机器人的结构强度和承载力，便于抓取更重的物件；通过在两根第一从动臂之间设置矩形框，两根第二从动臂之间设置“工”字形的连接架，两根第三从动臂之间设置“X”型的固定架，利于保障动平台运动时的稳定性，有效提高抓放物件的效率。

静平台上铰接有第一定位杆、第二定位杆和第三定位杆，第一主动臂上铰接有第一曲柄，第二主动臂上铰接有第二曲柄，第三主动臂上铰接有第三曲柄，第一定位杆与第一曲柄铰接，第二定位杆与第二曲柄铰接，第三定位杆与第三曲柄铰接，通过曲柄、定位杆的配合，能够进一步保证动平台运动时的稳定性，从而能够有效提高抓放物件的精确度。

静平台的底部设置有支撑基座，支撑基座上开有凹槽，静平台的底部嵌入凹槽内，支撑基座的下表面上粘接有橡胶垫，能够使静平台稳定的固定在支撑基座上，通过在支撑基座的下表面上粘接橡胶垫，在固定安装静平台时，能够增大摩擦力，防止静平台长期使用后产生滑动，利于保障整个三自由度并联机器人的使用可靠性和稳定性。

Claims (8)

1.一种三自由度并联机器人，包括动平台（1）、静平台（2）、固定在静平台（2）上的驱动件一（3）、驱动件二（4）和驱动件三（5），其特征在于：还包括第一主动臂（6）、第一从动臂（7）、第二主动臂（8）、第二从动臂（9）、第三主动臂（10）和第三从动臂（11），所述第一主动臂（6）和第二主动臂（8）正投影在同一直线上或平行，所述第一主动臂（6）的一端与驱动件一（3）连接，另一端与第一从动臂（7）铰接，第二主动臂（8）的一端与驱动件二（4）连接，另一端与第二从动臂（9）铰接，第三主动臂（10）的一端与驱动件三（5）连接，另一端与第三从动臂（11）铰接，所述第一从动臂（7）、第二从动臂（9）和第三从动臂（11）分别与动平台（1）铰接。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述驱动件一（3）、驱动件二（4）和驱动件三（5）位于同一水平面上。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述驱动件三（5）的垂直高度分别高于驱动件一（3）和驱动件二（4）的垂直高度。

4.根据权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述第一从动臂（7）和第二从动臂（9）的长度相同，第三从动臂（11）的长度长于第一从动臂（7）和第二从动臂（9）的长度。

5.根据权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述驱动件一（3）、驱动件二（4）和驱动件三（5）均由伺服电机和减速器联接而成。

6.根据权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述第一从动臂（7）、第二从动臂（9）和第三从动臂（11）均为两根，两根第一从动臂（7）之间固定连接有矩形框（12），两根第二从动臂（9）之间固定连接有横截面呈“工”字形的连接架（13），两根第三从动臂（11）之间固定连接有横截面呈“X”型的固定架（14）。

7.根据权利要求1或6所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述静平台（2）上铰接有第一定位杆（15）、第二定位杆（16）和第三定位杆（17），第一主动臂（6）上铰接有第一曲柄（18），第二主动臂（8）上铰接有第二曲柄（19），第三主动臂（10）上铰接有第三曲柄（20），第一定位杆（15）与第一曲柄（18）铰接，第二定位杆（16）与第二曲柄（19）铰接，第三定位杆（17）与第三曲柄（20）铰接。

8.根据权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述静平台（2）的底部设置有支撑基座（21），支撑基座（21）上开有凹槽（22），静平台（2）的底部嵌入凹槽（22）内，支撑基座（21）的下表面上粘接有橡胶垫（23）。