一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構制造技術

本發明專利技術涉及一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構，屬于機器人機構學領域。該機構包括機架、平動平臺、轉動平臺以及第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七分支；所述第一、第二、第三分支結構相同，其中從機架到平動平臺，依次連接有驅動平行四邊形機構和從動平行四邊形機構；所述第四、第五、第六分支結構相同，其中從平動平臺到轉動平臺，依次連接有虎克鉸、移動副和球副；所述第七分支中只包含連接平動平臺和轉動平臺的一個球副；該機器人機構具有低耦合、重量輕、工作空間大等特點，適用于高速、重載場合，具有良好的應用前景。

【技術實現步驟摘要】
一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構
本專利技術屬于機器人機構學領域，特別涉及一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構。
技術介紹
一般而言，并聯機器人比串聯機器人有更高的剛度、精度及承載能力，而串聯機器人比并聯機器人有更大的工作空間。混聯也稱串并聯機器人結合了并聯機器人和串聯機器人的優點，具有較高的承載能力和較大的工作空間。現有文獻中，專利(CN201180025848.4)中提出了一種由一個串聯機械手和并聯平臺混合聯接的六自由度機器人。專利(CN201510203709.6)中提出了一種帶有圓弧導軌的串并混聯機器人。專利(CN201510144378.3)中提出了一種帶有多個滑道的串并聯骨盆骨折復位機器人。專利(CN201310675195.5)中提出了一種含有兩個平行四邊形機構的混聯焊接機器人。專利(CN201410742362.8)中提出了一種完全解耦的三轉動三移動混聯六自由度機器人機構，該機構中的末端是一個非對稱的并聯機構。專利(CN201310307158.9)中提出了一種重力補償混聯六自由度機構。從現有的文獻看，涉及平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構很少見。
技術實現思路
本專利技術涉及一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構，該機構由一個三自由度平動并聯機構和一個三自由度轉動并聯機構串接而成。該機構具有承載能力高，工作空間大，控制較為容易的優點。實現本專利技術上述目的所采用的技術方案為：一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構，包括機架、平動平臺、轉動平臺、并聯連接在機架與平動平臺之間的具有相同結構的第一、第二、第三分支和并聯連接在平動平臺與轉動平臺之間的具有相同結構的第四、第五、第六分支以及連接在平動平臺與轉動平臺之間的第七分支；所述第一、第二、第三分支中，從機架到平動平臺依次連接有驅動桿和輔助驅動桿組、雙臂搖桿、從動桿組；所述第四、第五、第六分支中，從平動平臺到轉動平臺依次連接有導套、導桿；所述第七分支中，從平動平臺到轉動平臺僅連接有中心桿；所述第一、第二、第三分支中，驅動桿的一端通過轉動驅動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接；輔助驅動桿組由輔助驅動桿一和輔助驅動桿二組成，輔助驅動桿一的一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接，輔助驅動桿二的一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接；從動桿組由從動桿一和從動桿二組成，從動桿一的一端通過虎克鉸與雙臂搖桿連接，另一端通過虎克鉸與平動平臺連接，從動桿二的一端通過虎克鉸與雙臂搖桿連接，另一端通過虎克鉸與平動平臺連接；所述第四、第五、第六分支中，導套的一端通過虎克鉸與平動平臺連接，另一端通過移動副與導桿的一端連接；導桿的另一端通過球副與轉動平臺連接；所述第七分支中，中心桿的一端通過球副或三個軸線匯交的轉動副與平動平臺連接，另一端固結在轉動平臺上；所述機架、驅動桿、輔助驅動桿一、雙臂搖桿及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；所述機架、驅動桿、輔助驅動桿二、雙臂搖桿及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；所述機架、輔助驅動桿一、輔助驅動桿二、雙臂搖桿及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；上述三個平行四邊形機構為驅動平行四邊形機構；所述雙臂搖桿、從動桿一、從動桿二、平動平臺及連接它們的虎克鉸構成一個從動平行四邊形機構。與現有技術相比，本專利技術提供的平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構能實現空間內的六維運動，其驅動器安裝在機架上，重量輕，工作空間大，適用于高速、重載場合，具有良好的應用前景。附圖說明圖1為本專利技術實施例1中提供的機構的示意圖。圖2為本專利技術實施例2中提供的機構的示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做詳細具體的說明，但是本專利技術的保護范圍并不局限于以下實施例。實施例1本實施例的一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構的結構如圖1所示，包括機架(1)、平動平臺(8)、轉動平臺(12)、并聯連接在機架(1)與平動平臺(8)之間的具有相同結構的第一、第二、第三分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和并聯連接在平動平臺(8)與轉動平臺(12)之間的具有相同結構的第四、第五、第六分支(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)以及連接在平動平臺(8)與轉動平臺(12)之間的第七分支(Ⅶ)；所述第一、第二、第三分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)中，從機架(1)到平動平臺(8)依次連接有驅動桿(2)和輔助驅動桿組、雙臂搖桿(5)、從動桿組；所述第四、第五、第六分支(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)中，從平動平臺(8)到轉動平臺(12)依次連接有導套(9)、導桿(10)；所述第七分支(Ⅶ)中，從平動平臺(8)到轉動平臺(12)僅連接有中心桿(11)；所述第一、第二、第三分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)中，驅動桿(2)的一端通過轉動驅動副(R1)與機架(1)連接，另一端通過轉動副(R4)與雙臂搖桿(5)連接；輔助驅動桿組由輔助驅動桿一(3)和輔助驅動桿二(4)組成，輔助驅動桿一(3)的一端通過轉動副(R2)與機架(1)連接，另一端通過轉動副(R5)與雙臂搖桿(5)連接，輔助驅動桿二(4)的一端通過轉動副(R3)與機架(1)連接，另一端通過轉動副(R6)與雙臂搖桿(5)連接；從動桿組由從動桿一(6)和從動桿二(7)組成，從動桿一(6)的一端通過虎克鉸(U1)與雙臂搖桿(5)連接，另一端通過虎克鉸(U3)與平動平臺(8)連接，從動桿二(7)的一端通過虎克鉸(U2)與雙臂搖桿(5)連接，另一端通過虎克鉸(U4)與平動平臺(8)連接；所述第四、第五、第六分支(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)中，導套(9)的一端通過虎克鉸(U5)與平動平臺(8)連接，另一端通過移動副(P1)與導桿(10)的一端連接；導桿(10)的另一端通過球副(S1)與轉動平臺(12)連接；所述第七分支(Ⅶ)中，中心桿(11)的一端通過球副(S4)與平動平臺(8)連接，另一端固結在轉動平臺(12)上；所述機架(1)、驅動桿(2)、輔助驅動桿一(3)、雙臂搖桿(5)及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；所述機架(1)、驅動桿(2)、輔助驅動桿二(4)、雙臂搖桿(5)及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；所述機架(1)、輔助驅動桿一(3)、輔助驅動桿二(4)、雙臂搖桿(5)及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；上述三個平行四邊形機構為驅動平行四邊形機構；所述雙臂搖桿(5)、從動桿一(6)、從動桿二(7)、平動平臺(8)及連接它們的虎克鉸構成一個從動平行四邊形機構。實施例2本實施例的一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構的結構如圖2所示，包括機架(1)、平動平臺(8)、轉動平臺(12)、并聯連接在機架(1)與平動平臺(8)之間的具有相同結構的第一、第二、第三分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)和并聯連接在平動平臺(8)與轉動平臺(12)之間的具有相同結構的第四、第五、第六分支(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)以及連接在平動平臺(8)與轉動平臺(12)之間的第七分支(Ⅶ)；所述第一、第二、第三分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)中，從機架(1)到平動平臺(8)依次連接有驅動桿(2)和輔助驅動桿組、雙臂搖桿(5)、從動桿組；所述第四、第五、第六分支(Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ)中，從平動平臺(8)到轉動平臺(12)依次連接有導套(9)、導桿(10)；所述第七分支(Ⅶ)中，從平動平臺(8)到轉動平臺(12)僅本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構，其特征在于：包括機架、平動平臺、轉動平臺、并聯連接在機架與平動平臺之間的具有相同結構的第一、第二、第三分支和并聯連接在平動平臺與轉動平臺之間的具有相同結構的第四、第五、第六分支以及連接在平動平臺與轉動平臺之間的第七分支；所述第一、第二、第三分支中，從機架到平動平臺依次連接有驅動桿和輔助驅動桿組、雙臂搖桿、從動桿組；所述第四、第五、第六分支中，從平動平臺到轉動平臺依次連接有導套、導桿；所述第七分支中，從平動平臺到轉動平臺僅連接有中心桿；所述第一、第二、第三分支中，驅動桿的一端通過轉動驅動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接；輔助驅動桿組由輔助驅動桿一和輔助驅動桿二組成，輔助驅動桿一的一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接，輔助驅動桿二的一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接；從動桿組由從動桿一和從動桿二組成，從動桿一的一端通過虎克鉸與雙臂搖桿連接，另一端通過虎克鉸與平動平臺連接，從動桿二的一端通過虎克鉸與雙臂搖桿連接，另一端通過虎克鉸與平動平臺連接；所述第四、第五、第六分支中，導套的一端通過虎克鉸與平動平臺連接，另一端通過移動副與導桿的一端連接；導桿的另一端通過球副與轉動平臺連接；所述第七分支中，中心桿的一端通過球副或三個軸線匯交的轉動副與平動平臺連接，另一端固結在轉動平臺上；所述機架、驅動桿、輔助驅動桿一、雙臂搖桿及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；所述機架、驅動桿、輔助驅動桿二、雙臂搖桿及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；所述機架、輔助驅動桿一、輔助驅動桿二、雙臂搖桿及連接它們的轉動副構成一個平行四邊形機構；上述三個平行四邊形機構為驅動平行四邊形機構；所述雙臂搖桿、從動桿一、從動桿二、平動平臺及連接它們的虎克鉸構成一個從動平行四邊形機構。...

【技術特征摘要】
1.一種平動與轉動解耦的六自由度重載機器人機構，至少包括機架、平動平臺以及轉動平臺，其特征在于：還包括有并聯連接在機架與平動平臺之間的具有相同結構的第一、第二、第三分支和并聯連接在平動平臺與轉動平臺之間的具有相同結構的第四、第五、第六分支以及連接在平動平臺與轉動平臺之間的第七分支；所述第一、第二、第三分支中，從機架到平動平臺依次連接有驅動桿和輔助驅動桿組、雙臂搖桿、從動桿組；所述第四、第五、第六分支中，從平動平臺到轉動平臺依次連接有導套、導桿；所述第七分支中，從平動平臺到轉動平臺僅連接有中心桿；所述第一、第二、第三分支中，驅動桿的一端通過轉動驅動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接；輔助驅動桿組由輔助驅動桿一和輔助驅動桿二組成，輔助驅動桿一的一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接，輔助驅動桿二的一端通過轉動副與機架連接，另一端通過轉動副與雙臂搖桿連接；從...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曹文熬，霍莉霞，丁華鋒，王玉丹，
申請(專利權)人：中國地質大學武漢，
類型：發明
國別省市：湖北;42