二分支三自由度工業機器人的制作方法

本發明屬于工業機器人領域，特別涉及一種工業機器人。

背景技術：

并聯結構的工業機器人在現代化工業領域有廣泛的應用前景，這種機器人通常由基座、運動平臺和以并聯方式連接兩者的多條運動分支組成，其驅動部件可以安裝在基座上或基座附近，使它與串聯結構的機器人相比具有一些獨特的性能，如剛度大、對稱性好、結構緊湊和動力學性能好等。斯帝瓦特(Stewart)平臺是最典型的六自由度并聯機器人，這種機器人由運動平臺和基座和連接兩者之間的六條可伸縮運動分支組成，通過六個運動分支的伸縮運動使運動平臺實現任意位置與姿態的六維空間運動，該種機器人亦即具有六個自由度。但是，現代生產中的許多實際操作機器人只需要具有部分自由度，這類并聯機器人相對六自由度并聯機器人稱為少自由度并聯機器人，如分別具有二、三、四和五自由度的并聯機器人。在少自由度并聯機器人中，具有二維移動和一維轉動的且具有實用性的并聯結構三自由度機器人在核工業，汽車，航空航天等領域有很好的應用前景。

目前，現有的三自由度工業機器人中，授權公告為CN102441891B的專利提出了一種具有兩平移一轉動的三自由度工業機器人，且它的轉動自由度所在平面和兩平移自由度所在的平面垂直，因此該機器人不能完成兩維移動和一維轉動均在一個平面內的操作任務。現有的平面三自由并聯機構中，授權公告為CN103895006B的專利提出了一種平面三自由度并聯機構，它通過三組P(2-SS)支鏈驅動，在三個驅動副軸線重合約束和球副轉角約束的條件下，該并聯機構的轉動角度和豎直面內的移動范圍較小。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種結構簡單、精度高、承載能力和工作空間大，可以實現在垂直面內的二維移動和繞一水平軸轉動的三自由度工業機器人。

本發明包括基座、運動平臺以及連接基座和運動平臺的兩條運動分支。所述兩條運動分支中的第一運動分支包括四對連桿、兩個伸縮桿和八個轉動軸，其中，第一對連桿一端分別通過第二轉動軸與基座的一側轉動連接，該第一對連桿的另一端分別通過第五轉動軸與第三對連桿的一端轉動連接，第二對連桿的一端分別通過第八轉動軸與上述第一對連桿的中下部轉動連接，該第二對連桿的另一端分別通過第六轉動軸與第四對連桿的一端轉動連接，該第四對連桿的另一端分別通過第一轉動軸與運動平臺的一端轉動連接，上述第三對連桿的另一端分別通過第七轉動軸與第四對連桿的一部位轉動連接；所述第三對連桿和第二對連桿呈交叉形式布置；第一伸縮桿的一端通過第四轉動軸與上述第一對連桿的中上部轉動連接，該第一伸縮桿的另一端通過第三轉動軸與基座轉動連接，第二伸縮桿的一端與上述第六轉動軸的中部轉動連接，該第二伸縮桿的另一端與上述第五轉動軸的中部轉動連接；上述所有轉動軸互相平行且水平設置；所述兩條運動分支中的第二運動分支除了不設第二伸縮桿以外，其它部件及部件間的連接關系與第一運動分支相同，第二運動分支的第一對連桿一端分別通過第二轉動軸與基座的另一側轉動連接，第四對連桿的另一端分別通過第一轉動軸與運動平臺的另一端轉動連接；工件或夾具安裝在運動平臺上，通過二個運動分支中的三個伸縮桿的驅動，可實現運動平臺在垂直面內的二維移動和繞一水平軸的轉動。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1、具有明確運動特性，即，在垂直面內的二維移動和繞一水平軸的轉動。

2、機構運動學算法簡單、精度高、承載能力強、結構簡單、工作空間大及工藝性好。

3、本發明在現代工業領域有廣泛的應用前景，特別適合與其他操作機器人聯動，用于大型復雜零件的加工、焊接等。

附圖說明

圖1為本發明的立體示意簡圖。

圖2為本發明第一運動分支的立體示意簡圖。

圖中：1.基座、2.第一運動分支、3.第二運動分支、4.運動平臺、5.第一轉動軸、6.第二轉動軸、7.第三轉動軸、8.第一伸縮桿、(9、9′).第一對連桿、10.第四轉動軸、(11、11′).第二對連桿、12.第五轉動軸、(13、13′).第三對連桿、14.第二伸縮桿、(15、15′).第四對連桿、16.第六轉動軸、17.第七轉動軸、18.第八轉動軸。

具體實施方式

在圖1和圖2所示的三自由度工業機器人示意圖中，基座1的兩側和運動平臺4的兩端分別通過第一運動分支2和第二運動分支3連接，所述第一運動分支中的第一對連桿9、9′的一端分別通過第二轉動軸6與基座的一側轉動連接，該第一對連桿的另一端分別通過第五轉動軸12與第三對連桿13、13′的一端轉動連接，第二對連桿11、11′的一端分別通過第八轉動軸18與上述第一對連桿的中下部轉動連接，該第二對連桿的另一端分別通過第六轉動軸16與第四對連桿15、15′的一端轉動連接，該第四對連桿的另一端分別通過第一轉動軸5與運動平臺的一端轉動連接，上述第三對連桿的另一端分別通過第七轉動軸17與第四對連桿的一部位轉動連接；所述第三對連桿(13、13′)和第二對連桿(11、11′)呈交叉形式布置；第一伸縮桿8的一端通過第四轉動軸10與上述第一對連桿的中上部轉動連接，該第一伸縮桿的另一端通過第三轉動軸7與基座轉動連接，第二伸縮桿14的一端與上述第六轉動軸的中部轉動連接，該第二伸縮桿的另一端與上述第五轉動軸的中部轉動連接；上述所有轉動軸互相平行且水平設置；第二運動分支除了不設第二伸縮桿以外，其它部件及部件間的連接關系與第一運動分支相同，第二運動分支的第一對連桿一端分別通過第二轉動軸與基座的另一側轉動連接，第四對連桿的另一端分別通過第一轉動軸與運動平臺的另一端轉動連接。

工件或夾具安裝在運動平臺上，通過二個運動分支中的三個伸縮桿的驅動，可實現運動平臺在垂直面內的二維移動和繞一水平軸的轉動。