一種具有鉸接動平臺的四自由度并聯機構的制作方法

本發明涉及一種機器人，特別是涉及一種具有三維平動和一維轉動的四自由度空間并聯機構。

背景技術：

具有三維平動和一維轉動自由度的并聯機構可滿足操作對象的空間搬運操作，因此被廣泛應用于食品醫藥、現代物流、電子信息等領域的自動化生產線上。在該領域內，最先實現應用的并聯機構是clavel提出的delta機構。在delta機構的基礎上增加一條rupu支鏈，可在動平臺上實現一維轉動運動，該改進的delta機構被abb公司推廣并應用于食品包裝等生產線上的分揀操作。由于rupu支鏈存在被動的移動副，該型delta機構并不適合應用在高速拾取的操作任務中。為此，pierrot等提出了具有鉸接動平臺的h4、i4和par4等類型的四自由度并聯機構。其中，par4型并聯機構的鉸接動為一平行四邊形，通過增速機構將平行四邊形兩對邊的相對運動轉換為末端執行器的轉動。由于par4的整個動平臺是通過轉動副鉸接而成的，使得par4能實現高速的拾取操作，因此par4也實現了產業應用，其商品型號為adeptquattro機械手。類似地，利用平行四邊形鉸接動平臺，專利zl201110149529.6提出了另一種可實現三維平動和一維轉動自由度的并聯機構。雖然該類平行四邊形鉸接動平臺具有良好的運動性能，但也存在結構較為復雜、高速動態響應復雜等問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于簡化現有平行四邊形鉸接動平臺的結構，提出一種具有鉸接動平臺的，且可實現三維平動和一維轉動的四自由度并聯機構。

本發明提出的一種具有鉸接動平臺的四自由度并聯機構，其特征在于：包括定平臺、鉸接動平臺以及布置在所述定平臺與鉸接動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述鉸接動平臺包括上動平臺和下動平臺兩部分，所述上動平臺與下動平臺通過轉動副連接；為放大所述上動平臺與下動平臺之間的相對轉動角度，在所述下動平臺上固設有行星齒輪增速器；所述行星齒輪增速器的輸入端與所述上動平臺固接，所述行星齒輪增速器的輸出端上安裝有末端執行器；所述第一支鏈和第三支鏈結構相同；所述第一支鏈和第三支鏈均包括驅動臂a、上連接桿a、左連桿a、右連桿a和下連接桿a；所述驅動臂a的一端與所述定平臺通過轉動副連接，所述驅動臂a的另一端通過轉動副與所述上連接桿a連接，所述左連桿a和右連桿a的上端分別通過轉動副與所述上連接桿a的一端連接，所述左連桿a和右連桿a的下端分別通過球鉸與所述下連接桿a的一端連接，所述下連接桿a通過轉動副與所述上動平臺連接；所述第二支鏈和第四支鏈結構相同；所述第二支鏈和第四支鏈均包括驅動臂b、上連接桿b、左連桿b、右連桿b和下連接桿b；所述驅動臂b的一端與所述定平臺通過轉動副連接，所述驅動臂b的另一端與所述上連接桿b固接，所述左連桿b和右連桿b的上端分別通過球鉸與所述上連接桿b的一端連接，所述左連桿b和右連桿b的下端分別通過球鉸與所述下連接桿b的一端連接，所述下連接桿b固接在所述下動平臺上；所述定平臺與所述驅動臂a之間的轉動副為主動驅動副；所述定平臺與所述驅動臂b之間的轉動副為主動驅動副。

本發明還提出另一種具有鉸接動平臺的四自由度并聯機構，其特征在于：包括固定機架、鉸接動平臺以及布置在所述固定機架與鉸接動平臺之間的第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈和第四支鏈；所述鉸接動平臺包括上動平臺和下動平臺兩部分，所述上動平臺與下動平臺通過轉動副連接；為放大所述上動平臺與下動平臺之間的相對轉動角度，在所述下動平臺上固設有行星齒輪增速器；所述行星齒輪增速器的輸入端與所述上動平臺固接，所述行星齒輪增速器的輸出端上安裝有末端執行器；所述第一支鏈和第三支鏈結構相同；所述第一支鏈和第三支鏈均包括滑塊a、上連接桿a、左連桿a、右連桿a和下連接桿a；所述滑塊a的一端與所述定平臺通過移動副連接，所述滑塊a的另一端通過轉動副與所述上連接桿a連接，所述左連桿a和右連桿a的上端分別通過轉動副與所述上連接桿a的一端連接，所述左連桿a和右連桿a的下端分別通過球鉸與所述下連接桿a的一端連接，所述下連接桿a通過轉動副與所述上動平臺連接；所述第二支鏈和第四支鏈結構相同；所述第二支鏈和第四支鏈均包括滑塊b、上連接桿b、左連桿b、右連桿b和下連接桿b；所述滑塊b的一端與所述定平臺通過轉動副連接，所述滑塊b的另一端與所述上連接桿b固接，所述左連桿b和右連桿b的上端分別通過球鉸與所述上連接桿b的一端連接，所述左連桿b和右連桿b的下端分別通過球鉸與所述下連接桿b的一端連接，所述下連接桿b固接在所述下動平臺上；所述固定機架與所述滑塊a之間的移動副為主動驅動副；所述固定機架與所述滑塊b之間的移動副為主動驅動副。

本發明具有的優點和積極效果是：鉸接動平臺結構簡單，僅包括了通過轉動副連接的上、下動平臺兩個構件；采用行星齒輪增速器的放大機構容易實現高傳動比的設計，且安裝方便，有利于鉸接動平臺的模塊化設計；整個機構結構簡潔緊湊、剛度高，滿足高速拾取操作要求。

附圖說明

圖1為本發明實施例一的結構示意圖；

圖2為本發明鉸接動平臺的結構示意圖；

圖3為本發明實施例二的結構示意圖；

圖中各標記如下：1定平臺，2驅動裝置，3-1驅動臂a，3-2驅動臂b，4-1上連接桿a，4-2上連接桿b，5-1左連桿a，5-2左連桿b，6-1右連桿a，6-2右連桿b，7-1下連接桿a，7-2下連接桿b，8鉸接動平臺，8-1上動平臺，8-2下動平臺，9行星齒輪增速器，10固定機架，11-1滑塊a，11-2滑塊b，ⅰ第一支鏈，ⅱ第二支鏈，ⅲ第三支鏈，ⅳ第四支鏈。

具體實施方式

為能進一步闡述本發明的發明內容、特點及功效，茲列舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下：

實施例一：

本實施例的一種具有鉸接動平臺的四自由度并聯機構如圖1、圖2所示，包括定平臺1、鉸接動平臺8，以及布置在所述定平臺1與鉸接動平臺8之間的第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ。

所述定平臺1上固設有四個驅動裝置2。

如圖2所示，所述鉸接動平臺8包括上動平臺8-1和下動平臺8-2；在所述下動平臺8-2上固設有行星齒輪增速器9，所述行星齒輪增速器9的輸入端與所述上動平臺8-1固接，所述行星齒輪增速器9的輸出端可以安裝末端執行器。

所述第一支鏈ⅰ和第三支鏈ⅲ結構相同；所述第一支鏈ⅰ和第三支鏈ⅲ均包括驅動臂a3-1、上連接桿a4-1、左連桿a5-1、右連桿a6-1和下連接桿a7-1；所述驅動臂a3-1的一端與所述驅動裝置2的轉軸固接，并通過轉動副與所述定平臺1連接；所述驅動臂a3-1的另一端通過轉動副與所述上連接桿a4-1連接；所述左連桿a5-1和右連桿a6-1的上端分別通過轉動副與所述上連接桿a4-1的一端連接，所述左連桿a5-1和右連桿a6-1的下端分別通過球鉸與所述下連接桿a7-1的一端連接；所述下連接桿a7-1通過轉動副與所述上動平臺8-1連接；所述上連接桿a4-1、左連桿a5-1、右連桿a6-1和下連接桿a7-1構成平行四邊形。

所述第二支鏈ⅱ和第四支鏈ⅳ結構相同；所述第二支鏈ⅱ和第四支鏈ⅳ均包括驅動臂b3-2、上連接桿b4-2、左連桿b5-2、右連桿b6-2和下連接桿b7-2；所述驅動臂b3-2的一端與所述驅動裝置2的轉軸固接，并通過轉動副與所述定平臺1連接；所述驅動臂b3-2的另一端與所述上連接桿b4-2固接；所述左連桿b5-2和右連桿b6-2的上端分別通過球鉸與所述上連接桿b4-2的一端連接，所述左連桿b5-2和右連桿b6-2的下端分別通過球鉸與所述下連接桿b7-2的一端連接；所述下連接桿b7-2與所述下動平臺8-2固接；所述上連接桿b4-2、左連桿b5-2、右連桿b6-2和下連接桿b7-2構成平行四邊形。

連接所述第一支鏈ⅰ與所述定平臺1的轉動副的轉動軸線平行于連接所述第三支鏈ⅲ與所述定平臺1的轉動副的轉動軸線；連接所述第二支鏈ⅱ與所述定平臺1的轉動副的轉動軸線平行于連接所述第四支鏈ⅳ與所述定平臺1的轉動副的轉動軸線。

實施例二：

本實施例的一種具有鉸接動平臺的四自由度并聯機構如圖3所示，包括固定機架10，與實施例一相同的鉸接動平臺8以及第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ。所述固定機架10固設有四條豎直布置的導軌。所述第一支鏈ⅰ和第三支鏈ⅲ結構相同；所述第一支鏈ⅰ和第三支鏈ⅲ均包括滑塊a11-1、上連接桿a4-1、左連桿a5-1、右連桿a6-1和下連接桿a7-1；所述第二支鏈ⅱ和第四支鏈ⅳ結構相同；所述第二支鏈ⅱ和第四支鏈ⅳ均包括滑塊b11-2、上連接桿b4-2、左連桿b5-2、右連桿b6-2和下連接桿b7-2。

本實施例與實施例一不同的是：所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ均采用了移動副為主動驅動的驅動形式。體現在具體結構上為：所述滑塊a11-1與所述固定機架10的豎直導軌通過移動副連接，且該移動副為主動驅動副；所述滑塊a11-1通過轉動副與所述上連接桿a4-1連接；所述滑塊b11-2與所述固定機架10的豎直導軌通過移動副連接，且該移動副為主動驅動副；所述滑塊b11-2與所述上連接桿b4-2固接。所述第一支鏈ⅰ、第二支鏈ⅱ、第三支鏈ⅲ和第四支鏈ⅳ其余的結構形式與實施例一完全相同。

以上所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本發明的技術方案做出的各種變形和改進，均應落入本發明權利要求書確定的保護范圍內。