一種具有嵌套結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機(jī)械手制造技術(shù)

一種具有嵌套結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機(jī)械手，其包括內(nèi)外兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)由下平臺(tái)、上平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，內(nèi)外并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)和下平臺(tái)分別平行，每個(gè)活動(dòng)分支均包括一個(gè)與下平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副、一個(gè)球副、一個(gè)與上平臺(tái)相連的轉(zhuǎn)動(dòng)副以及連接它們的連桿，末端手爪與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，其中部通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接，其繞自身軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)由驅(qū)動(dòng)連桿驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明專利技術(shù)所有的驅(qū)動(dòng)都可以安裝機(jī)架上，具有運(yùn)動(dòng)范圍大，剛度大，可以實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)等優(yōu)點(diǎn)。

Four degree of freedom parallel manipulator with nesting structure

A four DOF parallel manipulator with nested structure, which comprises two parallel mechanism inside and outside of the same structure, the activities of the two branches of parallel mechanism is composed of a lower platform, the platform and the connection of the two platforms in three with the same structure, outside parallel mechanism set, parallel mechanism, internal and external parallel mechanism on the platform and the lower platform are respectively parallel each branch comprises a platform connected with a rotating pair, a ball, a pair of which is connected with the upper platform rotating pair and the connecting rod connecting them, and in the end effector of parallel mechanism on the platform is fixedly connected, one rotating pair and outside on the platform of the parallel structure connected by the Ministry, the rotation around its axis by a drive rod drive. All the drivers of the invention can be installed on the machine frame, and the utility model has the advantages of large range of motion, high rigidity, and can realize the advantages of turning the whole week.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)械手。
技術(shù)介紹
具有三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和一個(gè)移動(dòng)自由度的機(jī)械手在機(jī)械工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的機(jī)械手一般都是串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其末端執(zhí)行器姿態(tài)靈活，但因懸臂結(jié)構(gòu)使承載能力相對(duì)較弱，且其驅(qū)動(dòng)裝置通常都要布置在關(guān)節(jié)處，影響了機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性。而在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中，要求機(jī)械手在工作時(shí)具有較高的精度、速度和加速度性能。并聯(lián)機(jī)構(gòu)無(wú)累積誤差，且驅(qū)動(dòng)裝置可置于定平臺(tái)上或接近定平臺(tái)的位置，理論上具有速度快、精度高、剛度大等優(yōu)勢(shì)。目前，已有一些學(xué)者設(shè)計(jì)出具有三轉(zhuǎn)一移自由度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，如中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為CN105108734A的一種三轉(zhuǎn)一移完全各向同性并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)為CN103383827B的一種三轉(zhuǎn)一移四自由度重載靜平衡并聯(lián)運(yùn)動(dòng)模擬臺(tái)機(jī)構(gòu)，但上述機(jī)構(gòu)均不能實(shí)現(xiàn)整周回轉(zhuǎn)。為充分發(fā)揮并聯(lián)機(jī)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)抓取、放置和回轉(zhuǎn)等動(dòng)作，需設(shè)計(jì)一種新型的機(jī)器人。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種運(yùn)動(dòng)部分重量輕、速度高、動(dòng)態(tài)性能好，沒(méi)有累積誤差、運(yùn)動(dòng)精度較高、可以實(shí)現(xiàn)末端手爪整周回轉(zhuǎn)的具有嵌套結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機(jī)械手。本專利技術(shù)包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由下平臺(tái)、上平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，上述內(nèi)外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)相互平行；上述每個(gè)活動(dòng)分支中的下連桿的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副與下平臺(tái)連接，該下連桿的另一端通過(guò)球副與上連桿的一端連接，該上連桿的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接，上述內(nèi)外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)相互平行；上述每個(gè)分支中的下轉(zhuǎn)動(dòng)副、上轉(zhuǎn)動(dòng)副分別與其所連接的下平臺(tái)、上平臺(tái)水平布置或傾斜布置，當(dāng)傾斜布置時(shí)傾斜角度相等；末端手爪連桿和下平臺(tái)連桿有以下三種連接方式。第一種連接方式，末端手爪連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，該末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接；下平臺(tái)連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接。第二種連接方式，末端手爪連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，該末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接；下平臺(tái)連桿與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接。第三種連接方式，末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接，該末端手爪連桿與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接；下平臺(tái)連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1、驅(qū)動(dòng)裝置可以布置在接近機(jī)架的位置，運(yùn)動(dòng)部分重量輕、速度高、動(dòng)態(tài)性能好，沒(méi)有累積誤差、運(yùn)動(dòng)精度較高；2、末端機(jī)械手具有較大的運(yùn)動(dòng)范圍，且可以實(shí)現(xiàn)不受限制的整周回轉(zhuǎn)，具有廣闊的應(yīng)用前景。附圖說(shuō)明：圖1是本專利技術(shù)實(shí)施例1的立體示意圖。圖2是本專利技術(shù)實(shí)施例2的立體示意圖。圖3是本專利技術(shù)實(shí)施例3的立體示意圖。圖4是本專利技術(shù)實(shí)施例4的立體示意圖。圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例5的立體示意圖。圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例6的立體示意圖。具體實(shí)施方式：實(shí)施例1在圖1所示的具有嵌套結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機(jī)械手立體示意圖中，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由上、下平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，上述內(nèi)、外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)相互平行，下平臺(tái)連桿5與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6固定連接，該下平臺(tái)連桿5通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)1連接；外并聯(lián)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)活動(dòng)分支中的下連桿2的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副R1與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接，該下連桿2的另一端通過(guò)球副S1與上連桿3的一端連接，該上連桿3的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副R2與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)4連接，上述下轉(zhuǎn)動(dòng)副R1與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)1平行布置，上轉(zhuǎn)動(dòng)副R2與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)4平行布置；內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)活動(dòng)分支中的下連桿7的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副R3與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6連接，該下連桿7的另一端通過(guò)球副S2與上連桿8的一端連接，該上連桿8的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)9連接，上述下轉(zhuǎn)動(dòng)副R3與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6平行布置，上轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)9平行布置；上述內(nèi)、外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)相互平行，末端手爪連桿10與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，該末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R6與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接。實(shí)施例2如圖2所示，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由上、下平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，下平臺(tái)連桿5與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)1固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6連接；其它部件與連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3如圖3所示，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由上、下平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，下平臺(tái)連桿5與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)1連接；末端手爪連桿10通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R6與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)9連接，該末端手爪連桿與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)4固定連接；其它部件與連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例4如圖4所示，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由上、下平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，上述內(nèi)、外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)相互平行，下平臺(tái)連桿5與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R5與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)1連接；外并聯(lián)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)活動(dòng)分支中的下連桿2的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副R1與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接，該下連桿的另一端通過(guò)球副S1與上連桿3的一端連接，該上連桿的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副R2與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)4連接，上述轉(zhuǎn)動(dòng)副R1、轉(zhuǎn)動(dòng)副R2分別與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)1、外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)4傾斜布置，且傾斜角度相等；內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的每一個(gè)活動(dòng)分支中的下連桿7的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副R3與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接，該下連桿的另一端通過(guò)球副S2與上連桿8的一端連接，該上連桿的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副R4與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)9連接，上述轉(zhuǎn)動(dòng)副R3、轉(zhuǎn)動(dòng)副R4分別與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)6、內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)9傾斜布置，且傾斜角度相等；上述內(nèi)、外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)相互平行；末端手爪連桿10與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，該末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副R6與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接。實(shí)施例5如圖5所示，兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有嵌套結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機(jī)械手，其包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由下平臺(tái)、上平臺(tái)和連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)之外，上述內(nèi)外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)相互平行；上述每個(gè)活動(dòng)分支中的下連桿的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副與下平臺(tái)連接，該下連桿的另一端通過(guò)球副與上連桿的一端連接，該上連桿的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接，上述內(nèi)外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)相互平行，所述每個(gè)分支中的下轉(zhuǎn)動(dòng)副、上轉(zhuǎn)動(dòng)副分別與其所連接下平臺(tái)、上平臺(tái)平行布置；末端手爪連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，該末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接；下平臺(tái)連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)固定連接，該下平臺(tái)連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)下平臺(tái)連接。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有嵌套結(jié)構(gòu)的四自由度并聯(lián)機(jī)械手，其包括兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的內(nèi)并
聯(lián)機(jī)構(gòu)和外并聯(lián)機(jī)構(gòu)，其特征在于：所述兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)均由下平臺(tái)、上平臺(tái)和
連接這兩個(gè)平臺(tái)的三條結(jié)構(gòu)完全相同的活動(dòng)分支構(gòu)成，外并聯(lián)機(jī)構(gòu)套在內(nèi)并聯(lián)
機(jī)構(gòu)之外，上述內(nèi)外兩個(gè)并聯(lián)機(jī)構(gòu)的下平臺(tái)相互平行；上述每個(gè)活動(dòng)分支中的
下連桿的一端通過(guò)下轉(zhuǎn)動(dòng)副與下平臺(tái)連接，該下連桿的另一端通過(guò)球副與上連
桿的一端連接，該上連桿的另一端通過(guò)上轉(zhuǎn)動(dòng)副與上平臺(tái)連接，上述內(nèi)外兩個(gè)
并聯(lián)機(jī)構(gòu)的上平臺(tái)相互平行，所述每個(gè)分支中的下轉(zhuǎn)動(dòng)副、上轉(zhuǎn)動(dòng)副分別與其
所連接下平臺(tái)、上平臺(tái)平行布置；末端手爪連桿與內(nèi)并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)固定連接，
該末端手爪連桿通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副與外并聯(lián)機(jī)構(gòu)上平臺(tái)連接；下平臺(tái)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳子明，劉曉檬，黃坤，張揚(yáng)，成棟良，魏雪丹，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：燕山大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：河北;13