一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人
- 国知局
- 2024-12-06 12:21:41
本发明属于工业机器人领域,特别涉及一种平面二自由度并联机器人。
背景技术:
1、串联机器人和并联机器人是工业自动化中常用的两种机械结构,尽管它们的运动学原理和应用场景不同,但都在精密制造和自动化领域扮演着重要角色。串联机器人由多个关节顺序连接而成,具有较大的工作空间和灵活性,常用于需要复杂运动轨迹的任务,如焊接、喷涂等。然而,随着自由度的增加,串联机器人的结构刚性会降低,影响其在高负载或高速作业中的精度表现。相比之下,并联机器人采用多个闭环支链结构,支链同时作用于末端平台,使其在高负载和高速作业中表现更为出色。并联机器人具备更高的刚度、承载能力和定位精度,适合需要高精度和高动态性能的任务,如精密加工和自动化装配。
2、在并联机器人的多种形式中,平面二自由度并联机器人是一种较为典型的结构,专门用于实现平面内的高精度运动。它由两个驱动装置和多个支链组成,每个驱动器控制一个平面自由度,如x和y方向的移动。与串联机器人相比,这种并联结构的设计更为紧凑,且由于各支链的共同作用,运动过程中具有很高的刚性,能够在高速运行时保持稳定的定位精度。平面二自由度并联机器人常用于激光切割、电子装配、精密点胶等平面运动要求高的场景。由于其自由度较少,控制相对简单,但仍能提供足够的灵活性和可靠性,特别适合那些需要在有限工作空间内进行快速、精确操作的任务。
技术实现思路
1、本发明提供一种结构紧凑运动灵活,且可实现平面二自由度运动的三支链并联机器人。
2、本发明为一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人,其具有两种构型,可分别命名为构型一和构型二。其中构型一为转动副驱动,构型二为移动副驱动。构型一和构型二均可看作由静平台部分、动平台部分,以及布置在静平台和动平台之间的两条主动支链和一条被动支链组成。构型一和构型二的主要区别在于驱动模式,因此他们结构上的区别在于静平台部分和主动支链部分。
3、所述构型一的静平台部分由转动型静平台框架,电机驱动模组(驱动电机和减速器),以及转动组件(轴承、垫圈、轴端盖、转轴)组成。其中,所述电机驱动模组固连在转动型静平台框架,且安装位置对应两条主动支链的安装位置。所述转动组件与转动型静平台框架固连,且安装位置对应一条被动支链的安装位置。
4、所述构型二的静平台部分由移动型静平台框架,线性驱动模组,以及转动组件(轴承、垫圈、轴端盖、转轴)组成。所述线性驱动模组固连在移动型静平台框架上,且安装位置对应两条主动支链的安装位置。所述转动组件与移动型静平台框架固连,且安装位置对应一条被动支链的安装位置。
5、所述构型一的主动支链由主动臂部分和从动臂部分组成。其中,主动臂部分由主动臂和球端轴组成。所述主动臂与电机驱动模组的输出轴固连,且末端固连球端轴。所述主动臂部分与从动臂部分采用两个球副的连接形式。所述构型二的主动支链由驱动块部分和从动臂部分组成。其中,驱动块部分由驱动块和球端轴组成。所述驱动块与线性驱动模组的滑块固连,且驱动块上固连有球端轴。所述驱动块部分与从动臂部分同样采用两个球副的连接形式。
6、所述构型一和构型二的从动臂部分结构相同,均由两个从动臂长杆以及中间支架组成。在两根从动臂长杆之间采用三个中间支架可以令从动臂保持固定姿态的同时令从动臂在运动过程中更加稳定。所述从动臂部分与动平台部分同样采用两个球副的连接形式。
7、所述构型一和构型二的动平台部分结构相同,由动平台框架、末端执行器、球端轴,以及球轴组成。所述末端执行器、球端轴,以及球轴均与动平台框架采用固连的连接形式。其中,球端轴的安装位置对应两条主动支链的安装位置,球轴的安装位置对应被动支链的安装位置。
8、所述被动支链由辅助短杆一型,辅助短杆二型,转动件,球轴,以及过渡件组成。其中,辅助短杆一型通过转动件与过渡件以转动副的形式连接,另一端与静平台部分以转动副的形式连接。所述辅助短杆二型通过球轴与过渡件以球副的形式连接,另一端与动平台部分以球副的形式连接。在三条支链的共同作用下,构型一和构型二均可实现平面二自由度运动。
技术特征:1.一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人,其具有两种构型,可分别命名为构型一和构型二。其中构型一为转动副驱动,构型二为移动副驱动。构型一和构型二均可看作由静平台部分、动平台部分,以及布置在静平台和动平台之间的两条主动支链和一条被动支链组成。构型一和构型二的主要区别在于驱动模式,因此他们结构上的区别在于静平台部分和主动支链部分。其中,构型一的静平台部分由转动型静平台框架,电机驱动模组(驱动电机和减速器),以及转动组件(轴承、垫圈、轴端盖、转轴)组成。其中,所述电机驱动模组固连在转动型静平台框架,且安装位置对应两条主动支链的安装位置。所述转动组件与转动型静平台框架固连,且安装位置对应一条被动支链的安装位置。所述构型二的静平台部分由移动型静平台框架,线性驱动模组,以及转动组件(轴承、垫圈、轴端盖、转轴)组成。所述线性驱动模组固连在移动型静平台框架上,且安装位置对应两条主动支链的安装位置。所述转动组件与移动型静平台框架固连,且安装位置对应一条被动支链的安装位置。所述构型一的主动支链由主动臂部分和从动臂部分组成。其中,主动臂部分由主动臂和球端轴组成。所述主动臂与电机驱动模组的输出轴固连,且末端固连球端轴。所述主动臂部分与从动臂部分采用两个球副的连接形式。所述构型二的主动支链由驱动块部分和从动臂部分组成。其中,驱动块部分由驱动块和球端轴组成。所述驱动块与线性驱动模组的滑块固连,且驱动块上固连有球端轴。所述驱动块部分与从动臂部分同样采用两个球副的连接形式。所述构型一和构型二的从动臂部分结构相同,均由两个从动臂长杆以及中间支架组成。在两根从动臂长杆之间采用三个中间支架可以令从动臂保持固定姿态的同时令从动臂在运动过程中更加稳定。所述从动臂部分与动平台部分同样采用两个球副的连接形式。构型一和构型二的动平台部分结构相同,由动平台框架、末端执行器、球端轴,以及球轴组成。所述末端执行器、球端轴,以及球轴均与动平台框架采用固连的连接形式。其中,球端轴的安装位置对应两条主动支链的安装位置,球轴的安装位置对应被动支链的安装位置。所述被动支链由辅助短杆一型,辅助短杆二型,转动件,球轴,以及过渡件组成。其中,辅助短杆一型通过转动件与过渡件以转动副的形式连接,另一端与静平台部分以转动副的形式连接。所述辅助短杆二型通过球轴与过渡件以球副的形式连接,另一端与动平台部分以球副的形式连接。在三条支链的共同作用下,构型一和构型二均可实现平面二自由度运动。
2.根据权利要求1所述的一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人,其特征在于:构型一的整体结构。
3.根据权利要求1所述的一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人,其特征在于:构型二的整体结构。
4.根据权利要求1所述的一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人,其特征在于:被动支链的结构。
技术总结本发明公开了一类含双闭环结构被动支链的平面二自由度并联机器人,其具有两种构型,可分别命名为构型一和构型二。其中构型一为转动副驱动,构型二为移动副驱动。两种机构均可看作由静平台、动平台,以及布置在静平台和动平台之间的两条主动支链和一条辅助支链组成。其中所述辅助支链具有双闭环结构,且在上半部分采用转动副的连接形式,下半部分采用球副的连接形式。所述主动支链由驱动单元和从动臂组成,针对不同的驱动模式,其驱动单元可分为主动臂和驱动块。所提机器人在三条支链的共同约束下可令末端执行器实现平面二自由度平动,且具有结构稳定、高灵活度等优点。技术研发人员:梁栋,张珺鹏,刘天佑,孙晓,王朝辉,简云受保护的技术使用者:天津工业大学技术研发日:技术公布日:2024/12/2本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20241204/340901.html
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