一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種混聯(lián)機(jī)器人。特別是涉及一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有專(zhuān)利CN1212221C所公開(kāi)的一種四自由度混聯(lián)機(jī)器人，由兩自由度平面并聯(lián)機(jī)構(gòu)、與之串聯(lián)的兩轉(zhuǎn)動(dòng)自由度轉(zhuǎn)頭、以及安裝在轉(zhuǎn)頭上的末端執(zhí)行器構(gòu)成。其中，兩自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括固定架、動(dòng)平臺(tái)以及在固定架和動(dòng)平臺(tái)之間的兩可控伸縮桿、中間一條導(dǎo)向桿。所述導(dǎo)向桿與動(dòng)平臺(tái)固結(jié)，其軸線(xiàn)與兩條可控伸縮桿軸線(xiàn)共面。
[0003]如果要求該機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)平面為水平時(shí)，其不足變顯現(xiàn)出來(lái):該四自由度模塊在與其運(yùn)動(dòng)平面正交方向僅能提供約束剛度，故為了承擔(dān)末端執(zhí)行器重量和末端載荷，減小因重力作用引起的末端變形，需采用具有較大抗彎截面模量的導(dǎo)向桿，這勢(shì)必增加模塊重量。此外，此機(jī)器人由于動(dòng)平臺(tái)與兩可控伸縮桿連接的餃鏈為三自由度餃鏈，其不足是:機(jī)構(gòu)的整體剛度低，負(fù)載能力差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種不產(chǎn)生附加反力且具有四自由度的可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人，包括有動(dòng)平臺(tái)，能夠旋轉(zhuǎn)的連接在動(dòng)平臺(tái)一側(cè)的定位頭，以及位于動(dòng)平臺(tái)另一側(cè)的固定架，還設(shè)置第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈、第四支鏈和第五支鏈，其中，所述的第一支鏈能夠水平旋轉(zhuǎn)的貫穿所述固定架中部的貫通孔，末端與位于固定架一側(cè)的動(dòng)平臺(tái)固定連接，頂端位于固定架的另一側(cè)，所述第二支鏈和第三支鏈分別能夠水平旋轉(zhuǎn)的貫穿位于固定架中部貫通孔兩側(cè)的側(cè)貫通孔，且對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在所述第一支鏈的左右兩側(cè)，末端對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述動(dòng)平臺(tái)的左右兩側(cè)，頂端位于固定架的另一側(cè)，所述第四支鏈和第五支鏈對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在所述第一支鏈上下兩側(cè)，末端對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述動(dòng)平臺(tái)的上下兩側(cè)，頂端對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述固定架靠近動(dòng)平臺(tái)一側(cè)面的上下兩側(cè)。
[0006]所述的第一支鏈，包括有套框和能夠前后移動(dòng)的貫穿在套框內(nèi)的滑桿，所述的套框外側(cè)的上下兩端對(duì)稱(chēng)的各設(shè)置有一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)半軸，所述上下兩端的第一旋轉(zhuǎn)半軸分別能夠旋轉(zhuǎn)的嵌入在所述固定架中部的貫通孔內(nèi)的上下兩側(cè)，所述套框內(nèi)側(cè)的上下兩端沿軸向?qū)ΨQ(chēng)的各形成有一條導(dǎo)軌槽，所述滑桿通過(guò)分別形成在上下兩端的能夠?qū)?yīng)的嵌入在所述套框內(nèi)側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)軌槽內(nèi)的導(dǎo)軌而貫穿的且能夠前后移動(dòng)的嵌入在所述的套框內(nèi)，所述滑桿的末端與位于固定架一側(cè)的動(dòng)平臺(tái)固定連接，所述的滑桿的另一端位于固定架的另一側(cè)。
[0007]所述的第二支鏈和第三支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有:長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置，能夠旋轉(zhuǎn)地連接在長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置末端的T形鉸，連接在長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置頂端的驅(qū)動(dòng)裝置，所述的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置上沿徑向上下對(duì)稱(chēng)的各設(shè)置有一個(gè)第二旋轉(zhuǎn)半軸，兩個(gè)第二旋轉(zhuǎn)半軸分別能夠旋轉(zhuǎn)的嵌入在所述固定架的側(cè)貫通孔內(nèi)的上下兩側(cè)，所述第二支鏈和第三支鏈末端的T形鉸分別對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述動(dòng)平臺(tái)的左右兩側(cè)。
[0008]所述的長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置包括有外調(diào)節(jié)桿和通過(guò)滑鍵滑動(dòng)的嵌入在所述外調(diào)節(jié)桿內(nèi)的內(nèi)調(diào)節(jié)桿，所述的T形鉸能夠旋轉(zhuǎn)地連接在內(nèi)調(diào)節(jié)桿的末端，所述驅(qū)動(dòng)裝置連接在外調(diào)節(jié)桿的頂端，所述上下對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)第二旋轉(zhuǎn)半軸分別對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在外調(diào)節(jié)桿的外側(cè)壁上。
[0009]所述的T形鉸和內(nèi)調(diào)節(jié)桿之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)與T形鉸和動(dòng)平臺(tái)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)相垂直。
[0010]所述的第四支鏈和第五支鏈結(jié)構(gòu)完全相同，均包括有氣壓缸/液壓缸，所述氣壓缸/液壓缸的活塞桿端部連接有虎克鉸，所述氣壓缸/液壓缸的底座連接有球鉸鏈，所述第四支鏈和第五支鏈的虎克鉸分別與所述動(dòng)平臺(tái)的上下兩側(cè)鉸接，所述的第四支鏈和第五支鏈的球鉸鏈分別鉸接所述固定架靠近動(dòng)平臺(tái)一側(cè)面的上下兩側(cè)。
[0011]所述的球鉸鏈采用能夠?qū)崿F(xiàn)繞自身的三條軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的軸線(xiàn)垂直相交的三個(gè)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈組合式結(jié)構(gòu)或采用球軸承結(jié)構(gòu)。
[0012]所述的虎克鉸采用能夠?qū)崿F(xiàn)繞自身軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的軸線(xiàn)垂直相交的兩個(gè)單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈組合式結(jié)構(gòu)。
[0013]連接第一支鏈上的第一旋轉(zhuǎn)半軸和固定架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)、連接第二支鏈上的第二旋轉(zhuǎn)半軸和固定架6的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)以及連接第三支鏈上的第二旋轉(zhuǎn)半軸和固定架的轉(zhuǎn)動(dòng)軸線(xiàn)這三條軸線(xiàn)共面。
[0014]所述的定位頭是具有兩個(gè)自由度的串聯(lián)轉(zhuǎn)頭。
[0015]本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人，是一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡且不產(chǎn)生附加反力的四自由度高剛度混聯(lián)機(jī)器人。具有如下優(yōu)點(diǎn)和積極效果:
[0016](I)本機(jī)構(gòu)固定架、動(dòng)平臺(tái)等零部件的加工及安裝表面均在水平或豎直方向，制造工藝性能好，可降低制造成本。
[0017](2)本機(jī)構(gòu)為過(guò)約束機(jī)構(gòu)，具有優(yōu)良的剛度，而第二支鏈和第三支鏈均設(shè)有繞自身軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的自由度，可保障良好的裝配工藝性。
[0018](3)工作時(shí)第四支鏈提供拉力、第五支鏈提供推力，其大小相等，使得其平衡力的合力方向正好與重力方向相反，有效避免對(duì)第一支鏈、第二支鏈驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生附加反力；通過(guò)氣/液壓伺服控制調(diào)節(jié)拉/推力大小，即可實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)重力自平衡的目的。
[0019](4)采用氣/液壓裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)重力自平衡，能夠增大機(jī)構(gòu)的阻尼，從而抑制機(jī)器人工作過(guò)程產(chǎn)生的顫振，有效地提高機(jī)器人的動(dòng)態(tài)性能。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)的側(cè)俯視圖；
[0022]圖3是本發(fā)明第一支鏈及其末端動(dòng)平臺(tái)和定位頭的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明第二支鏈/第三支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5是本發(fā)明第四支鏈/第五支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖中
[0026]1:第一支鏈2:第二支鏈
[0027]3:第三支鏈4:第四支鏈
[0028]5:第五支鏈6:固定架
[0029]7:動(dòng)平臺(tái)8:定位頭
[0030]11:第一旋轉(zhuǎn)半軸12:套框
[0031]13:滑桿14:導(dǎo)軌
[0032]15:導(dǎo)軌槽21/31:第二旋轉(zhuǎn)半軸
[0033]22/32:長(zhǎng)度調(diào)節(jié)裝置23/33:驅(qū)動(dòng)裝置
[0034]24/34:T 形鉸221/321:外調(diào)節(jié)桿
[0035]222/322:內(nèi)調(diào)節(jié)桿223/323:滑鍵
[0036]41/51:球鉸鏈42/52:氣壓缸/液壓缸
[0037]43/53:虎克鉸
【具體實(shí)施方式】
[0038]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人做出詳細(xì)說(shuō)明。
[0039]如圖1、圖2所示，本發(fā)明的一種可實(shí)現(xiàn)重力自平衡的高剛度混聯(lián)機(jī)器人，包括有動(dòng)平臺(tái)7，能夠旋轉(zhuǎn)的連接在動(dòng)平臺(tái)7 —側(cè)的定位頭8，以及位于動(dòng)平臺(tái)7另一側(cè)的固定架6，還設(shè)置第一支鏈1、第二支鏈2、第三支鏈3、第四支鏈4和第五支鏈5，其中，所述的第一支鏈I能夠水平旋轉(zhuǎn)的貫穿所述固定架6中部的貫通孔，末端與位于固定架6 —側(cè)的動(dòng)平臺(tái)7固定連接，頂端位于固定架6的另一側(cè)，所述第二支鏈2和第三支鏈3分別能夠水平旋轉(zhuǎn)的貫穿位于固定架6中部貫通孔兩側(cè)的側(cè)貫通孔，且對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在所述第一支鏈I的左右兩側(cè)，末端對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述動(dòng)平臺(tái)7的左右兩側(cè)，頂端位于固定架6的另一側(cè)，所述第四支鏈4和第五支鏈5對(duì)稱(chēng)的設(shè)置在所述第一支鏈I上下兩側(cè)，末端對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述動(dòng)平臺(tái)7的上下兩側(cè)，頂端對(duì)稱(chēng)的鉸接在所述固定架6靠近平臺(tái)7 —側(cè)面的上下兩側(cè)。
[0040]所述定位頭8為具有兩個(gè)自由度的串聯(lián)轉(zhuǎn)頭，此實(shí)施例中采用A/C軸的結(jié)構(gòu)形式，使所述多坐標(biāo)混聯(lián)機(jī)器人為4自由度混聯(lián)機(jī)器人。
[0041]如圖3所示，所述的第一支鏈1，包括有套框12和能夠前后移動(dòng)的貫穿在套框12內(nèi)的滑桿13，即所述套框12與所述導(dǎo)軌14構(gòu)成移動(dòng)副。所述的套框12外側(cè)的上下兩端對(duì)稱(chēng)的各設(shè)置有一個(gè)第一旋轉(zhuǎn)半軸11，所述上下兩端的第一旋轉(zhuǎn)半軸11分別能夠旋轉(zhuǎn)的嵌入在所述固定架6中部的貫通孔內(nèi)的上下兩側(cè)，所述套框12內(nèi)側(cè)的上下兩端沿軸向?qū)ΨQ(chēng)的各形成有一條導(dǎo)軌槽15，所述滑桿13通過(guò)分別形成在上下兩端的能夠?qū)?yīng)的嵌入在所述套框12內(nèi)側(cè)的兩個(gè)導(dǎo)軌槽15內(nèi)的導(dǎo)軌14而貫穿的且能夠前后移動(dòng)的嵌入在所述的套框12內(nèi)，所述滑桿13的末端與位于固定架6 —側(cè)的動(dòng)平臺(tái)7固定連接，所述的滑桿13的另一端位于固定架6的另一側(cè)。
[0042]如圖4所示，所述的第二支鏈