[发明专利]支链嵌套三自由度动平台可连续回转并联机器人机构

说明书

技术领域

本发明涉及机械学领域的并联机器人机构，具体为一种支链嵌套三自由度动平台可连续回转并联机器人机构，国际专利分类号拟为Int.Cl B25J9/08(2006.01)。

背景技术

机器人的诞生是20世纪人类科技发展的重大成就。机器人在先进制造、航空、微电子、包装等领域得到广泛应用，为这些行业的发展注入新的活力。随着工业技术快速发展，高速度、高精度操作成为现代工业机器人的主题和发展趋势。SCARA机器人由轴线平行的三个回转关节和一个与回转轴线方向一致的移动副串联组成，并广泛应用于需要高效率的装配、焊接、密封、搬运和拿放等场合。不过，由于SCARA(串联)机器人采用串联开环机构，加之每个关节或运动副均需电机驱动，因而增加了运动部件的质量，影响了机器人末端操作手的操作刚度和动态特性，在实现高精度、高速度操作时受到一定程度地限制。并联机器人驱动电机一般安装在机座上，运动部件质量小，末端操作手的操作刚度和动态性能好，改善了串联机器人的不足。并联机器人这一固有特性为实现高速度、高精度操作提供了保障，但并联机器人安装空间较大，工作空间相对较小，末端操作手回转能力相对不足(不能实现连续回转)，因此并联机器人在工业方面应用在一定程度上也受到限制。

为提高工作空间，一些非常规结构的并联机器人已经出现。如冗余输入的并联机器人机构(参见刘欣.一种平面2自由度冗余并联机构的研究.西安电子科技大学硕士学位论文，2006)，解决了奇异位形附近的力学和刚性较差的问题，并提高了工作空间；串并联结构的机器人(参见刘辛军，汪劲松，高峰，金振林.一种串并联结构拟人七自由度冗余手臂的设计.中国机械工程，2002，Vol.13，No.2：101-105)，增大了其工作空间。但是，这些非常规结构的并联机器人也很难实现像SCARA机器人那样的操作，即以较小的设备安装空间，实现很大的操作范围和灵活度。在申请人检索的范围内，尚为发现能够实现类似SCARA机器人那样操作的并联机器人机构。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是，设计一种支链嵌套三自由度动平台可连续回转并联机器人机构，该机构具有三个自由度，运动支链嵌套在一起，运动和外形类似于串联结构的SCARA机器人，但其动平台可以实现连续回转，具有串联和并联机器人的综合优点，应用领域和适用范围更为广泛。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种支链嵌套三自由度动平台可连续回转并联机器人机构，其特征在于该机构包括机座和动平台以及固连在机座和动平台之间且嵌套在一起的第一运动支链、第二运动支链和第三运动支链；所述的第一运动支链包括：固定在机座上的第一电机及其驱动的螺旋副，回转轴线与螺旋副轴线平行的第一回转副，移动方向垂直于第一回转副回转轴线的第一移动副；所述的第二运动支链包括：固定在机座上的第二电机及其驱动的第二回转副，嵌套在第二回转副上的第二移动副，以及与第一支链共用的第一移动副；所述的第三运动支链包括：固定在机座上的第三电机及其驱动的第三回转副，嵌套在第三回转副上的第三移动副，以及嵌套在第一移动副上且轴线相互平行的第四回转副、第五回转副和第六回转副。

与现有技术相比，本发明并联机器人机构具有三个自由度，但其三个运动支链不是分离的结构，而是嵌套在一起安装，可使并联机器人机构的末端动平台连续回转，实现类似于SCARA串联机器人那样所能完成的运动，具有串联机器人和并联机器人机构的综合优点，扩大了并联机器人机构的应用领域和适用范围。

附图说明

图1本发明并联机器人机构一种实施例的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图详细叙述本发明。实施例以本发明技术方案为依据，给出了详细的实施方式和过程，但本发明权利要求的保护范围不限于下述的实施例。