[发明专利]大工作空间并联机器人机构

说明书

【技术领域】

本发明涉及工业机器人技术领域，特别是大工作空间并联机器人机构。

【背景技术】

少自由度并联机器人是指自由度数为2、3、4或5的并联机器人，其适用于自由度的要求少于6个的工业场合。相较于6自由度并联机器人，少自由度并联机器人具有结构简单、成本低廉、运动学及动力学计算复杂度低和控制容易等特点，因此其具有良好的应用前景，也是当前国际上的研究热点。

通常情况下，在轻工、食品、药品的包装以及电子封装行业里，要完成在空间内的抓放操作(Pick-and-Place)需要4个自由度，即三个平动自由度和一个转动自由度。但在大量应用场合，仅仅需要在平面内的二维平动，实现平面内一点至另一点的高速抓放，这就要求一种能实现二维平动的高速操作手。这类装置通常要求动平台能在一个运动平面中以较高速度做二自由度移动而不改变动平台的姿态。

US5000653和US6212968均涉及了一种名为SCARA(Selective Compliance AssemblyRobot Arm)的串联机器人100，如图1所示。该串联机器人100的连杆11一端经转动副与基座12连接，其连杆11的另一端经转动副和驱动装置与连杆13连接，两转动副的轴心线相互平行，从而使连杆11与连杆13构成两自由度的平面关节串联机器人机构；连杆13经圆柱副及两个驱动装置与末端执行器相连，此处圆柱副的轴线与连杆11和连杆13的转动副轴线平行，使末端执行器获得一个轴线垂直于连杆11和连杆13组成的平面的转动自由度和一个平动自由度。若不考虑垂直于连杆11和连杆13组成的平面的平动自由度，此类机器人可实现三自由度的平面大范围的移动，并且整个机械臂、尤其是末端执行器可以实现整周的连续回转，但是，由于SCARA机器人采用串联结构，驱动装置直接安装于连杆11和连杆13上，导致运动部件的质量、惯量大，使得速度、刚度和精度都受到一定的限制。

相比于串联机器人，并联机器人具有刚度大、承载能力强、运动部件惯量小、速度高和误差不累计的特点，受到了许多学者和研究机构的高度重视。其中，一种3-RPR并联机构200可以实现两平动一转动的运动(R表示转动副，P表示移动副，加下划线表示是驱动关节)，如图2所示。该3-RPR并联机构200的基座21上对称的分布着三个支点22，通过三条支链23与形似等边三角形的动平台24相连，支链23的一端通过转动副与基座21的一个支点22相连，另一端通过转动副与等边三角形动平台24的一角相连，支链23的长度通过移动副的运动来改变。通过驱动三个移动副，就可以使等边三角形动平台24实现两平动一转动的平面运动。由于采用并联构型，使得整个装置具有较高的刚度、速度和精度；但是，由于定平台、动平台布置在一个平面，致使动平台的工作空间小，而且动平台不能实现整周的回转，极大的限制了该类并联机器人的应用。

【发明内容】

为了解决现有的技术问题，本发明提供一种大工作空间并联机器人机构，其采用并联的相互平行的多个支链，大大增加了工作空间，能够实现整周回转，并提高了机构的精度、刚度和速度。

本发明解决现有的技术问题，提供一种大工作空间并联机器人机构，其包括基座、支链、动平台和驱动装置，所述驱动装置与所述支链相连；所述支链的两端分别转动连接于所述基座和所述动平台，并且，该多个转动连接的转动轴心线为同向设置；所述支链与所述基座之间的转动连接为转动副连接；所述支链与所述动平台之间的转动轴心线两两之间相互平行；本大工作空间并联机器人机构的所述支链包括第一支链、第二支链和第三支链，该三支链相互避让设置，且其三活动面均垂直于所述支链与所述基座之间的转动轴心线。

本发明更进一步的改进是：

所述第一支链、所述第二支链和所述第三支链与所述基座之间的所述三转动轴心线相互平行或共线设置。

所述动平台为一弯杆机构。