[发明专利]高刚度高精度五坐标并联动力头

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是涉及一种可实现五自由度作业功能的空间并联机器人。 

背景技术

根据专利US4732525、ZL200510015095.5可知，现有的多坐标机械手，其实现形式一般为少自由度并联机构辅以定位头的混联结构形式。其中，少自由度并联机构通过调节安装在主动支链上的伺服电机实现机构动平台的位置定位，定位头通过调节安装在双摆头上的伺服电机实现末端执行器的姿态定位。现有的五自由度并联机械手即为两转一平并联机构辅以A/C双摆头的混联结构，此类机械手的不足为：A/C双摆头安装伺服电机、减速器等设备，重量过大，影响机构的快进能力及动态性能；机构的承载能力完全由少自由度并联机构的支链承担，承载能力较差，不利于追求机构的高刚度/质量比。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种快进能力及动态性能好、刚度/质量比大、定位精度与重复定位精度高、具有优势进给方向的高刚度高精度五坐标并联动力头。 

本发明的高刚度高精度五坐标并联动力头，包括固定架，所述固定架的中央有一中央开孔，在所述的中央开孔内连接具有两回转自由度的第一铰链，所述第一铰链包括外圈和内圈，所述外圈通过外圈转轴与中央开孔内壁转动相连，所述内圈通过内圈转轴与所述外圈转动相连，所述外圈转轴与内圈转轴轴线具有夹角，一个从动支链通过具有一个移动自由度的第二铰链与所述第一铰链内圈沿从动支链轴线方向相滑移连接，所述第一主动支链作为第一运动链，第二、第三主动支链作为第二运动链，第四、第五主动支链作为第三运动链，所述第一、 第二、第三、第四、第五主动支链分别通过第三、第四、第五、第六、第七铰链与所述固定架相连，第一主动支链位于设置在固定架第一开孔的第三铰链内，第二和第三主动支链分别位于设置在固定架第二开孔内的第四、第五铰链内，第四和第五主动支链分别位于设置在固定架第三开孔内的第六、第七铰链内，所述第三、第四、第五、第六、第七铰链包括铰链圈，所述的铰链圈通过铰链圈转轴与固定架转动相连，所述第一、第二、第三、第四、第五主动支链均包括外管，所述的外管通过外管转轴与所述的铰链圈转动相连，所述的铰链圈转轴与外管转轴具有夹角，在所述的外管内插装有内管，所述外管与内管间通过第二导轨滑块结构相连，所述的内管在驱动装置的驱动下能够沿外管轴线方向移动；在所述固定架的下方设置有一个动平台，所述的动平台包括第一平台与第二平台，所述第一平台与第二平台通过轴承转动相连，所述从动支链的下端与所述第一平台顶壁固定连接，所述第一主动支链内管下端通过第八铰链与第一平台转动连接，所述第八铰链具有三个转动自由度，所述第二、第三主动支链的内管下端分别与具有一个回转自由度的第九、第十铰链转动相连，所述第九、第十铰链分别与第一十字轴、第二十字轴的一个转轴转动相连，所述第一十字轴、第二十字轴的另一转轴分别与第一摆轴同轴线转动相连，所述第一摆轴与第一铰链轴固定连接，所述第一摆轴的轴线与所述第一铰链轴的轴线互相垂直，所述第一铰链轴与固定连接于第一平台的第一铰链座转动连接，所述第四、第五主动支链内管下端与具有一个回转自由度的第十一、第十二铰链转动相连，所述第十一、第十二铰链分别与第三十字轴、第四十字轴的一个转轴转动相连，所述第三、第四十字轴的另一转轴分别与第二摆轴同轴线转动相连，所述第二摆轴与第二铰链轴固定连接，所述第二摆轴的轴线与第二铰链轴的轴线相互垂直，所述第二铰链轴与固定连接于第一平台的第二铰链座转动连接，所述第一平台内通过轴承转动连接第一、第二转轴，所述第一、第二转轴沿从动支链轴线方向设置，所述第一、第二铰链轴的一端各自与设置在第一平台内的一个主动锥齿轮相连，每一个所述的主动锥齿轮分别与设置在第一平台内的一个从动锥齿轮相啮合配合，连接第一从动锥齿轮的第一转轴下端通过键连接有第一主动带轮，所述的第一主动带轮与安装在第三转轴上的第一从动带轮通过皮带相连，所述 第三转轴固定连接在第二平台上，连接所述第二从动锥齿轮的第二转轴上通过键连接第二主动带轮，第二主动带轮与安装在第四转轴上的第二从动带轮通过皮带相连，在所述的第四转轴下端连接有第三主动锥齿轮，所述的第四转轴与第二平台转动相连，所述的第三主动锥齿轮与通过轴承架设在第二平台的第五转轴上的第三从动锥齿轮相啮合配合，所述的第一、第二、第三、第四转轴轴线相互平行并且与所述的第五转轴彼此垂直设置。