[发明专利]一种空间五自由度混联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人，尤其是一种空间五自由度混联机器人。

背景技术

由现有专利文献GB2173472（或EP0200369、US4790718）、SE8502327（或US4732525）、CN1524662、CN1709657A、CN1439492A可知，现有一类带定位头的空间混联机器人的结构，包括几个可沿轴向伸长或缩短的调节装置；所述调节装置的一端通过虎克铰连接在固定架上，所述调节装置的另一端通过三转动自由度铰链与动平台相连；有的专利中还附加了被动支链与动平台刚性连接，并通过虎克铰与固定架相连接，以限制定位头的某几个自由度。在这类机器人的结构中，存在以下几点不足：调节装置末端连接的铰链为三转动自由度铰链，导致机构的整体刚度较低，负载能力较差；被动支链不仅使机构变得复杂，而且运动构件数量多，使其在运动过程中容易发生干涉，减小了工作空间。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种空间五自由度混联机器人，该机器人具有较高整机刚度、精度以及负载能力。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种空间五自由度混联机器人，包括固定架、动平台、圆形导轨、定位头、第一支链、第二支链和第三支链；所述第一支链包括一支链虎克铰、一支链托架和一支链直线驱动装置，所述一支链托架通过所述一支链虎克铰与所述固定架相连接，所述一支链托架的下端与所述动平台刚性连接，所述一支链直线驱动装置的输出端与所述一支链托架连接；所述第二支链和所述第三支链对称地设置在所述第一支链的两侧；所述第二支链包括二支链虎克铰、二支链托架、二支链直线驱动装置和二支链圆弧滑块，所述二支链托架通过所述二支链虎克铰与所述固定架相连接，所述二支链托架的下端与所述二支链圆弧滑块通过二支链铰链连接；所述第三支链包括三支链虎克铰、三支链托架、三支链直线驱动装置和三支链圆弧滑块，所述三支链托架通过所述三支链虎克铰与所述固定架相连接，所述三支链托架的下端与所述三支链圆弧滑块通过三支链铰链连接；所述二支链圆弧滑块和所述三支链圆弧滑块均通过滑动副连接在所述圆形导轨上，所述圆形导轨固定在所述动平台的周围，所述圆形导轨的几何中心线与所述二支链铰链和所述三支链铰链的转动轴线空间垂直；所述一支链虎克铰设置在所述固定架的中部，所述二支链虎克铰和所述三支链虎克铰的内环旋转轴线均通过所述一支链虎克铰的中心；所述定位头具有两个转动自由度，两个转动自由度的旋转轴线相互垂直。

所述一支链直线驱动装置包括伺服电机、丝杠、螺母、螺母支座、轴承座和直线导轨；所述伺服电机固定在所述一支链虎克铰的内环上；所述螺母通过螺纹连接在所述丝杠上，所述螺母固接在所述螺母支座上；所述螺母支座固接在所述一支链托架上；所述直线导轨沿所述第一支链的轴向固定在所述一支链托架上；所述丝杠通过所述螺母支座和所述轴承座支撑在所述一支链托架上，由所述伺服电机驱动，所述轴承座滑动连接在所述直线导轨上。

所述二支链直线驱动装置的结构和所述三支链直线驱动装置的结构均与所述一支链直线驱动装置的结构相同。

所述一支链直线驱动装置、所述二支链直线驱动装置和所述三支链直线驱动装置为直线电机、液压缸和气缸中的任意一种。

一）本发明具有的优点和积极效果是：由于只有三条主动支链，减少了被动支链，因而减少了运动构件数量，降低了机构的复杂程度，降低了成本；

二）由于与动平台连接的铰链只有两个转动自由度，因而使整机具有较高的刚度；

三）由于第一支链与动平台刚性连接，可以实现直接测量，因而使整机具有高精度的特点；

四）模块化设计，可实现即插即用，即可单台单独使用，又可以多台联合作业，形成生产线。

附图说明

图1是本发明的机构拓扑结构图；

图2是本发明的整体结构示意图；

图3是本发明的固定架上虎克铰分布图；

图4是本发明中第一支链结构示意图；

图5是本发明中第二、三支链结构示意图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：