[实用新型]一种用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构

说明书

技术领域

本实用新型属于工业机器人机构学领域，特别涉及一种用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构。 

背景技术

在食品、电子、轻工、医药等行业的自动化生产流水线，经常会涉及到一些诸如饼干、树脂镜片等体积小、质量轻产品在两点之间的搬运作业，这种搬运作业一般需要极高的速度，以符合生产流水线的节拍。 

目前，工业上应用在此场合较为成熟的工业机器人为瑞士clavel教授实用新型的delta机器人，delta机器人末端执行器一般具有三平移或三平移、一转动自由度。Delta机器人具有较高的搬运效率，但机构较为复杂，其中含有球铰、胡克铰、移动副等运动副，制造成本和维护成本较高。在点对点高速搬运作业场合，不要求并联机器人末端执行器具有三个或三个以上自由度，一种结构简单、制造成本低的二自由度平动并联机器人机构更为适宜。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单可靠、制造和维护成本低、易于控制、适用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构。 

一种用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构，由机架、动平台和三条支链组成，第一和第二条支链完全相同，由三个轴线平行的转动副组成，其中与机架直接连接的两个转动副设为主动副，安装驱动电机，第一和第二条支链布置于机架两侧，并于机架中心对称；连杆Ⅰ、Ⅲ和连杆Ⅱ、Ⅳ组成连接机架和动平台组成第一和第二条支链；连杆Ⅴ、Ⅵ连接机架和动平台形成平行四边形机构，构成第三条支链，其特征在于：所述的第三条支链为从动支链，平行四边形机构约束动平台作平动，第一和第二条支链为从动支链，约束动平台的转动自由度。 

所述的机架和连杆之间、连杆和连杆之间、连杆和动平台之间均用转动铰链连接。 

所述的机架和动平台之间还设有第四条支链，安装在机架上的驱动电机通过转轴带动动平台上的末端执行器转动，约束动平台的二自由度平动和一自由度转动。 

所述的连杆Ⅴ、Ⅵ、转轴 和机架组成第三条支链的第一个平行四边形机构，连杆Ⅶ，连杆Ⅷ、转轴和动平台组成第三条支链的第二个平行四边形机构，两个平行四边形机构的公共边为转轴，两个平行四边形机构约束动平台作平动。 

所述的连杆Ⅴ，Ⅵ，Ⅶ，Ⅷ和机架、动平台形成平行四边机构构成第三条支链，连杆Ⅴ和连杆Ⅶ之间形成移动副，连杆Ⅵ和连杆Ⅷ之间形成移动副,弹性元件可以均匀地伸长或压缩，连接在连杆Ⅴ、Ⅶ和连杆Ⅵ、Ⅷ形成的移动副之间，使连杆Ⅴ、Ⅶ和连杆Ⅵ、Ⅷ移动副位移相等，平行四边形的一边可以变化，扩大动平台的工作空间。 

本实用新型，三条支链中有两条完全相同，对称布置于机架两侧，用一条由平行四边形机构组成的支链约束了动平台的转动自由度，使动平台在另外两条支链的约束下仅可作二自由度平动运动。机构中只含转动铰链，不含球铰、胡克铰等其它运动副，具有结构简单可靠、制造维护成本低、动平台可承受加速度大、易于控制等优点，特别适合用于仅需二自由度平动的高速搬运作业。 

附图说明

图1是本实用新型并联机器人机构的基本构型。 

图2是本实用新型并联机器人机构的延伸构型一。 

图3是本实用新型并联机器人机构的延伸构型二。 

图4是本实用新型并联机器人机构的延伸构型三。 

图中：1机架， 2动平台，3连杆Ⅰ、4连杆Ⅱ，5连杆Ⅲ，6连杆Ⅳ，7连杆Ⅴ，8连杆Ⅵ，9转轴，9-1弹性元件，10连杆Ⅶ，11连杆Ⅷ。 

具体实施方式

一种用于高速搬运作业的二自由度平动并联机器人机构，由机架1、动平台2和三条支链组成，第一和第二条支链完全相同，由三个轴线平行的转动副组成，其中与机架直接连接的两个转动副设为主动副，安装驱动电机，第一和第二条支链布置于机架两侧，并于机架中心对称；连杆Ⅰ3、连杆Ⅲ5和连杆Ⅱ4、连杆Ⅳ6组成连接机架和动平台2组成第一和第二条支链；连杆Ⅴ7、连杆Ⅵ8连接机架1和动平台2形平行四边形机构，构成第三条支链，第三条支链为从动支链，平行四边形机构约束动平台2作平动，第一和第二条支链为从动支链，约束动平台2的转动自由度。 

实施例1： 

如图1所示，是本实用新型并联机器人机构的基本构型。机架1保持不动，动平台2，可作二自由度平动。连杆Ⅰ3、连杆Ⅲ5和连杆Ⅱ4、连杆Ⅳ6组成连接机架和动平台2组成第一和第二条支链。连杆Ⅴ7，连杆Ⅵ8连接机架1和动平台2形平行四边形机构，构成第三条支链。第三条支链为从动支链，平行四边形机构约束动平台2作平动。

实施例2：