[发明专利]一种可实现重力自平衡的高刚度混联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种混联机器人。特别是涉及一种可实现重力自平衡的高刚度混联机器人。

背景技术

现有专利CN1212221C所公开的一种四自由度混联机器人，由两自由度平面并联机构、与之串联的两转动自由度转头、以及安装在转头上的末端执行器构成。其中，两自由度并联机构包括固定架、动平台以及在固定架和动平台之间的两可控伸缩杆、中间一条导向杆。所述导向杆与动平台固结，其轴线与两条可控伸缩杆轴线共面。

如果要求该机器人的运动平面为水平时，其不足变显现出来：该四自由度模块在与其运动平面正交方向仅能提供约束刚度，故为了承担末端执行器重量和末端载荷，减小因重力作用引起的末端变形，需采用具有较大抗弯截面模量的导向杆，这势必增加模块重量。此外，此机器人由于动平台与两可控伸缩杆连接的饺链为三自由度饺链，其不足是：机构的整体刚度低，负载能力差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种不产生附加反力且具有四自由度的可实现重力自平衡的高刚度混联机器人。

本发明所采用的技术方案是：一种可实现重力自平衡的高刚度混联机器人，包括有动平台，能够旋转的连接在动平台一侧的定位头，以及位于动平台另一侧的固定架，还设置第一支链、第二支链、第三支链、第四支链和第五支链，其中，所述的第一支链能够水平旋转的贯穿所述固定架中部的贯通孔，末端与位于固定架一侧的动平台固定连接，顶端位于固定架的另一侧，所述第二支链和第三支链分别能够水平旋转的贯穿位于固定架中部贯通孔两侧的侧贯通孔，且对称的设置在所述第一支链的左右两侧，末端对称的铰接在所述动平台的左右两侧，顶端位于固定架的另一侧，所述第四支链和第五支链对称的设置在所述第一支链上下两侧，末端对称的铰接在所述动平台的上下两侧，顶端对称的铰接在所述固定架靠近动平台一侧面的上下两侧。

所述的第一支链，包括有套框和能够前后移动的贯穿在套框内的滑杆，所述的套框外侧的上下两端对称的各设置有一个第一旋转半轴，所述上下两端的第一旋转半轴分别能够旋转的嵌入在所述固定架中部的贯通孔内的上下两侧，所述套框内侧的上下两端沿轴向对称的各形成有一条导轨槽，所述滑杆通过分别形成在上下两端的能够对应的嵌入在所述套框内侧的两个导轨槽内的导轨而贯穿的且能够前后移动的嵌入在所述的套框内，所述滑杆的末端与位于固定架一侧的动平台固定连接，所述的滑杆的另一端位于固定架的另一侧。

所述的第二支链和第三支链结构完全相同，均包括有：长度调节装置，能够旋转地连接在长度调节装置末端的T形铰，连接在长度调节装置顶端的驱动装置，所述的长度调节装置上沿径向上下对称的各设置有一个第二旋转半轴，两个第二旋转半轴分别能够旋转的嵌入在所述固定架的侧贯通孔内的上下两侧，所述第二支链和第三支链末端的T形铰分别对称的铰接在所述动平台的左右两侧。

所述的长度调节装置包括有外调节杆和通过滑键滑动的嵌入在所述外调节杆内的内调节杆，所述的T形铰能够旋转地连接在内调节杆的末端，所述驱动装置连接在外调节杆的顶端，所述上下对称的两个第二旋转半轴分别对称的设置在外调节杆的外侧壁上。

所述的T形铰和内调节杆之间的转动轴线与T形铰和动平台之间的转动轴线相垂直。

所述的第四支链和第五支链结构完全相同，均包括有气压缸/液压缸，所述气压缸/液压缸的活塞杆端部连接有虎克铰，所述气压缸/液压缸的底座连接有球铰链，所述第四支链和第五支链的虎克铰分别与所述动平台的上下两侧铰接，所述的第四支链和第五支链的球铰链分别铰接所述固定架靠近动平台一侧面的上下两侧。

所述的球铰链采用能够实现绕自身的三条轴线旋转的轴线垂直相交的三个单自由度转动铰链组合式结构或采用球轴承结构。

所述的虎克铰采用能够实现绕自身轴线旋转的轴线垂直相交的两个单自由度转动铰链组合式结构。

连接第一支链上的第一旋转半轴和固定架的转动轴线、连接第二支链上的第二旋转半轴和固定架6的转动轴线以及连接第三支链上的第二旋转半轴和固定架的转动轴线这三条轴线共面。

所述的定位头是具有两个自由度的串联转头。

本发明的一种可实现重力自平衡的高刚度混联机器人，是一种可实现重力自平衡且不产生附加反力的四自由度高刚度混联机器人。具有如下优点和积极效果：

(1)本机构固定架、动平台等零部件的加工及安装表面均在水平或竖直方向，制造工艺性能好，可降低制造成本。

(2)本机构为过约束机构，具有优良的刚度，而第二支链和第三支链均设有绕自身轴线旋转的自由度，可保障良好的装配工艺性。