[实用新型]一种基于2R1T并联机构的五自由度混联机器人

说明书

技术领域

本实用新型属于工业机器人领域，特别涉及一种混联机器人。

背景技术

在工业机器人应用领域，多自由度混联机器人可以应用在曲面加工、焊接、切割、装配、 分选等领域，具有很好的应用前景。机器人技术的发展已成为现代工业制造的标志，结合并 联机构结构紧凑、刚度高、动态响应快和串联结构灵活性好、工作空间大的特点，综合出的 混联机器人得到了广泛的关注和研究，已成为机器人和机构学领域一大研究热点。

基于具有两条连续转轴的2R1T并联机构构造出的五自由度混联机器人结合了串联机构 和并联机构的优点，整体刚度大、模块化程度高，易于实现轨迹规划、运动学参数标定和运 动控制，基于此类并联机构构造出的混联机器人具有很好的应用前景。目前，Exechon五轴 加工中心的核心功能部件2R1T并联机构2UPR/SPR关节数目少，仅有10个单自由度关节，是 目前该类型混联机器人当中关节数目最少的，但并联机构2UPR/SPR不具有两条连续转轴，专 利CN102672709B授权公布的五自由度混联机器人，其并联部分同样不具有两条连续转轴，导 致其运动学模型较为复杂，增加了轨迹规划、运动学参数标定以及运动控制的难度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种刚度大、承载能力强、运动学分析简单、关节数目少、 易于加工制造、便于实时控制的基于2R1T并联机构的五自由度混联机器人。

本实用新型主要包括固定平台、移动平台、L型立架、动平台、三条支链和单自由度摇 摆头，其中固定平台上面设有移动平台，在固定平台侧面设有L型立架，在该L型立架顶平 台和动平台之间设有三条支链，在动平台下方设有单自由度摇摆头。

在所述固定平台正中的一端设有电机座，移动平台电机固定在电机座上，电机的输出端 通过联轴器与移动平台丝杠的一端相连，该移动平台丝杠的这一端通过固定在移动平台电机 座上的移动平台丝杠上支座进行支撑，该移动平台丝杠的另一端通过设在固定平台另一侧的 丝杠下支座进行支撑，所述移动平台丝杠的有效行程部分与移动平台螺母连接；该移动平台 螺母固定在移动平台底部；所述移动平台通过均布在移动平台底部的移动平台滑块与对称固 定在移动平台丝杠两侧的固定平台上的两个移动平台导轨相连。

所述L型立架的竖板下端为凹型，跨设在固定平台的一侧，该L型立架的顶平台上设有 呈等腰三角形布置的通孔，在每个通孔的两侧均设有运动副支座；三条支链分别设在上述通 孔内，第一支链和第三支链设在靠L型立架的竖板一侧底边平行的通孔内，第二支链设在顶 角的通孔内，第一支链和第三支链的运动平面处于同一平面，第二支链的运动平面与第一支 链和第三支链的运动平面始终垂直；

第一支链和第三支链结构相同，为RPU结构，主要包括连接杆、电机、导轨、转动副轴、 联轴器、丝杠、丝杠支座和U副；其中在连接杆的上半部设有相互平行的两个导轨，每个导 轨上均设有滑块，该滑块固定在转动副轴的底部，该转动副轴的两端分别与上述通孔两侧的 运动副支座转动联接，电机座固定在转动副轴的上端，电机固定在电机座上；在连接杆的下 半部中间设有单导轨，丝杠上支座固定在上述转动副轴的下端，丝杠的一端通过联轴器与电 机输出端相连，丝杠螺母固定在连接杆上，套在丝杠上的丝杠下支座设在单导轨上，可上下 滑动，构成移动副；该连杆的下端通过U副与动平台连接；

上述第一和第三支链中的两转动副轴线相互平行，并平行于U副靠近连接杆的轴线、垂 直于移动副轴线，两U副靠近动平台的轴线重合；

第二支链为UPR结构，支链中的转动副轴与另一个转动副轴转动联接，形成U副转动轴， 该U副转动轴的两端分别与上述通孔两侧的运动副支座转动联接，该支链中连接杆的下端通 过转动副与动平台连接，该第二支链的其它部件和连接方式与第一和第三支链相同；

上述第二支链中的U副靠近L型支架的轴线与第一、三支链中的两转动副轴线相互平行， U副靠近连接杆的轴线与第二支链中的转动副轴线平行且垂直于移动副轴线，第二支链中的 转动副轴线平行于第一、三支链中两U副靠近动平台的轴线。

本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

1.结构简单，并联部分的关节数目少仅为9个，有利于提高结构的整体刚度；

2.并联部分为2R1T并联机构，具有两条连续转轴，两转动自由度部分解耦，有利于降低 控制的难度；