[发明专利]一种集中式输入三分支平动并联机构

说明书

技术领域

本发明属于工业自动化机器人、机床领域。

背景技术

三维平动并联机器人机构是一类很有工业应用前景的新型并联机构，相比六自由度并联机构，三维平动并联机器人机构具有速度高、驱动元件少、造价低和结构对称紧凑等优点。其中，Delta机器人以其重量轻、体积小、运动速度快、定位精确、成本低、效率高等特点，在市场上被广泛应用。Delta机器人是典型的空间三自由度并联机构，整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台，并行三自由度机械臂结构，重复定位精度高，超高速拾取物品，一秒钟多个节拍。

中国专利CN 204505270 U公开了一种空间三平动的对称并联机构，该发明通过驱动三个移动副实现动平台的三平动；中国专利CN 101050994 A公开了一种三平移并联机构多维激振台，该发明通过三个方向同时激振实现了动平台三平移运动；中国专利CN 102941572 A公开了一种仅含低副的空间三平动并联机构，该发明通过驱动三个移动副实现动平台的三平动；中国专利CN 204712050 U公开了一种冗余驱动三维平动并联机构，该发明在delta机构的基础上增加了一对垂直坐标轴的驱动实现了动平台的三平动；中国专利CN 103659793 A公开了一种单支链含闭环的平移驱动三平动并联机构，该发明通过三个电机驱动三个移动副，并传递到运动支链实现动平台的三平动。

以上所述的三平动并联机构均采用了三个及以上驱动来实现三维平动，但是，在工业自动化生产线中有些作业(如搬运或抓取作业)为固定轨迹周期性平动，此时若采用少驱动集中式输入可以降低制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，可实现少驱动集中式输入、周期性平动的集中式输入三分支平动并联机构。

本发明主要包括静平台、驱动盘、动平台以及三条运动支链。

其中，静平台由基座、中心凸台、三个斜滑轨和三个边缘固定座组成。基座为圆形平板，在基座的下部设有环形凹槽和三个对称分布沿径向凹槽，在基座下部环形凹槽的中心处设有一中心凸台，中心凸台通过法兰盘、螺栓与基座固定连接。在基座的边缘处设有三个与沿径向凹槽的中心线对称的边缘固定座，在每个边缘固定座的内侧设有法兰盘，每个法兰盘通过螺栓分别与一个斜滑轨的一端相连，斜滑轨穿过滑轨滑块内，斜滑轨的另一端分别与中心凸台下端的法兰盘通过螺栓连接。驱动盘为曲线形平板，在驱动盘的中部设有通孔，驱动盘与中心凸台采用间隙配合连接，驱动盘上下表面的边缘处均设有闭合的曲线凹槽。运动支链依次由滑槽滑块、连接杆A、连接杆B、转动铰杆、滑轨滑块、球副A、球副B及中间连杆依次连接而成。滑槽滑块的截面呈一侧开口的长方形，在滑槽滑块的内部固定两个卡块，每个滑槽滑块的两个卡块分别卡接在驱动盘上下表面的曲线凹槽内，在滑槽滑块的上部设有长方体凸块，每个滑槽滑的长方体凸块与基座的沿径向凹槽组成滑动联接，在滑槽滑块另一侧设有两个支耳。转动铰杆的两端各设有一个通孔，在通孔内各插接连杆A和连杆B，连杆A的两端分别与滑槽滑块另一侧的两个支耳相连。滑轨滑块为两个一端开口的方形壳体组成，在两个方形壳体的开口处均设有支耳。连杆B的两端分别与滑轨滑块上端的两个支耳相连，滑轨滑块下端的两个支耳分别通过球副A与两个中间连杆的一端相连，两个中间连杆的另一端通过球副B与动平台相连。可更换为沿相应闭合曲线开槽的驱动盘，来满足不同的动平台的期望运动轨迹的需求。

本发明在使用时，给出一种动平台期望的运动轨迹，根据该机构反解，由MATLAB算出各分支的输入，并拟合出曲线，制造出沿该闭合曲线开凹槽的驱动盘。驱动盘联接单个电机，通过盘上曲线凹槽结构将电机的转动集中输入到该机构各分支中，既而传递到动平台，实现动平台期望的运动轨迹。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明结构简单，采用少驱动集中输入，实现动平台周期性三维平动，降低了制造成本。

(2)本发明可通过更换沿相应闭合曲线开槽的驱动盘来满足动平台不同期望运动轨迹的需求。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明的一种驱动盘结构示意图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是本发明静平台结构示意图；

图5是本发明单条运动支链和动平台结构示意图。