[发明专利]一种基于平动并联机构的六自由度机械臂

说明书

一种基于平动并联机构的六自由度机械臂，包括机座，还包括机械臂主体和两组设置在机座上的三自由度平动并联机构，机械臂主体包括近端动平台、远端动平台、推杆和末端执行器，近端动平台与其中一个三自由度平动并联机构连接，远端动平台与另外一个三自由度平动并联机构连接，推杆一端通过近端运动副与近端动平台转动连接、另一端穿过远端动平台与末端执行器连接，推杆与远端动平台之间通过远端运动副连接，推杆通过远端运动副能够相对于远端动平台作出沿远端动平台法线的转动运动、和沿与远端动平台平行的水平轴上的转动运动、以及与推杆中心轴线方向的移动运动。本发明灵活、轻巧，动态响应好，可完成抓取、夹持等操作，适用范围广。

技术领域

本发明涉及一种基于平动并联机构的六自由度机械臂。

背景技术

串联机器人因其工作空间大、结构简单、易于控制等优点在工业生产中得到了广泛应用。但在某些行业，需要机械手能高速、平稳、精确地执行对物体进行抓取、分拣等操作；考虑到执行对象的不同，有时也会对末端执行器操作的力度和安全性有较高的要求。串联机器人由于驱动电机和传动系统都安装在运动部件上，系统惯量大，动态性能差，不适合完成高速高精度的细微操作，而且高速下系统的安全性较低，一旦机械臂脱出后果不堪设想。

并联机构为动平台和静平台通过至少两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。和串联机器人相比，并联机器人具有以下优点：累积误差小、精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大，安全性好。因此，并联机器人在对设备刚度、运动速度、定位精度、负载能力或系统安全性要求较高的场合应用较为广泛。

Delta机器人是一类典型的并联机器人，因其高速、高运动灵巧性在食品、医药等行业的分拣工作中应用较为普遍，但它只能完成从一个平面到另一个平行平面的操作，缺乏在曲面或非平行的平面间操作的能力，而且其末端执行器只有一个回转自由度，以上因素都限制了它的进一步推广和应用，因此有必要研发一种新型的并联机器人，在继承Delta机器人高速、轻型、灵巧等优点的基础上，解决在非平行平面间或曲面上移动和操作的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于平动并联机构的六自由度机械臂，继承Delta机器人高速、轻型、灵巧等优点的同时解决Delta机器人无法在非平行平面间或曲面上移动和操作的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种基于平动并联机构的六自由度机械臂，包括机座，还包括机械臂主体和两组设置在机座上的三自由度平动并联机构，机械臂主体包括近端动平台、远端动平台、推杆和末端执行器，近端动平台与其中一个三自由度平动并联机构连接，远端动平台与另外一个三自由度平动并联机构连接，推杆一端通过近端运动副与近端动平台转动连接、另一端穿过远端动平台与末端执行器连接，推杆与远端动平台之间通过远端运动副连接，推杆通过该远端运动副能够相对于远端动平台作出沿远端动平台法线的转动运动、和沿与远端动平台平行的水平轴上的转动运动、以及与推杆中心轴线方向的移动运动。

所述远端运动副由第一转动副、第二转动副和移动副串联构成，第一转动副在远端动平台上设置形成，该第一转动副的轴线与远端动平台的法线重合，第二转动副与第一转动副转动连接，该第二转动副的轴线与远端动平台的法线垂直，推杆与第二转动副串联安装形成移动副，该移动副的轴线与推杆中心轴线重合，末端执行器与第二转动副固定连接。

所述近端运动副为球副。

所述近端运动副由两个串联的法线转动副和水平轴转动副构成，法线转动副在近端动平台上设置形成，该法线转动副的轴线与近端动平台的法线重合，水平轴转动副与法线转动副转动连接，该水平轴转动副的轴线与近端动平台的法线垂直。

所述近端动平台位于远端动平台与机座之间。