[发明专利]双子并联机器人系统

说明书

技术领域

本发明涉及并联机器人技术领域，更具体地说涉及一种并联机器人系统。

背景技术

与传统串联机器人互补，并联机器人扩大了整个机器人领域，已成为目前的研究热点之一。然而，多数并联机构因设计难、工作空间小、正向求解难等问题而无法广泛应用。1985年，瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）的Clavel博士发明了一类3自由度空间平移并联机器人，即著名的Delta机械手。Delta克服了并联机构诸多缺点，具有承载能力强、运动耦合弱、力控制容易、安装驱动简单等优点，因而备受工业界与学术界的青睐。

20世纪80年代起，Delta机器人不断改进出多种衍生类型，Clavel先后提出了将外转动副改为移动副的3中变异形式，呈现出机构涉及的灵活性；同时，为方便操作可在动平台与静平台间加装伸缩性转轴；Tsai用虎克铰代替球铰以简化机构；Pierrot等人将Delta改进为6支链的Hexa高速机械手，这类均受Delta机构启发，具有相似结构和运动方式的机器人通常可称作类Delta系列机器人。21世纪以来，Delta系列机器人更呈现出高速、高精度、灵活性等发展方向。近几年来，工业需求刺激与专利保护解限、柔性动力学的发展与轻量化结构应用、虚拟平台与多领域新技术等使得Delta系列机器人更加成为研究热点。

国家知识产权局于2012年12月26日，公开了一件公开号为CN102837308A，名称为“一种机器人”的发明专利，该发明专利包括至少三个固定在基座下部的水平的第一驱动装置，各个第一驱动装置的转轴分别固连有摇臂，转轴旋转时可驱动摇臂绕其转轴的轴线在竖直平面摆动，各个摇臂远离转轴的一端通过关节轴承与连杆的上端连接，所有连杆的下端通过关节轴承共同连接有用于安装抓手的抓手安装组件。

上述现有技术中的Delta系列机器人虽然能够呈现出高速、高精度、灵活性等特点，但是仍然存在一定的问题：

1、现有技术中的三自由度并联机器人均是按照三主动支链在圆周范围内均匀分布的，即是在圆周范围内，三自由度并联机器人的三主动支链是按照120°均匀分布的，在实际安装过程中其所占用的安装所需空间较大，会增加整体设备的占地面积。

2、现有技术中的三自由度并联机器人，其工作空间是与其支链连杆的长度呈反比的，如《基于最大工作空间的Delta机器人尺寸综合与优化》的研究指出，现有的三自由度工作空间体积V与特征杆长L成反比，L越大，V越小；当L一定时，工作空间体积V，在回转半径R=33.33处，V呈现最大值，在回转半径R=33.33的两侧，V值减小；由上述研究可以得知，现有的三自由度并联机器人尤其支链分布布局觉得其工作空间所受到的限制。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种双子并联机器人系统，本发明的发明目的旨在于解决现有技术中并联机器人安装所需空间大，整体设备占地面积大，以及工作空间受限的问题。本发明提供的双子并联机器人系统不是按照圆周内均匀分布的，在同等圆周范围内，本发明可以实现安装空间小，工作空间大的效果，可以快速完成作业，且能够呈现出高速、高精度、灵活性等特点。

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：

双子并联机器人系统，其特征在于：包括两个子并联机器人，每个子并联机器人均包括主动支链A、主动支链B和主动支链C，所述主动支链A和主动支链B之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人固定安装在机架上，且每个子并联机器人的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人的主动支链C的水平投影分别位于直线两侧的分布方式。

所述主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线重合。

每个子并联机器人均包括三个驱动机构，驱动机构分别与主动支链A、B、C连接，并驱动主动支链A、B、C运动。

每个子并联机器人均包括动平台，主动支链A、B、C分别通过从动支链A、B、C与动平台连接。

主动支链C与主动支链A和主动支链B之间的夹角均呈90°，所述夹角是指主动支链C在水平面上的投影形成的直线与主动支链A和主动支链B在水平面上投影形成的直线之间的角度。

每个子并联机器人均包括安装平台，所述安装平台包括安装件A、安装件B和安装件C，所述三个驱动机构分别固定在安装件A、安装件B和安装件C上。