[发明专利]一种空间三维移动并联机械手

说明书

本发明公开了一种空间三维移动并联机械手，包括定平台、三条相同的支链、动平台，三条相同的支链为支链Ⅰ、支链Ⅱ、支链Ⅲ；其中三条相同的支链呈现空间120°分布与定平台连接，该三条支链的复合运动构成了动平台的输出运动为三维移动。本发明原理简单，使用了由四个转动副构成的平行四边形机构，极大的增强了机构的强度和刚度；每条支链均可看作PUU结构，三条简单支链的耦合作用构成了动平台Q的输出运动。同时该机构的耦合度为0，为空间解耦机构，其运动控制、动力学以及静力学计算简单，具有成本低廉，使用简单，安全高效的特点。

技术领域

本发明涉及一种空间三维移动并联机械手，属于并联机器人技术领域。

背景技术

并联机床经过几十年的发展取得了显著的成绩。少自由度并联机器人因其自由度小于六的并联机构控制比较简单，又因为其通过大于等于三的支链进行连接，极大的增加了机构的强度和刚度，所以进入20世纪以来特别受到国内外并联机构专家们的关注。

目前大部分综合出来的机构均没有进行原机设计，而仅仅停留在理论分析和结构提出上，这极大限制了少自由度并联机构的发展。也有一些已经用于工业运用的机构，例如三转一移的H4机构、Delta机构等。对国内外机构的研究分析可以看出，许多已经提出的机构其耦合度均大于2，不利于控制和优选，同时为了应对工厂大量的挑选需要，迫切的对能实现空间三维移动的并联机器人提出了更高的需求。

发明内容

本发明提供了一种空间三维移动并联机械手，通过三条简单支链的耦合作用构成了动平台的输出运动。

本发明的技术方案是：一种空间三维移动并联机械手，包括定平台P、三条相同的支链、动平台Q，三条相同的支链为支链Ⅰ、支链Ⅱ、支链Ⅲ；其中三条相同的支链呈现空间120°分布与定平台P连接，该三条支链的复合运动构成了动平台Q的输出运动为三维移动。

所述支链Ⅰ包括T型螺钉ⅠA、六角法兰面螺母ⅠB、固定座C、角件D、内六角圆柱头螺钉ⅠE、轻型弹簧垫圈F、六角螺母G、滑块导轨机构H以及由四个转动副构成的平行四边形机构L组成；其中，固定座C通过内六角圆柱头螺钉ⅠE、轻型弹簧垫圈F、六角螺母G固定在定平台P上，固定座C与滑块导轨机构H的一端通过角件D经T型螺钉ⅠA、六角法兰面螺母ⅠB固定连接，滑块导轨机构H内侧通过转动副与平行四边形机构L的一边的中点连接，平行四边形机构L与滑块导轨机构H连接的边的对边的中点通过转动副与动平台Q直接连接。

所述滑块导轨机构H由立柱1、步进电机2、六角法兰面螺母Ⅱ3、T型螺钉Ⅱ4、电机支架5、梅花联轴器6、丝杆轴承座Ⅰ7、导轨8、丝杆轴承座Ⅱ9、滚珠丝杆支撑座10、滚珠丝杆11、滑块连接件12、导轨滑块13、十字头盘头螺钉14、短杆轴承座15、1型六角螺母17、内六角圆柱头螺钉Ⅱ18、深沟球轴承19、内六角圆柱头螺钉Ⅲ20、六角法兰面螺母Ⅲ21、内六角圆柱头螺钉Ⅳ22、T型螺钉Ⅲ23、六角法兰面螺母Ⅳ24、内六角圆柱头螺钉Ⅴ25组成；其中，步进电机2通过内六角圆柱头螺钉Ⅲ20、六角法兰面螺母Ⅲ21固定在电机支架5上，电机支架5通过六角法兰面螺母Ⅱ3、T型螺钉Ⅱ4与立柱1固定连接，步进电机2的电机轴通过梅花联轴器6与滚珠丝杆11一端连接，滚珠丝杆11依次穿过一个带轴承的丝杆轴承座Ⅰ7、一个滚珠丝杆支撑座10、滑块连接件12、另一个滚珠丝杆支撑座10、另一个带轴承的丝杆轴承座Ⅱ9，丝杆轴承座Ⅰ7、丝杆轴承座Ⅱ9与滚珠丝杆支撑座10通过内六角圆柱头螺钉Ⅳ22固定，滚珠丝杆支撑座10通过T型螺钉Ⅲ23、六角法兰面螺母Ⅳ24固定在立柱1上，安装在两个滚珠丝杆支撑座10之间的导轨8通过1型六角螺母17、内六角圆柱头螺钉Ⅴ25直接与立柱1固定连接，导轨滑块13安装在在导轨8上，滑块连接件12与导轨滑块13通过内六角圆柱头螺钉Ⅱ18固定，滑块连接件12与导轨滑块13固定的端面的对侧面与短杆轴承座15通过两个十字头盘头螺钉14固定连接，短杆轴承座15中安装的深沟球轴承19与平行四边形机构L的边连接。

所述滑块连接件12与滚珠丝杆11接触的一个端面通过内六角圆柱头螺钉固定丝杆滑块16。