[发明专利]含变杆长平行四边形闭环子链的四自由度并联机器人

说明书

本发明涉及一种含变杆长平行四边形闭环子链的四自由度并联机器人，包括机架、第一支链、第二支链、第三支链、第四支链、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和动平台。所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链呈90°分布，所述第一电机、第二电机、第三电机、第四电机固定在机架上并分别与所述第一支链、第二支链、第三支链、第四支链连接，所述第一支链、第二支链、第三支链分别与所述动平台连接。所述含变杆长平行四边形闭环子链的四自由度并联机器人可实现动平台在空间上三维平动和一维转动的运动，本发明结构简单，具有精度高，速度快等优点。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，特别是一种含变杆长平行四边形闭环子链的四自由度并联机器人。

背景技术

并联机器人和串联机器人一起构成工业机器人的重要部分，并联机器人具有刚度高、速度快、柔性强、重量轻等优点，在食品、医药、电子等轻工业中应用最为广泛，在物料的搬运、包装、分拣等方面有着无可比拟的优势。随着并联机器人在市场中的应用日益广泛，已成为工业机器人需求增长的新生力量。并联机器人是由动平台、静平台以及连接动平台和静平台的两个或两个以上独立运动支链组成的闭环系统，与传统串联机器人相比，并联机器人没有误差累积，运动精度高，驱动可以布置在静平台附近，运动惯量小，动态性好等优点。

目前具有三平动一转动自由度的四自由度并联机器人在物料搬取、表面装配、零件加工等工业领域具有广泛应用。为了满足更多的工业需求，相继发明了四支链的H4、I4、Heli4及Par4等机构，其中具有四支链、双动平台的可实现SCARA运动的H4型并联机构成功实现商业化，典型代表产品如Adept Quattro系列，但是该类并联机构也存在运动构件多、运动学复杂等特点。除此之外，清华大学也提出一种对称的四支链四自由度并联机构，结构简单且具有单动平台，但工作空间较小。本发明采用四条支链连接机架和动平台每条支链含有可伸缩平行四边形闭环子链，动平台可完成在空间上的三维平动和一维转动的运动，具有结构简单，工作空间大，精度高，速度快等优点。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可实现三维平动一维转动的四自由度并联机器人。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

含变杆长平行四边形闭环子链的四自由度并联机器人包括机架0、第一支链1、第二支链2、第三支链3、第四支链4、第一电机110、第二电机210、第三电机310、第四电机410和动平台5。

所述第一支链1包括第一主动杆112、第一连杆116、第二连杆117、第三连杆120、第四连杆121、第一连接件122、第二连接件113，第一连杆116通过第一转动副114与第一主动杆112连接，第二连杆117通过第二转动副115与第一主动杆112连接，第一连接件122通过第三转动副123与第一连杆116连接，第一连接件122通过第四转动副124与第二连杆117连接，第三连杆120通过第一移动副118与第一连杆116连接，第四连杆121通过第二移动副119与第二连杆117连接，第二连接件113通过第一球铰125与第三连杆120连接，第二连接件113通过第二球铰126与第四连杆121连接；所述第一支链1的第一主动杆112通过第一零一转动副111与第一电机110连接，所述第一电机110固定在机架0上，所述第一支链1的第二连接件113通过一零二转动副51与动平台5连接，第一零一转动副111轴线与第一转动副114轴线垂直，第一零一转动副111轴线与第二转动副115轴线垂直，第一转动副114、第二转动副115、第三转动副123和第四转动副124的轴线相互平行，第一转动副114轴线和第二转动副115轴线的距离与第三转动副123轴线和第四转动副124轴线的距离相等，第一转动副114轴线和第二转动副115轴线的距离与第一球铰125中心和第二球铰126中心的距离相等，第一球铰125中心到第一转动副114轴线的距离与第二球铰126中心到第二转动副115轴线的距离相等。