[实用新型]一种并联多环结构机器人

说明书

本实用新型属于并联多环结构机器人。

国外，并联多环结构机器人是由Hunt在1978年提出的（见图2）。由于这种机器人具有串联式机器人难以达到的大刚度和大承载能力，七八年以来美国、日本等国的一批学者先后从事研究，英国、西德、苏联等一批欧洲国家也陆续开始从事这方面的研究工作。从公开发表的资料看，国际上，作为实用型机器人尚未推出到生产实际，在实验室也只是结构纤细、负荷很小的纯实验用机型。国内，并联多环结构机器人新机型的研究已列入高技术规划，在理论上已有几家开始着手研究。

本实用新型的目的是设计一种新结构并联多环机器人，使其具有刚度大，承载能力高、结构紧凑等特点，应用于工作空间不大或空间受限制的场合。

本实用新型是这样实现的：缸体下端与下平台相连的万向铰只具有二个自由度，活塞杆上端与上平台连结的万向铰应有三个自由度，断此，缸体下端的万向铰下叉子的垂直轴用螺帽紧固在下平台上（见图4），活塞杆上端的万向铰与上平台转动连结（见图3）。十字头两端空心轴结构应能同时承受径向力和轴向力，让十字头的空心轴头，在受到滚针轴承的径向支承的同时，轴头的端面还与轴承套杯的内端面直接接触抵住，在此端面上再涂以减磨材料。为使传感器弦绳固定的弓子能始终对正编码器小轴中内的凹环，在与活塞杆相连的上万向铰的下叉子上，用螺栓固联一块滑板，滑板夹在液压缸上端外侧的导槽中作相对滑动（见图5），这样保证了弓子的正确位置，避免了弦绳的弓子不随万向铰下叉发生绕缸体轴线的相对转动。

由六个液压缸支持的并联多环机器人的上平台，在六个液压缸的驱动下发生运动。由于六个液压缸的驱动各自是独立的，此种机构在运动学上六个支路的相对移动不发生耦合，所以上平台有六个自由度，在它的工作空间范围的每一点上，允许独立地沿X、Y和Z三轴的移动，及独立的绕X、Y和Z轴发生转动。运动也可以是这六种因素的任意线性组合。这种机构的工作空间形如一个有一定厚度的蘑菇状。

为了发挥并联式机器人承载大负荷的特点，机器人采用液压伺服驱动，六个支路中各有一个液压缸（见图1），共有6个液压缸。机器人的动作是在计算机规划下，通过电液控制系统，完成给定的动作。

并联多环结构机器人的上平台和下平台均为对称非等边六边形，上下两六边形的两外接圆直径保持小于1或接近1的一个适当比例，六边形的短边及长边也有一个比例，这可根据工作情况的不同选用。

附图及实施例：

图1为并联多环机器人机械部分结构图，

图2为并联多环机器人机构简图，

图3为活塞杆上端万向铰结构

图4为液压缸下端万向铰结构

图5为导槽滑板机构，

图1中（1）为夹持器，（2）为上平台，（3）、（4）、（5）为上万向铰，（6）为导槽，（7）为检测元件，（8）为滑板，（9）为液压缸，（10）为电液伺服阀，（11）、（12）、（13）为下万向铰，（14）为下平台，（15）为进出油管路，（16）为弓子。图1为并联多环机器人机械部分结构的正视图，后面的三个油缸与前面的三个油缸重合。

下面结合实施例进一步说明本实用新型：

并联多环机器人主机结构见图1，机器人夹持器（1）装于上平台（2）上；机构具有六个结构相同的液压缸（9），液压缸下端用万向铰（11）、（12）、（13）与下平台（14）相连；液压缸（9）的活塞杆的上端经由万向铰（3）、（4）、（5）与上平台（2）相连；控制液压缸（9）的电液伺服阀（10）装在液压缸（9）上。（15）是进出油管路。

六个液压缸从机构学上看，是六个移动副，活塞与缸体之间只移动不转动。为保证六个液压缸和安装其上的伺服阀及油路软管，在工作中不发生相互干涉以扩大机器人的工作空间，电液伺服阀（10）应装于液压缸（9）的外侧，并保证工作中缸体不发生绕自身轴线的回转，缸体下端与下平台（14）相连的万向铰应该只具有两个自由度，这可以采取使此万向铰下叉子的垂直轴直接用螺帽紧固在下平台（14）的底板上，达到使下叉子不能绕垂直下平台的轴线转动（见图4），活塞杆上端经由一个具有三个自由度的万向铰（3）、（4）、（5）与上平台（2）相连，此时结构允许万向铰的上叉绕垂直上平台的轴线转动（见图3）。这样结构下保证了液压缸缸体本身不能绕自身轴线的回转，伺服阀工作中始终位于缸体外侧，也避免了软管对缸体的缠绕。