[发明专利]三维平动二维转动自由度的并联机械手

摘要

本发明公开了一种三维平动二维转动自由度的并联机械手，包括固定架、动平台以及设置在固定架与动平台之间、且呈中心对称布置的五条结构相同的支链；动平台包括五个角板和五组连杆，五个角板分别将五组连杆顺序连接成平面闭合环状结构，形成五组平面平行四边形结构，在其中两组连杆之间设有一分角机构，在五条支链的驱动作用和分角机构与五组平面平行四边形结构的运动限制作用下，使动平台整体实现三维平动且在自身平面内做二自由度变形运动；经二自由度转动机构将变形运动转化为机器人手腕的二自由度转动。本发明受力均匀、使用寿命长，其整体结构的刚性和稳定性好，易实现高速运动，且满足复杂抓放操作的要求。

主权项

一种三维平动二维转动自由度的并联机械手，包括固定架（2）、动平台（7）以及设置在所述固定架（2）与动平台（7）之间、且呈中心对称布置的五条结构相同的支链；所述固定架（2）分别固接有五个驱动装置（1）；每条支链包括近架杆（3）和两个平行且等长的远架杆，所述近架杆（3）的一端与其中一个驱动装置（1）的输出轴固接，所述近架杆（3）另一端固接有上连接轴（4）；所述两个平行的远架杆的一端均分别与所述上连接轴（4）球铰接，所述两个平行的远架杆的另一端分别与设置在所述动平台（7）上的下连接轴（6）球铰接；每条支链上的所述下连接轴（6）、所述上连接轴（4）和所述两个平行的远架杆构成一平行四边形；其特征在于：所述动平台（7）包括五个角板和五组连杆，所述五个角板分别将五组连杆顺序连接成平面闭合环状结构；其中，每组连杆包括两个长度相同且平行布置的杆件，两个杆件的两端分别与两个相邻的角板用转动副连接组成一组平面平行四边形结构；由此，在所述动平台（7）中形成有五组平面平行四边形结构；每条支链的下连接轴（6）分别固定在一角板（8）上；其中两个相邻的两组连杆、且位于所述平面闭合环状结构的内或外同一侧的两个杆件的固定端设有一对相互啮合的分角齿轮，每个分角齿轮的转轴固定在该相邻两组连杆之间的角板上，上述两个杆件、一个角板和相互啮合的分角齿轮构成一分角机构；在五条支链的驱动作用下，并且在所述分角机构和所述五组平面平行四边形结构的运动限制作用下，所述动平台（7）整体在空间内实现三维平动，且动平台（7）自身在一个平面内做二自由度变形运动；还包括一二自由度转动机构，所述二自由度转动机构由两根拉丝、两根横梁连杆和一个二自由度机器人手腕（15）组成；所述两根拉丝的一端分别与两个角板固连，所述两根拉丝的另一端分别与所述二自由度机器人手腕（15）的两个输入轴绕接；与两根拉丝连接的两个角板为相邻位置、且与所述分角机构所在的角板相对；两个横梁连杆的一端分别用转动副与所述二自由度机器人手腕（15）连接，所述两个横梁连杆的另一端分别用转动副与一角板连接；与两个横梁连杆连接的两个角板为相间位置、且与所述分角机构所在的角板相邻；所述二自由度机器人手腕（15）的两个输入轴与两个横梁连杆之间分别安装有一独立的、用于使拉丝张紧的弹性装置；当所述动平台（7）自身在平面内做二自由度变形运动时，每根拉丝为二自由机器人手腕的输入轴提供一个动力输入，使所述二自由度机器人手腕（15）实现二自由度转动。