一种三自由度的并联机器人制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三自由度的并联机器人，包括定平台，动平台，三组竖直轨道及三组平行四边形连杆机构；整个并联机器人外形框架成正三棱柱形状，三组竖直轨道为正三棱柱的三条棱，固定安装在定平台上，三组平行四边形连杆机构一端分别与三组竖直轨道连接，另一端均匀分布与动平台连接，动平台位于机架外、悬空于工作面上方，根据生产线上工种的不同需求，在动平台上安装相应的末端执行器。该并联机器人机构简单，制造、安装容易，成本低，采用同步带和伺服驱动机构传动使得动平台精度高，传动特性好。

【技术实现步骤摘要】


本技术属于并联机器人领域，尤其是一种三自由度的并联机器人。

技术介绍

并联机器人机构，定义为动平台和定平台之间至少通过两个独立的运动链相连接，具有两个或两个以上的自由度，且以并联方式驱动的一种闭环机构。与传统的串联机器人相比，并联机器人具有结构刚度大、承载能力强、累积误差小、输出精度高，动态惯量低，自重负荷小等一系列的优点。以其自身的有点应用价值在进二十年引起了各界的关注和研究。
在传统电子、食品和医药等行业中普遍存在的诸如抓取、分拣以及包装等大量重复性操作，通常由人工来完成，这种重复劳动不仅强度大，而且会对食品、药品造成不同程度的污染。针对这种情况，高速并联机器人以其高速、清洁的优点成功地取代了以往的人工操作。在这类高速并联机器人当中最具有代表性的当属Clavel教授于1985年提出的空间三自由度Delta并联机构。
Delta机器人是最典型的空间三自由度的并联机器人。属于高速、轻载的并联机人。整体结构精密、紧凑，驱动部分均布于固定平台，这些特点使它具有如下特性：承载能力强、刚度大、自重负荷比小、动态性能好，重复定位精度高。近年来Delta机器人被广泛应用于食品、药品和电子产品等加工、装配。
结合Delta的结构和特点，能够提供一种低成本高效率的结构方案具有很大的实用性和经济效益。

技术实现思路

本技术目的在于，提供一种结构简单、制造容易、安装方便、成本低，且传动性能好的三自由度并联机器人。
为了实现上述目的，本技术采用以下技术方案予以解决。
一种三自由度的并联机器人，包括定平台，动平台，三组竖直轨道及三组平行四边形连杆机构；整个并联机器人外形框架成正三棱柱形状，三组竖直轨道为正三棱柱的三条棱，固定安装在定平台上，三组平行四边形连杆机构一端分别与三组竖直轨道连接，另一端均匀分布与动平台连接，动平台位于机架外、悬空于工作面上方，根据生产线上工种的不同需求，在动平台上安装相应的末端执行器。
所述的三组相同的竖直导轨均由型材，滑轨安装板，滑轨，滑块，滑轮组件，电机组件，带轮组件和同步带组成，所述滑轨通过滑轨安装板安装在型材上，滑块与滑轨连接并能够沿滑轨在竖直方向移动，所述电机组件通过两块电机连接板固定安装在型材的顶端并与定平台连接，带轮组件通过两块带轮连接板固定安装在型材底部，所述滑轮组件固定安装在滑块上，通过同步带连接电机组件、滑轮组件和带轮组件，实现传动。
所述电机组件包括主动同步带轮，第一张紧惰轮，同步带固定杆，伺服电机，电机安装板，所述主动同步带轮，第一张紧惰轮，同步带固定杆，伺服电机都安装在电机安装板上；所述滑轮组件包括惰轮安装板和惰轮，惰轮安装板上装有两个相同的惰轮；所述带轮组件包括同步带固定杆，从动同步带轮，第二张紧惰轮，带轮安装板，所述同步带固定杆，从动同步带轮，第二张紧惰轮都安装在带轮安装板上；所述主动同步带轮，第一张紧惰轮，两个惰轮，从动同步带轮，第二张紧惰轮的圆心位于同一直线上且端面为同一平面；所述同步带的一端固定在电机组件的同步带固定杆上，另一端绕过滑轮组件上端的惰轮，通过第一张紧惰轮后绕过主动同步带轮，再绕过从动同步带轮，通过第二张紧惰轮以及滑轮组件下端的惰轮，最后固定在带轮组件的同步带固定杆上。
所述平行四边形连杆机构由左右两根碳纤维管和上下两根轴通过球形铰链连接构成；其中一根轴与竖直轨道上的滑轮组件固定连接，另一根轴与动平台固定连接。
与现有技术相比，本技术具有如下的优点：
本技术三自由度并联机器人，其正三棱柱外形的框架，使得结构稳固。采用同步带和伺服驱动机构传动使得该结构动平台精度高，传动特性好，并可以大大降低制造成本，具有很强的实用性和经济效益。该并联机器人机构简单，制造、安装容易，成本低。
附图说明
图1为本技术的立体结构示意图。
图2为本技术的竖直滑轨结构示意图。
图3为本技术的电机组件结构示意图。
图4为本技术的电机组件剖视图。
图5为本技术的滑轮组件结构示意图。
图6为本技术的滑轮组件剖视图。
图7为本技术的带轮组件结构示意图。
图8为本技术的带轮组件剖视图。
图9为本技术的同步带连接方式示意图。
图10为本技术的平行四边形连杆机构结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本技术作进一步详细说明。
如图1所示，一种三自由度的并联机器人，包括定平台1，动平台2，三组竖直轨道3及三组平行四边形连杆机构4；整个并联机器人外形框架成正三棱柱形状，三组竖直轨道3为正三棱柱的三条棱，固定安装在定平台1上，三组平行四边形连杆机构4一端分别与三组竖直轨道3连接，另一端均匀分布与动平台2连接，动平台2位于机架外、悬空于工作面上方，根据生产线上工种的不同需求，在动平台2上安装相应的末端执行器。
如图2所示，所述的三组相同的竖直导轨3均由型材31，滑轨安装板32，滑轨33，滑块34，滑轮组件35，电机组件36，带轮组件37和同步带38组成，所述滑轨33通过滑轨安装板32安装在型材31上，滑块34与滑轨33连接并能够沿滑轨33在竖直方向移动，所述电机组件36通过两块电机连接板39固定安装在型材31的顶端并与定平台1连接，带轮组件37通过两块带轮连接板30固定安装在型材31底部，所述滑轮组件35固定安装在滑块34上，通过同步带38连接电机组件36、滑轮组件35和带轮组件37，实现传动。
如图3至图9所示，所述电机组件36包括主动同步带轮361，第一张紧惰轮362，同步带固定杆363，伺服电机364，电机安装板365，所述主动同步带轮361，第一张紧惰轮362，同步带固定杆363，伺服电机364都安装在电机安装板365上；所述滑轮组件35包括惰轮安装板351和惰轮352，惰轮安装板351上装有两个相同的惰轮352；所述带轮组件37包括同步带固定杆363，从动同步带轮371，第二张紧惰轮372，带轮安装板373，所述同步带固定杆363，从动同步带轮371，第二张紧惰轮372都安装在带轮安装板373上；所述主动同步带轮361，第一张紧惰轮362，两个惰轮352，从动同步带轮371，第二张紧惰轮372的圆心位于同一直线上且端面为同一平面；所述同步带38的一端固定在电机组件36的同步带固定杆363上，另一端绕过滑轮组件35上端的惰轮352，通过第一张紧惰轮362后绕过主动同步带轮361，再绕过从动同步带轮371，通过第二张紧惰轮372以及滑轮组件35下端的惰轮352，最后固定在带轮组件37的同步带固定杆363上。
如图10所示，所述平行四边形连杆机构4由左右两根碳纤维管41和上下两根轴42通过球形铰链43连接构成；其中一根轴42与竖直轨道3上的滑轮组件35固定连接，另一根轴42与动平台2固定连接。
在工作中，由伺服电机364带动主同步带轮361，通过同步带38的运动传递，使得滑块34在滑轨33上作直线运动。最终驱动三组平行四边形连杆机构4运动，在运动中动平台2始终与水平面保持平行。在动平台2上可以根据设备应用场合、根据客户需要安装机械手爪、吸盘、或者焊枪等。定平台1采用吊顶安装式，从而固定整台并联机器人。
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【技术保护点】
一种三自由度的并联机器人，其特征在于，包括定平台（1），动平台（2），三组竖直轨道（3）及三组平行四边形连杆机构（4）；整个并联机器人外形框架成正三棱柱形状，三组竖直轨道（3）为正三棱柱的三条棱，固定安装在定平台（1）上，三组平行四边形连杆机构（4）一端分别与三组竖直轨道（3）连接，另一端均匀分布与动平台（2）连接，动平台（2）位于机架外、悬空于工作面上方，根据生产线上工种的不同需求，在动平台（2）上安装相应的末端执行器。

【技术特征摘要】
1.一种三自由度的并联机器人，其特征在于，包括定平台（1），动平台（2），三组竖直轨道（3）及三组平行四边形连杆机构（4）；整个并联机器人外形框架成正三棱柱形状，三组竖直轨道（3）为正三棱柱的三条棱，固定安装在定平台（1）上，三组平行四边形连杆机构（4）一端分别与三组竖直轨道（3）连接，另一端均匀分布与动平台（2）连接，动平台（2）位于机架外、悬空于工作面上方，根据生产线上工种的不同需求，在动平台（2）上安装相应的末端执行器。
2.根据权利要求1所述的三自由度并联机器人，其特征在于，所述的三组相同的竖直导轨（3）均由型材（31），滑轨安装板（32），滑轨（33），滑块（34），滑轮组件（35），电机组件（36），带轮组件（37）和同步带（38）组成，所述滑轨（33）通过滑轨安装板（32）安装在型材（31）上，滑块（34）与滑轨（33）连接并能够沿滑轨（33）在竖直方向移动，所述电机组件（36）通过两块电机连接板（39）固定安装在型材（31）的顶端并与定平台（1）连接，带轮组件（37）通过两块带轮连接板（30）固定安装在型材（31）底部，所述滑轮组件（35）固定安装在滑块（34）上，通过同步带（38）连接电机组件（36）、滑轮组件（35）和带轮组件（37），实现传动。
3.根据权利要求2所述的三自由度并联机器人，其特征在于，所述电机组件（36）包括主动同步带轮（361），第一张紧惰轮（362），同步带固定杆（363），伺服电机（364...

【专利技术属性】
技术研发人员：文静，匡志鹏，侯涛，何永义，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：新型
国别省市：上海;31