一种重载4UPS-PU并联夹取机器人的制作方法

一种重载4ups
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pu并联夹取机器人
技术领域
1.本发明涉及并联机器人技术领域，尤其是一种重载4ups
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pu并联夹取机器人。


背景技术：

2.目前重载夹取用装置一般采用液压驱动，需配合液压泵使用，必须布局液压油路，结构复杂。如单纯将现有夹取结构改为电机驱动，夹取装置会因功率小的问题，载荷受到限制。且目前夹取装置机构自由度较少，运动功能单一，只能完成简单的开合运动，对尺寸较大形状复杂的工件，夹取难度增大。


技术实现要素：

3.针对现有技术的缺陷，本发明提供一种重载4ups
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pu并联夹取机器人，解决了目前重载夹取装置结构复杂且自由度少、功能单一的技术问题。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.一种重载4ups
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pu并联夹取机器人，包括静平台、上夹具和下夹具动平台，所述上夹具与所述静平台固连，所述下夹具动平台和所述静平台之间通过四条ups驱动支链、以及一条pu被动约束链连接，使得所述下夹具动平台相对于所述静平台，具有两个转动自由度和一个平动自由度，实现与所述上夹具配合夹取物体。
6.作为上述技术方案的进一步改进：
7.所述ups驱动支链的结构包括移动副一，所述移动副一为驱动关节，包括第一固定部和第一移动部，所述第一固定部通过虎克铰一与所述静平台连接，所述第一移动部通过球副与所述下夹具动平台连接。
8.所述pu被动约束链的结构包括移动副二和虎克铰二，所述移动副二为被动关节，包括第二固定部和第二移动部，所述第二固定部固定连接于所述静平台与所述上夹具之间，所述第二移动部通过虎克铰二与所述下夹具动平台连接，使得所述下夹具动平台具有绕所述虎克铰二的两个转轴转动的两个转动自由度，和沿所述第二移动部移动的一个平动自由度。
9.所述第二固定部上设有固定导轨，所述第二移动部与所述固定导轨滑动连接，所述固定导轨与所述静平台及所述上夹具之间分别形成夹角；所述虎克铰二的与第二移动部固连的铰支座中设置的转轴平行于所述固定导轨。
10.所述下夹具动平台上形成倾斜向上延伸的连接段，所述连接段与所述固定导轨成夹角，所述上夹具利用所述连接段的端部通过所述虎克铰二与所述第二移动部连接。
11.四条ups驱动支链分布在所述pu被动约束链的周围，四个虎克铰一沿圆周方向均匀分布于所述静平台上；四个球副沿圆周方向均匀分布于所述下夹具动平台边缘位置。
12.四个所述虎克铰一的转轴相互对应平行。
13.所述移动副一采用直线驱动装置，驱动动力为气动、电动或液压。
14.所述下夹具动平台及所述上夹具上分别设有对应的凹槽，所述凹槽结构与待夹取
物体轮廓相匹配。
15.本发明的有益效果如下：
16.本发明解决了现有重载夹取装置自由度少、功能单一的问题。本发明通过四条驱动支链和一条被动约束链，形成四个驱动和三个自由度，属于冗余驱动并联机构，有效改善机构刚度，提高承载性能，具备重载夹取的能力。三个自由度为两个转动和一个平动，可以满足重载夹取的精细化操作的运动需求，灵活度高且精度高。驱动动力可以是电动、液压等多种形式，结构和功能实现不受驱动动力源的限制和影响。
附图说明
17.图1为本发明具体实施例的立体结构示意图。
18.图2为图1的另一视角。
19.图中：1、虎克铰一；2、移动副一；3、球副；4、静平台；5、移动副二；6、虎克铰二；7、上夹具；8、下夹具动平台；9、电机；s1、ups驱动支链；s2、pu被动约束链；21、第一固定部；22、第一移动部；51、第二固定部；52、第二移动部；61、铰支座一；62、铰支座二；81、连接段。
具体实施方式
20.以下结合附图说明本发明的具体实施方式。
21.本实施例的一种重载4ups
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pu并联夹取机器人，如图1和图2所示，包括静平台4、上夹具7和下夹具动平台8，上夹具7与静平台4固连，下夹具动平台8和静平台4之间通过四条ups驱动支链s1、以及一条pu被动约束链s2连接，使下夹具动平台8相对于静平台4，具有两个转动自由度和一个平动自由度，实现与上夹具7配合夹取物体的功能。
22.ups驱动支链s1的结构包括移动副一2，移动副一2为驱动关节，包括第一固定部21和第一移动部22，第一固定部21通过虎克铰一1与静平台4连接，第一移动部22通过球副3与下夹具动平台8连接。
23.pu被动约束链s2的结构包括移动副二5和虎克铰二6，移动副二5为被动关节，包括第二固定部51和第二移动部52，第二固定部51固定连接于静平台4与上夹具7之间，第二移动部52通过虎克铰二6与下夹具动平台8连接，使得下夹具动平台8具有绕虎克铰6的两个转轴转动的两个转动自由度，和沿第二移动部52移动的一个平动自由度。
24.具体地，第二固定部51上设有固定导轨，第二移动部52与固定导轨滑动连接，固定导轨与静平台4及上夹具7之间分别形成夹角。第二移动部52具体结构为沿固定导轨来回滑动的滑块。
25.本实施例采用的“虎克铰”为本技术领域常用的万向运动连接结构。如图2所示，虎克铰二6的结构包括一个与第二移动部52连接的铰支座一61和一个与下夹具动平台8一体的铰支座二62，每个铰支座中的铰接孔中设有转轴(铰接轴)，两根转轴相交于一点，其中，铰支座一61中的转轴与上述固定导轨平行。
26.同样地，虎克铰一1采用类似结构，包括与静平台4连接的铰支座和一个与移动副一2的第一固定部21连接的框体，铰支座的铰接孔中的转轴与框体转动连接，框体内设有一与第一固定部21连接的转轴，框体内的转轴与铰支座上的转轴的轴线交于一点。
27.四条ups驱动支链s1的四个球副3，分布于所述下夹具动平台8两侧突出的矩形平
台的四角处，球副3分别连接移动副一2的第一移动部22和下夹具动平台8。
28.具体地，四条ups驱动支链s1均匀分布在pu被动约束链s2的四周一圈。
29.根据实际需求和空间布置需求，四个虎克铰一1绕中心点均匀分布，且各虎克铰一1的转轴相互对应平行设置，即各虎克铰一1与静平台4连接的铰支座中的转轴相互平行，同时与第一固定部21连接的转轴也相互平行。
30.同样地，根据实际需求和空间布置，四个球副一3绕中心点均匀分布。
31.优选地，下夹具动平台8上形成有倾斜向上延伸的连接段81，连接段81与固定导轨成夹角，上夹具7利用连接段81的端部通过虎克铰二6与第二移动部52连接。
32.根据空间运动特点和动作要求，连接段81的设置使上夹具7与下夹具动平台8之间形成一定的间距和特定的初始角度。
33.具体地，下夹具动平台8成矩形，四个球副3分布于下夹具动平台8两侧边突出的平台上。
34.移动副一2采用直线驱动装置，驱动动力为气动、电动或液压。例如滚珠丝杆、电动缸、液压缸或气缸等，或者采用如图2所示的由电机9驱动的直线伸缩机构。图2中，移动副一2的第一固定部21和第一移动部22分别为连接套筒和伸缩杆，伸缩杆可由电机9驱动，沿连接套筒轴向做伸出或收缩运动。
35.下夹具动平台8及上夹具7上分别设有对应的凹槽，凹槽结构与待夹取物体轮廓相匹配。
36.静平台4具体平台的支撑和连接功能，其具体形状可根据实际应用需求进行设计。上夹具7、下夹具动平台8的形状、长度可根据实际的工作环境灵活设计，上夹具7、下夹具动平台8上设有对应的、夹取用的凹槽，凹槽可以是如图所示的内凹弧形结构，实际可根据夹取对象的形状进行对应的修改设计。
37.工作时，静平台4与空间运动机构固定连接，并利用上夹具7和下夹具动平台8的凹槽抓取重载。以四条驱动支链s1的移动副一2作驱动，带动下夹具动平台8沿移动副二5的轴线方向作平动、以及绕虎克铰二6的两个转轴(铰支座一61和铰支座二62上的转轴)做转动，实现三自由度的并联夹取，其中，两个转动及一个平动的方向如图2中箭头所示。
38.本实施例的重载4ups
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pu并联夹取机器人具有四个驱动和三个自由度，驱动数多于机构的自由度数，具备冗余特性，具备重载夹取的能力，具有高刚度、多自由度、大载荷等优点。本实施例的重载4ups
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pu并联夹取机器人具有三个自由度，运动灵活，解决现有重载夹取装置自由度少、功能单一的问题。同时可以满足重载夹取的精细化操作的运动需求，灵活度及精度高。解决了现有技术中重载夹取用装置需采用液压驱动，油路复杂，机构自由度少，功能单一的问题。
39.需要说明的是，本技术文件中所记载的u、p、s等英文符号，为本技术领域文献中常用的关于运动副的英文缩写，分别表示虎克铰、移动副和球副。本技术说明书主题名称中“4ups
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pu”即代表四条具有u、p、s运动副的运动链和一条具有p、u运动副的运动链。