一种三自由度并联机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种三自由度并联机器人。


背景技术：

2.delta并联机器人也称三角机器人，主要由驱动电机、主机械臂、副机械臂、固定平台、动平台、爪具等部件构成，其整体外形类似三个倒挂的三角形，故此得名。delta机器人是典型的空间三自由度机械臂机构，因其驱动组均匀分布于固定架上，所以具有结构紧凑、重量轻、定位精度高、运动速度快等特点，适合应用在食品、药品和电子产品等轻质物体的搬运、加工和装配等场合。
3.因为并联机器人无累计误差，精度也很高。并联机器人可以将驱动器放在静平台上，这样既可以减少运动部分的重量，也可以提高运行的速度。在结构上并联机器人机构相对紧凑，刚性也十分的好，承载能力大。目前，因为电机的输出转矩较小，所以一般串联机器人以及并联机器人都要利用减速器去降低转速并且提高输出转矩才能达到机器人的运行要求，但是减速器的齿轮容易磨损或者损害，会导致整体运动精度的下降，最终导致动平台的位置和姿态精度难以保证。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中并联机器人利用减速器降低转速提高输出转矩，但是减速器的齿轮容易磨损或者损害，会导致运动精度的下降，最终导致动平台的位置和姿态精度难以保证的不足，本发明提供一种三自由度并联机器人。
5.本发明解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种三自由度并联机器人，包括定平台、动平台和至少三组传动杆组件，每组所述传动杆组件上对应设有一个驱动组件，所述驱动组件包括与所述定平台转动连接的滚珠丝杠，所述滚珠丝杠上螺纹连接有丝杠螺母，各所述滚珠丝杠沿所述定平台中心中心对称，所述传动杆组件包括驱动臂、l形传动臂和连接件，所述驱动臂一端与丝杠螺母外壁面铰接，所述驱动臂另一端与所述l形传动臂上端铰接，所述l形传动臂的l形拐角处与所述定平台铰接，所述驱动臂和l形传动臂上的铰接点轴线平行，所述连接件上端与l形传动臂下端万向连接，所述连接件下端与所述动平台万向连接，各所述滚珠丝杠沿轴线转动驱动所述动平台沿x轴、y轴和z轴方向移动。
6.滚珠丝杠、丝杠螺母、驱动臂和l形传动臂配合形成曲柄连杆机构，滚珠丝杠转动带动丝杠螺母做往复直线运动带动驱动臂，驱动臂带动l形传动臂做回转运动，利用滚珠丝杠和丝杠螺母进行传动既能提高转矩，也可以避免因为减速机齿轮轮齿失效而导致运行精度不准确；滚珠丝杠、丝杠螺母、驱动臂、l形传动臂和连接件形成驱动支链，多组驱动支链相互配合驱动动平台，实现动平台的精准工作。
7.进一步，所述连接件包括两条相互平行的连接臂，两所述连接臂对称设于所述l形传动臂两侧，所述连接臂上端与所述l形传动臂球铰连接，所述连接臂下端与所述动平台球铰连接。通过两连接臂、l形传动臂和动平台形成平行四边形结构，关节处球铰连接，具有更
好的柔顺性和更大的刚度，且能够实现大角度偏转，能够广泛应用在串并联机械臂领域。
8.进一步，所述连接件的两连接臂之间连接有多个弹簧。通过弹簧消除关节处球铰连接的间隙。
9.进一步，所述滚珠丝杠上传动连接有伺服电机。每个滚珠丝杠均由一个伺服电机单独控制，各个伺服电机之间相互配合，实现动平台在x轴、y轴和z轴方向的精准移动。
10.进一步，所述驱动臂和l形传动臂上设有一个或多个腰形孔。这样既可以减少运动部分的重量，也可以提高运行的速度，可以保证并联机器人运行的可靠性以及精准性。
11.本发明的有益效果是：本发明提供的一种三自由度并联机器人，采用滚珠丝杠、丝杠螺母、驱动臂和l形传动臂配合形成曲柄连杆机构驱动动平台，替代了电机减速器驱动动平台工作的驱动方式，滚珠丝杠的高精度、可逆性以及高效率可以保证并联机器人运行的可靠性以及精准性。
附图说明
12.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
13.图1是本发明最佳实施例的结构示意图；
14.图2是图1中a的放大示意图；
15.图3是本发明最佳实施例的俯视图；
16.图4是动平台与连接件之间的连接示意图。
17.图中：1、定平台，2、动平台，3、滚珠丝杠，4、丝杠螺母，5、驱动臂，6、l形传动臂，7、连接件，701、连接臂，8、弹簧，9、伺服电机，10、同步带。
具体实施方式
18.现在结合附图对本发明作详细的说明。此图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
19.如图1
‑
4所示，本发明的一种三自由度并联机器人，包括定平台1、动平台2和三组传动杆组件，每组所述传动杆组件上对应设有一个驱动组件，所述驱动组件包括与所述定平台1转动连接的滚珠丝杠3，所述滚珠丝杠3上螺纹连接有丝杠螺母4，各所述滚珠丝杠3沿所述定平台1中心中心对称，所述传动杆组件包括驱动臂5、l形传动臂6和连接件7，所述驱动臂5一端与丝杠螺母4外壁面铰接，所述驱动臂5另一端与所述l形传动臂6上端铰接，所述l形传动臂6的l形拐角处与所述定平台1铰接，所述驱动臂5和l形传动臂6上的铰接点轴线平行，所述连接件7上端与l形传动臂6下端万向连接，所述连接件7下端与所述动平台2万向连接，各所述滚珠丝杠3沿轴线转动驱动所述动平台2沿x轴、y轴和z轴方向移动。
20.所述连接件7包括两条相互平行的连接臂701，两所述连接臂701对称设于所述l形传动臂6两侧，所述连接臂701上端与所述l形传动臂6球铰连接，所述连接臂701下端与所述动平台2球铰连接。
21.所述连接件7的两连接臂701之间连接有多个弹簧8。
22.所述滚珠丝杠3上传动连接有伺服电机9。伺服电机9输出端与滚珠丝杠3输入端之间连接有同步带10。
23.所述驱动臂5和l形传动臂6上设有一个或多个腰形孔。
24.工作过程：
25.伺服电机9带动滚珠丝杠3转动，滚珠丝杠3带动丝杠螺母4做往复直线运动，丝杠螺母4带动驱动臂5移动，驱动臂5带动l形传动臂6沿着l形传动臂6与静平台之间的铰接点转动，l形传动臂6带动两连接臂701，最终带动动平台2动作；
26.三组伺服电机9分别正转或反转一定圈数，通过控制各滚珠丝杠3上丝杠螺母4的位置，最终精准控制动平台2的空间位置。
27.本发明中方向和参照(例如，上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此，并非在限制性意义上采用以下具体实施方式，并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。
28.以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关的工作人员完全可以在不偏离本发明的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。


技术特征：
1.一种三自由度并联机器人，其特征在于：包括定平台(1)、动平台(2)和至少三组传动杆组件，每组所述传动杆组件上对应设有一个驱动组件，所述驱动组件包括与所述定平台(1)转动连接的滚珠丝杠(3)，所述滚珠丝杠(3)上螺纹连接有丝杠螺母(4)，各所述滚珠丝杠(3)沿所述定平台(1)中心中心对称，所述传动杆组件包括驱动臂(5)、l形传动臂(6)和连接件(7)，所述驱动臂(5)一端与丝杠螺母(4)外壁面铰接，所述驱动臂(5)另一端与所述l形传动臂(6)上端铰接，所述l形传动臂(6)的l形拐角处与所述定平台(1)铰接，所述驱动臂(5)和l形传动臂(6)上的铰接点轴线平行，所述连接件(7)上端与l形传动臂(6)下端万向连接，所述连接件(7)下端与所述动平台(2)万向连接，各所述滚珠丝杠(3)沿轴线转动驱动所述动平台(2)沿x轴、y轴和z轴方向移动。2.如权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述连接件(7)包括两条相互平行的连接臂(701)，两所述连接臂(701)对称设于所述l形传动臂(6)两侧，所述连接臂(701)上端与所述l形传动臂(6)球铰连接，所述连接臂(701)下端与所述动平台(2)球铰连接。3.如权利要求2所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述连接件(7)的两连接臂(701)之间连接有多个弹簧(8)。4.如权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述滚珠丝杠(3)上传动连接有伺服电机(9)。5.如权利要求1所述的一种三自由度并联机器人，其特征在于：所述驱动臂(5)和l形传动臂(6)上设有一个或多个腰形孔。

技术总结
本发明提供一种三自由度并联机器人，包括定平台、动平台和三组传动杆组件，每组传动杆组件上对应设有一个驱动组件，驱动组件包括滚珠丝杠，滚珠丝杠上有丝杠螺母，传动杆组件包括驱动臂、L形传动臂和连接件，驱动臂一端与丝杠螺母外壁面铰接，驱动臂另一端与L形传动臂上端铰接，L形传动臂的L形拐角处与定平台铰接，驱动臂和L形传动臂上的铰接点轴线平行，连接件上端与L形传动臂下端万向连接，连接件下端与动平台万向连接。本发明提供的一种三自由度并联机器人，采用滚珠丝杠、丝杠螺母、驱动臂和L形传动臂配合形成曲柄连杆机构驱动动平台，滚珠丝杠的高精度、可逆性以及高效率可以保证并联机器人运行的可靠性以及精准性。保证并联机器人运行的可靠性以及精准性。保证并联机器人运行的可靠性以及精准性。


技术研发人员：万俊 葛敏 张兰春
受保护的技术使用者：江苏理工学院
技术研发日：2021.07.13
技术公布日：2021/10/8