一种可调节工作空间的并联机器人的制作方法

1.本发明属于机器人开采技术领域，具体涉及一种可调节工作空间的并联机器人。


背景技术：

2.现代工业的高速发展，使得产品的加工工艺也在不断的完善，加工工业工艺技术在不断的进步，越来越多的企业逐渐选择利用工业机器人来替代传统工人。工业机器人的使用尤其可以替代一些在特殊严苛工作环境下工作的人员，避免相关人员的身体在作业过程中遭受不可逆损害，也能避免安全事故的发生，保证人员的生命安全。工业机器人可以在保证产品质量的前提下，保持高的工作效率。
3.常见的工业机器人主要有串联和并联两种形式，并联机器人相对于串联机构而言具有刚度大、结构稳定、承载能力强、无累计误差、精度高等优点，扩大了机器人的应用领域，尤其是在工业生产中得到了非常广泛的应用。且单纯从结构上看，并联机器人的结构相对紧凑，刚性好，承载能力大。
4.现有技术中的并联机器人一般包括支架、可动平台以及连接于支架与可动平台之间的三条驱动支链。驱动支链包括与支架固定连接的驱动装置、与可动平台铰接的第一连杆及铰接于驱动装置及第一连杆之间的第二连杆。驱动装置驱动第二连杆转动，第二连杆带动第一连杆运动进而实现可动平台的提升与下沉。如中国专利cn 102069495 a公开的并联机器人，其包括支架、可动平台、连接于支架与可动平台之间的平移支链及转动支链，以及固定于支架上的第一动力装置及第二动力装置，第一动力装置驱动平移支链，第二动力装置驱动转动支链，第一动力装置包括主动轮，平移支链包括第一传动件及传动绳，第一传动件包括扇形传动部，传动绳的中部缠绕在该主动轮上，且其余部分缠绕在扇形传动部的弧形边缘上，使主动轮通过传动绳带动第一传动件转动，该并联机器人是通过缠绕于第一动力装置的主动轮和平移支链的第一传动件的扇形传动部的传动绳来实现减速传动的。
5.但是上述结构的并联机器人工作空间大小有限，为了提升并联机器人工作空间大小，本领域技术人员采取了一些可行措施，最常用的方式是替换不同长度的主动臂和从动臂来实现调整并联机器人的工作空间的目的。中国专利201420064808.1公开了一种并联机器人上臂，该专利主要是设计一种新型材料的主动臂，通过调节工装改变上臂的臂长，通过调节臂长可适应不同产品的加工及安装需求。但是更换并联机器人的主动臂或者从动臂步骤相对比较繁琐，该方式会影响实际的生产加工进度。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种结构简单、控制容易和运动精度高的可调节工作空间的并联机器人机构，该机械装置主要是利用滚珠丝杠副调整伺服电机在静平台中所处的位置，进而达到调整静平台的理论半径大小的效果，最终达到调节并联机器人工作空间的目的。
7.本发明的技术方案为：一种可调工作空间的并联机器人，包括静平台、动平台和连
接动静平台的三条驱动支链，三条驱动支链在静平台上绕其中心等角度分布，每条驱动支链的结构相同，均包括伺服电机、减速器、主动臂和从动臂，伺服电机设在静平台下方，伺服电机的输出端连接减速器，主动臂的一端与减速器的输出端固接、另一端与从动臂活动连接，从动臂与动平台活动连接；在静平台上设有驱动装置和三组结构相同的从动装置，三组从动装置与三条驱动支链一一对应设置；驱动装置包括带轮伺服电机和第一同步带轮，带轮伺服电机固定在静平台上、第一同步带轮与其输出端相连接；从动装置包括滑动槽、滑动块、滚珠丝杠、第一锥齿轮、第二锥齿轮和第二同步带轮，滑动块滑动连接在滑动槽中，伺服电机固定在相应滑动块的下方，滚珠丝杠设在滑动块的上方，滑动块通过丝杠螺母与滚珠丝杠活动连接，在滚珠丝杠的内侧端设有第一锥齿轮，第一锥齿轮与第二锥齿轮相啮合，第二锥齿轮连接在齿轮轴上，在齿轮轴上端设有第二同步带轮，齿轮轴可转动地连接在静平台上，三个从动装置的第二同步带轮分别通过一条同步带与第一同步带轮传动连接。
8.进一步地，在静平台上与每个主动臂对应的位置分别设有一条纵向贯通的活动槽，活动槽自静平台的边缘向静平台的中心方向延伸。
9.进一步地，滑动槽纵向贯通静平台的上、下表面，滑动槽与邻近的活动槽的延伸方向相同，滑动块可沿滑动槽的长度方向进行滑动。
10.进一步地，第一锥齿轮的轴线与第二锥齿轮的轴线垂直。
11.进一步地，滚珠丝杠沿滑动槽的长度方向延伸，滚珠丝杠的两端分别可转动地连接在一个丝杠支架上，丝杠支架底部固定连接在静平台上。
12.进一步地，在带轮伺服电机与第一同步带轮间设有带轮减速器，带轮减速器连接在带轮伺服电机的输出端，第一同步带轮连接在带轮减速器的输出端。相比于现有技术，本发明具有如下优点：1.本技术公开的一种可调节工作空间的并联机器人，在现有装置的基础上增设了一套保含驱动装置和三组从动装置的机器人工作空间调节设备，利用同步传动的三个滚珠丝杠副来一体调节各个驱动支链的伺服电机在静平台中所处的位置，实现动平台多轴方向上的移动，最终达到调节并联机器人工作空间的目的，满足工业制造过程中不同的工作需求；2.本技术公开的一种可调节工作空间的并联机器人，具有整体机械结构简单、安装容易、制造成本低和传动精度高等特点，且由于具有工作空间可调的特性，所以在应对不同产品的加工及安装时无需通过更换主、从动臂达到相应目的，操作过程更加便捷，工作效率得到保证；3.本技术公开的一种可调节工作空间的并联机器人，整体机构工作原理简单，便于进行并联机器人的运动学分析、末端轨迹的规划和整体机械结构的控制。附图说明图1是一种可调工作空间的并联机器人的结构示意图；图2是图1中a部分的放大图；图3是静平台的俯视示意图；图4是驱动装置与一组从动装置配合连接的示意图；其中，1-静平台，2-动平台，3-驱动支链，4-驱动装置，5-从动装置；31-伺服电机，32-rv减速器，33-主动臂，34-从动臂，35-活动槽；41-带轮伺服电机，42-带轮rv减速器，43-第一同步带轮；
51-滑动槽，52-滑动块，53-滚珠丝杠，54-第一锥齿轮，55-第二锥齿轮，56-第二同步带轮，57-丝杠螺母，58-齿轮轴，59-同步带。
具体实施方式
13.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
14.实施例1为能有序提升并联机器人工作空间大小，本实施例中公开一种可调工作空间的并联机器人，包括静平台1、动平台2和连接动静平台的三条驱动支链3，三条驱动支链3在静平台1上绕其中心等角度分布，每条驱动支链3的结构相同，均包括伺服电机31、rv减速器32、主动臂33和从动臂34，伺服电机31设在静平台1下方，伺服电机31的输出端连接rv减速器32，主动臂33的一端与rv减速器32的输出端固接、另一端与从动臂34活动连接，从动臂34与动平台2活动连接，在本实施例中，主动臂33与从动臂34采用铰接的形式连接，从动臂34与动平台2也采用铰接的形式活动连接。
15.伺服电机31驱动主动臂33实现回转运动，带动从动臂34在纵向上发生位移，进而控制动平台2的运动。
16.为保证主动臂33在进行回转运动的过程中与静平台1间不会产生位置干涉，在静平台1上与每个主动臂33对应的位置分别设有一条纵向贯通的活动槽35，活动槽35自静平台1的边缘向静平台1的中心方向延伸。
17.该结构下的驱动支链3可对动平台2在纵向上一定工作空间下的运动进行控制，但机器人的工作空间是有限的，调节工装需改变主动臂33的臂长，通过调节臂长可适应不同产品的加工及安装需求。但是更换并联机器人的主动臂33或者从动臂34的步骤相对比较繁琐，该方式会影响实际的生产加工进度为了解决上述问题，进一步扩大并联机器人的可调工作空间，本实施例在静平台1上增设了驱动装置4和三组结构相同的从动装置5，三组从动装置5与三条驱动支链3一一对应设置，驱动装置4包括带轮伺服电机41、带轮rv减速器42和第一同步带轮43，带轮伺服电机41固定在静平台1的中心位置，带轮rv减速器42连接在带轮伺服电机41的输出端，第一同步带轮43连接在带轮rv减速器42的输出端；从动装置5包括滑动槽51、滑动块52、滚珠丝杠53、第一锥齿轮54、第二锥齿轮55和第二同步带轮56，滑动槽51与邻近的活动槽35的延伸方向相同，滑动块52活动连接在滑动槽51中且可沿其长度方向进行滑动，三个伺服电机31固定在相应设置的滑动块52的下方进而可随滑动块52进行水平滑动，滚珠丝杠53设在滑动块52的上方，在滑动块52上连接有丝杠螺母57，滑动块52通过丝杠螺母57与滚珠丝杠53活动连接，进而可将滚珠丝杠53的旋转运动转变为滑动块52在滑动槽51中的水平滑动，滚珠丝杠53的两端分别可转动地连接在一个丝杠支架上，丝杠支架底部固定连接在静平台1上，在滚珠丝杠53的内侧端连接有第一锥齿轮54，第一锥齿轮54与第二锥齿轮55相啮合，第一锥齿轮54的轴线与第二锥齿轮55的轴线垂直，第二锥齿轮55同轴连接在齿轮轴58上，在齿轮轴58上端同轴连接有第二同步带轮56，齿轮轴58通过轴承可转动地连接在静平台1上，三个从动装置5的第二同步带轮56分别
通过一条同步带59与第一同步带轮43传动连接。
18.带轮伺服电机41驱动第一同步带轮43旋转，进而通过三条同步带59带动三个第二同步带轮56同步转动，第二同步带轮56带动第二锥齿轮55同步旋转，由于第一锥齿轮54和第二锥齿轮55相啮合，所以第一锥齿轮54也发生转动，驱动滚珠丝杠53旋转，将滚珠丝杠53的整周回转，转变成滑动块52在滑动槽51中的水平移动过程，固接在滑动块52底部的伺服电机31进行同步水平移动，通过该方式可调整伺服电机31在静平台1上的所处位置；最终实现动平台2在x轴、y轴和z轴的精准运动。
19.该并联机器人主要通过各支链的带传动和齿轮传动将带轮伺服电机41的动力传递至各从动装置的滚珠丝杠53中，因各从动装置的机械结构均相同，故各从动装置的滚珠丝杠53回转方向相同，并且由于三个从动装置5由唯一的一个驱动装置4一体驱动，所以三个滚珠丝杠53会发生同步同向旋转，进而各个从动装置4中的丝杠螺母57水平前后移动的距离相等，可最终达到一体调整静平台1理论半径、改变并联机器人工作空间的目的；该并联机器人的动平台运动方式与现有的并联机器人运动方式一样，都是通过控制驱动各支链主动臂33的伺服电机31，实现各支链主动臂33的回转，配合各支链的从动臂34最终达到精准控制动平台的目的。
20.以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。