双子并联机器人系统 |
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| 申请号 | CN201710513342.7 | 申请日 | 2017-06-29 | 公开(公告)号 | CN107186698A | 公开(公告)日 | 2017-09-22 |
| 申请人 | 佛山思恩思智能装备有限公司; | 发明人 | 黄振飞; 曾庆寿; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种双子并联 机器人 系统，涉及 并联机器人 机械技术领域。本发明包括两个子并联机器人，每个子并联机器人均包括主动支链A、主动支链B和主动支链C，主动支链A、B在 水 平面上的投影形成的直线之间的 角 度呈180°；每个子并联机器人的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人的主动支链C的水平投影分别位于直线两侧的分布方式。本发明可以实现安装空间小， 工作空间 大的效果，可以快速完成作业，且能够呈现出高速、高 精度 、灵活性等特点。 | ||||||
| 权利要求 | 1.双子并联机器人系统，其特征在于：包括两个子并联机器人(1)，每个子并联机器人(1)均包括主动支链A(2)、主动支链B(3)和主动支链C(4)，所述主动支链A(2)和主动支链B(3)之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人(1)固定安装在机架上，且每个子并联机器人(1)的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人(1)的主动支链C(4)的水平投影分别位于直线两侧的分布方式。 |
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| 说明书全文 | 双子并联机器人系统技术领域背景技术[0002] 与传统串联机器人互补，并联机器人扩大了整个机器人领域，已成为目前的研究热点之一。然而，多数并联机构因设计难、工作空间小、正向求解难等问题而无法广泛应用。1985年，瑞士洛桑联邦理工大学（EPFL）的Clavel博士发明了一类3自由度空间平移并联机器人，即著名的Delta机械手。Delta克服了并联机构诸多缺点，具有承载能力强、运动耦合弱、力控制容易、安装驱动简单等优点，因而备受工业界与学术界的青睐。 [0003] 20世纪80年代起，Delta机器人不断改进出多种衍生类型，Clavel先后提出了将外转动副改为移动副的3中变异形式，呈现出机构涉及的灵活性；同时，为方便操作可在动平台与静平台间加装伸缩性转轴；Tsai用虎克铰代替球铰以简化机构；Pierrot等人将Delta改进为6支链的Hexa高速机械手，这类均受Delta机构启发，具有相似结构和运动方式的机器人通常可称作类Delta系列机器人。21世纪以来，Delta系列机器人更呈现出高速、高精度、灵活性等发展方向。近几年来，工业需求刺激与专利保护解限、柔性动力学的发展与轻量化结构应用、虚拟平台与多领域新技术等使得Delta系列机器人更加成为研究热点。 [0004] 国家知识产权局于2012年12月26日，公开了一件公开号为CN102837308A，名称为“一种机器人”的发明专利，该发明专利包括至少三个固定在基座下部的水平的第一驱动装置，各个第一驱动装置的转轴分别固连有摇臂，转轴旋转时可驱动摇臂绕其转轴的轴线在竖直平面摆动，各个摇臂远离转轴的一端通过关节轴承与连杆的上端连接，所有连杆的下端通过关节轴承共同连接有用于安装抓手的抓手安装组件。 [0005] 上述现有技术中的Delta系列机器人虽然能够呈现出高速、高精度、灵活性等特点，但是仍然存在一定的问题：1、现有技术中的三自由度并联机器人均是按照三主动支链在圆周范围内均匀分布的，即是在圆周范围内，三自由度并联机器人的三主动支链是按照120°均匀分布的，在实际安装过程中其所占用的安装所需空间较大，会增加整体设备的占地面积。 [0006] 2、现有技术中的三自由度并联机器人，其工作空间是与其支链连杆的长度呈反比的，如《基于最大工作空间的Delta机器人尺寸综合与优化》的研究指出，现有的三自由度工作空间体积V与特征杆长L成反比，L越大，V越小；当L一定时，工作空间体积V，在回转半径R=33.33处，V呈现最大值，在回转半径R=33.33的两侧，V值减小；由上述研究可以得知，现有的三自由度并联机器人尤其支链分布布局觉得其工作空间所受到的限制。 发明内容[0007] 为了克服上述现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供了一种双子并联机器人系统，本发明的发明目的旨在于解决现有技术中并联机器人安装所需空间大，整体设备占地面积大，以及工作空间受限的问题。本发明提供的双子并联机器人系统不是按照圆周内均匀分布的，在同等圆周范围内，本发明可以实现安装空间小，工作空间大的效果，可以快速完成作业，且能够呈现出高速、高精度、灵活性等特点。 [0008] 为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明是通过下述技术方案实现的：双子并联机器人系统，其特征在于：包括两个子并联机器人，每个子并联机器人均包括主动支链A、主动支链B和主动支链C，所述主动支链A和主动支链B之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人固定安装在机架上，且每个子并联机器人的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人的主动支链C的水平投影分别位于直线两侧的分布方式。 [0009] 所述主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线重合。 [0010] 每个子并联机器人均包括三个驱动机构，驱动机构分别与主动支链A、B、C连接，并驱动主动支链A、B、C运动。 [0011] 每个子并联机器人均包括动平台，主动支链A、B、C分别通过从动支链A、B、C与动平台连接。 [0012] 主动支链C与主动支链A和主动支链B之间的夹角均呈90°，所述夹角是指主动支链C在水平面上的投影形成的直线与主动支链A和主动支链B在水平面上投影形成的直线之间的角度。 [0013] 每个子并联机器人均包括安装平台，所述安装平台包括安装件A、安装件B和安装件C，所述三个驱动机构分别固定在安装件A、安装件B和安装件C上。 [0014] 所述安装件A和安装件B平行或重合。 [0015] 所述安装件C垂直与安装件A和安装件B。 [0016] 所述安装件C位于安装件A和安装件B一侧或上方或下方。 [0017] 与现有技术相比，本发明所带来的有益的技术效果表现在：1、与现有技术相比，在同一圆周范围内，本申请公开的子并联机器人由于其中主动支链A和主动支链B在水平面上的投影形成的直线之间的夹角呈180°，在同一回转半径的安装空间内，本申请公开的子并联机器人可以安装两台，而现有技术中由于其主动支链的布局方式决定其在同样的回转半径内只能安装一台，若采用现有技术中的并联机器人在同一圆周范围内安装两台并联机器人，则其工作空间交集较少，而本申请将主动支链A和主动支链B在水平面上的投影形成的直线之间的夹角呈180°的布局方式，就可以在现有的圆周范围内安装两台并联机器人，且安装的两台并联机器人的工作空间交集较大，通过控制器控制两台并联机器人防止其发生干涉，则可以有效地成倍提高工作空间内的工作效率。 [0018] 2、与现有技术相比，如《Delta机器人期望工作空间求解算法研究》公开所示，现有的三自由度Delta机器人的工作空间呈半圆球形状，其工作空间的最大直径是由三自由度Delta机器人的回转半径决定的，而本申请双子并联机器人系统中的子并联机器人其所形成的工作空间为半椭圆球形，本申请改变了现有技术中三自由度并联机器人的常规分布方式，从而改变了其工作空间的形状，而通过布局方式的改变，在相同支链长度的情况下，本申请的工作空间要大于现有技术中三自由度并联机器人的工作空间，使得本申请子并联机器人在缩小安装空间的同时增大工作空间。 [0019] 3、现有技术中的三自由度并联机器人，其工作空间是与其支链连杆的长度呈反比的，如《基于最大工作空间的Delta机器人尺寸综合与优化》的研究指出，现有的三自由度工作空间体积V与特征杆长L成反比，L越大，V越小；而本申请的子并联机器人与现有技术相比，并不呈现现有技术中的情况，现有技术中的支链连杆均是相等，而本申请所采用的与主动支链A、B连接的从动支链连杆的长度小于与主动支链C连接的从动支链连杆的长度，其连杆长度与工作空间之间的比例并不受限与现有技术中的比例关系，打破了现有技术的常规设计。 [0020] 4、本发明的双子并联机器人系统，包括两个子并联机器人，又一子并联机器人的布局方式，可以有效的缩短两子并联机器人之间的距离，减小了安装设备所需要的空间，也就缩小了设备的占地面积，在同一工作区域内，本申请的双子并联机器人的工作效率成倍提高，且本申请的双子并联机器人的工作空间可以共享，可以在一个工位同时完成多个动作，而不影响工作效率，而现有技术的并联机器人是需要在两个工位完成不同的工作，进一步的缩小了设备的占地空间，提高工作效率。 [0021] 5、本申请的双子并联机器人系统包括有两个动平台，是两个完全独立动作的动平台，形成两个子并联机器人协同动作，成倍提高工作效率。本申请的主动支链C在水平面上的投影形成的直线与主动支链A和主动支链B在水平面上投影形成的直线之间的角度呈90°，主动支链C垂直与主动支链A、B，主动支链C为动平台提供第三方向上的力，使得动平台在三维空间内完成动作。 [0023] 图1为本申请主视结构示意图；图2为本申请单个子并联机器人的立体结构示意图； 图3为本申请侧视结构示意图； 附图标记：1、子并联机器人，2、主动支链A，3、主动支链B，4、主动支链C，5、驱动机构，6、动平台，7、从动支链A，8、从动支链B，9、从动支链C，10、安装平台，11、安装件A，12、安装件B， 13、安装件C，14、工作空间。 具体实施方式[0024] 实施例1作为本发明一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了： 双子并联机器人系统，包括两个子并联机器人1，每个子并联机器人1均包括主动支链A2、主动支链B3和主动支链C4，所述主动支链A2和主动支链B3之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人1固定安装在机架上，且每个子并联机器人1的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人1的主动支链C4的水平投影分别位于直线两侧的分布方式。在相同支链长度的情况下，本申请的工作空间14要大于现有技术中三自由度并联机器人的工作空间，使得本申请子并联机器人在缩小安装空间的同时增大工作空间。 [0025] 实施例2作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了： 双子并联机器人系统，包括两个子并联机器人1，每个子并联机器人1均包括主动支链A2、主动支链B3和主动支链C4，所述主动支链A2和主动支链B3之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人1固定安装在机架上，且每个子并联机器人1的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人1的主动支链C4的水平投影分别位于直线两侧的分布方式；每个子并联机器人1均包括三个驱动机构5，驱动机构5分别与主动支链A、B、C连接，并驱动主动支链A、B、C运动；每个子并联机器人1均包括动平台6，主动支链A、B、C分别通过从动支链A7、从动支链B8、从动支链C9与动平台6连接。 [0026] 实施例3作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了： 双子并联机器人系统，包括两个子并联机器人1，每个子并联机器人1均包括主动支链A2、主动支链B3和主动支链C4，所述主动支链A2和主动支链B3之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人1固定安装在机架上，且每个子并联机器人1的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人1的主动支链C4的水平投影分别位于直线两侧的分布方式；每个子并联机器人1均包括三个驱动机构5，驱动机构5分别与主动支链A、B、C连接，并驱动主动支链A、B、C运动；每个子并联机器人1均包括动平台6，主动支链A、B、C分别通过从动支链A7、从动支链B8、从动支链C9与动平台6连接；主动支链C4与主动支链A2和主动支链B3之间的夹角均呈90°，所述夹角是指主动支链C4在水平面上的投影形成的直线与主动支链A2和主动支链B3在水平面上投影形成的直线之间的角度。 [0027] 实施例4作为本发明又一较佳实施例，参照说明书附图1-3，本实施例公开了： 双子并联机器人系统，包括两个子并联机器人1，每个子并联机器人1均包括主动支链A2、主动支链B3和主动支链C4，所述主动支链A2和主动支链B3之间的夹角呈180°，所述夹角是指主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线之间的角度；两个子并联机器人1固定安装在机架上，且每个子并联机器人1的主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线呈对应分布；所述对应分布是指，主动支链A、B在水平面上投影所形成的直线对称且两个子并联机器人1的主动支链C4的水平投影分别位于直线两侧的分布方式；每个子并联机器人1均包括三个驱动机构5，驱动机构5分别与主动支链A、B、C连接，并驱动主动支链A、B、C运动；每个子并联机器人1均包括动平台6，主动支链A、B、C分别通过从动支链A7、从动支链B8、从动支链C9与动平台6连接；主动支链C4与主动支链A2和主动支链B3之间的夹角均呈90°，所述夹角是指主动支链C4在水平面上的投影形成的直线与主动支链A2和主动支链B3在水平面上投影形成的直线之间的角度。所述主动支链A、B在水平面上的投影形成的直线重合。 [0028] 每个子并联机器人1均包括安装平台10，所述安装平台10包括安装件A11、安装件B12和安装件C13，所述三个驱动机构5分别固定在安装件A11、安装件B12和安装件C13上；所述安装件A11和安装件B平行或重合；所述安装件C13垂直与安装件A11和安装件B12；所述安装件C13位于安装件A11和安装件B一侧或上方或下方。 [0029] 在本实施例中，安装件A11和安装件B12重合形成整体的安装件，或者是安装件A11和安装件B12平行设置，且安装件A11和安装件B12之间存在一定间隙，或者安装件A11和安装件B12错位布置。 |
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