具有大工作空间的四自由度混联机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机器人技术领域，具体地说，本发明涉及一种具有大工作空间的四自由度混联机器人。
【背景技术】
[0002]—般来说，串联机器人和并联机器人在结构和性能上具有对偶关系，因此两者在应用上不是替代作用而是互补关系；串联机器人末端执行器姿态灵活，但因悬臂结构使承载能力相对较弱，又因关节电动机不能布置在机架上，惯性大影响动力学特性，而并联机器人在理论上具有速度快、精度高、刚度大、累积误差小等优势，但也存在着工作空间较小等不足。
[0003]为改进并联机器人工作空间小的不足，公开号为CN102794662A的专利文献公开了一种六自由度位置姿态全解耦可调夹具，针对并联机构应用于并联机床时动平台姿态实现能力不足的问题，通过增强工件及其夹具的姿态变动范围使动平台姿态获得有效补偿。该夹具虽然通过补偿方法弥补了并联机器人工作空间的不足，但并未涉及并联机器人机型的改进，为兼顾串联机器人与并联机器人的优点，同时又尽可能避免两者的弱点，需设计一种新型的机器人。
【发明内容】
[0004]为解决并联机器人相对于串联机器人而言工作空间较小的不足，本发明提供了一种具有大工作空间的四自由度混联机器人，兼有串联机器人工作空间大的优点，又避免了串联机器人累积误差大、动力学特性差的弱点。
[0005]为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为:具有大工作空间的四自由度混联机器人，包括平面3自由度并联机构和第一驱动机构，平面3自由度并联机构具有一静平台，第一驱动机构用于对静平台提供使其作直线运动的驱动力。
[0006]具有大工作空间的四自由度混联机器人还包括机架，所述静平台为可移动的设置于机架上。
[0007]所述机架包括下机座和与下机座连接的上机座，所述静平台与上机座为滑动连接。
[0008]所述第一驱动机构设置于所述机架上。
[0009]所述第一驱动机构包括与所述静平台为螺纹连接的螺杆轴，螺杆轴与静平台构成螺旋传动。
[0010]所述第一驱动机构还包括设置于下机座内的电动机，电动机通过传动机构与所述螺杆轴连接，所述静平台设置于上机座内。
[0011]所述传动机构为同步齿形带传动机构。
[0012]所述平面3自由度并联机构还具有一作平面运动的动平台和用于对动平台提供驱动力的第二驱动机构，所述静平台相对所述机架作直线运动时的运动方向与动平台作平面运动时所在平面相垂直。
[0013]所述第二驱动机构与所述静平台连接，且第二驱动机构设置有三个，三个第二驱动机构在静平台周围呈三角形分布。
[0014]所述第二驱动机构包括依次连接的电动机、驱动杆和连杆，电动机设置于所述静平台上，驱动杆一端与电动机的轴固定连接，驱动杆另一端与连杆一端转动连接，连杆另一端与所述动平台转动连接。
[0015]本发明具有大工作空间的四自由度混联机器人，通过将平面3自由度并联机构的静平台设置成可直线移动的，增大了工作空间，而且动力学特性更好，累积误差小。
【附图说明】
[0016]本说明书包括以下附图，所示内容分别是:
[0017]图1是静平台的结构示意图；
[0018]图2是电动机座安装板的结构示意图；
[0019]图3是驱动轴的结构示意图；
[0020]图4是连杆的结构示意图；
[0021]图5是动平台的结构示意图；
[0022]图6是上机座的结构示意图；
[0023]图7是下机座的结构示意图；
[0024]图8是螺杆轴的结构示意图；
[0025]图9是滚动轴承的结构示意图；
[0026]图10是平面3自由度并联机构的结构示意图；
[0027]图11是本发明混联机器人的结构示意图；
[0028]图中标记为:
[0029]1、电动机；1A、电动机；1B、电动机；1C、电动机；1D、电动机；
[0030]1F、电动机座安装板；1FA、长方形板；1FB、U形加强筋；1FC、矩形槽；1FD、通孔；IFE、电动机座安装孔；
[0031]2、平面3自由度并联机构；
[0032]2A、静平台；2AA、滑块；2AB、水平面；2AC、垂直面；2AD、内螺纹孔；2AE、通孔；2AF、
滑座；
[0033]2B、驱动杆；2BA、通孔；2BB、键槽；2BC、通孔；2BD、U型槽；
[0034]2C、连杆；2CA、通孔；2CB、通孔；2CC、L 型切口 ；
[0035]2D、动平台；2DA、通孔;2DB、通孔;2DC、通孔；2DD、U 型切 P ;2DE、U 型切 P ;2DF、U
型切口 ；
[0036]3、机架；
[0037]3A、上机座；3AA、导槽；3AB、上轴承座孔；3AC、通孔；3AD、通孔；3AE、底板；3AF、壳体；
[0038]3B、下机座；3BA、沉孔；3BB、通孔；3BF、螺钉孔；3BC、下轴承座；3BD、下轴承座孔；3BE、沉孔；3BG、电机座；
[0039]4、第一驱动机构；
[0040]4A、螺杆轴；4AA、第一外螺纹段；4AB、滚动轴承安装轴段；4AC、轴承轴向定位卡槽；4AD、同步齿形带轮定位轴肩；4AE、同步齿形带轮安装轴段；4AF、键槽；4AG、第二外螺纹段；4AH、滚动轴承安装轴段；4A1、轴承轴向定位卡槽；
[0041]4B、滚动轴承；4BA、上滚动轴承；4BB、下滚动轴承；4BC、外圈薄边；4BD、外圈厚边；4BE、上轴承端盖；4BF、下轴承端盖；
[0042]4C、从动带轮；4D、主动带轮；4E、同步齿形带。
【具体实施方式】
[0043]下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
[0044]如图1至图11所示，本发明提供了一种具有大工作空间的四自由度混联机器人，包括平面3自由度并联机构和第一驱动机构，平面3自由度并联机构具有一个静平台2A，第一驱动机构用于对该静平台2A提供使其作直线运动的驱动力。
[0045]具体地说，如图11所示，本发明的混联机器人还包括机架，静平台2A为可移动的设置于机架上，在第一驱动机构的作用下，静平台2A能够相对于机架作直线往复运动。
[0046]如图11所示，作为优选的，静平台2A设置于机架内部，机架包括下机座3B和与下机座3B的一端固定连接的上机座3A，上机座3A和下机座3B均为内部中空的结构，上机座3A位于下机座3B外部，静平台2A插入下机座3B内且与上机座3A为滑动连接，上机座3A的一端与下机座3B的端部固定连接，另一端并设有让静平台2A进出的开口。
[0047]如图6所示，在本实施例中，上机座3A为圆柱形构件，其是由同轴线的圆柱形底板3AE和圆柱形壳体3AF连接而成，壳体3AF为两端开口、内部中空的结构，底板3AE将壳体3AF的一端开口封闭，壳体3AF另一端开口作为让静平台2A通过的进出口。底板3AE的外径大于壳体3AF的外径，在壳体3AF的内圆面上开有三个导槽3AA，导槽3AA为与壳体3AF轴线平行相平行的长槽，导槽3AA用于对静平台2A在移动时进行导向，3个导槽3AA在壳体3AF的内圆面上沿周向均匀分布；静平台2A装配到上机座3A时，使静平台2A上的3个滑块2AA落在导槽3AA中，实现静平台2A相对于机架的移动。在底板3AE的中心位置开有上轴承座孔3AB和通孔3AC，其中上轴承座孔3AB为沉孔。在底板3AE的外缘沿周向均布6个通孔3AD，用于让与下机座3B连接的螺钉穿过。
[0048]如图7所示，在本实施例中，下机座3B为中空的长方体壳体结构，沿着上下表面中心连线所成的轴线，在上表面开有一个沉孔3BA和一个通孔3BB，沉孔