一种加强刚度和降低固有频率的delta并联机器人从动臂的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种加强刚度和降低固有频率的delta并联机器人从动臂，包括机器人的主动杆，两个内从动杆，两根丝线和动平台；其中，两个内从动杆平行设置，一端与主动杆连接，另一端固定在动平台上，并且两个平行的内从动杆之间交叉设有两根丝线。本实用新型的这种结构能够在几乎不增加机构运动质量和运动惯性的前提下，大大提高机构刚度和一阶固有频率，并提高了动平台的精度，动态性能大幅提高。从而有效改善系统的动态性能。
【专利说明】
-种加强刚度和降低固有频率的de I ta并联机器人从动臂
技术领域
[0001] 本实用新型属于工业机器人领域，尤其设及一种并联机器人主从动臂平行四边形 结构。
【背景技术】
[0002] 现有delta并联机器人3个从动臂均采用平行四边形结构W保持动平台的平动。运 种机器人机构虽然具有高速、低成本、重量轻、运动部件惯量小、误差不累计的优点，受到了 许多学者和研究机构的高度重视。
[0003] 但是，现有的delta并联机器人从动臂一般是采用细长中空杆平行四边形结构，在 高速运动时候，它实用于弹性动力学分析，不再是假定不变形的刚体了。高速的从动臂就会 出现刚度不足，固有频率下降现象，表现为从动臂的震颤，从而导致动平台动作的精度下 降。本实用新型提供一种加强刚度和降低固有频率delta并联机器人的从动臂。 【实用新型内容】
[0004] W往的并联机器人从动杆结构的刚度加强方法是在杆的两端加一个或两个弹黃， 在中低速的时候满足需要可W满足刚度的需要，但是随着机器人的运动速度日渐提高，从 动杆分析就要进入弹性动力学领域了，运种结构已经不能无法满足高速运动的需要了。
[0005] 高速的从动臂就会出现刚度不足，固有频率下降现象，表现为从动臂的震颤，从而 导致动平台动作的精度下降。本实用新型提供一种加强刚度和降低固有频率delta并联机 器人的从动臂。我们考虑改变从动杆的直径尺寸和材料及结构来提高它的刚度。
[0006] -种加强刚度和降低固有频率的delta并联机器人从动臂，包括机器人的主动杆 1，两个内从动杆3,两根丝线4和动平台7;其中，两个内从动杆3平行设置，一端与主动杆1连 接，另一端固定在动平台7上，并且两个平行的内从动杆3之间交叉设有两根丝线。
[0007] 优选地，所述丝线4优选为钢丝。
[000引优选地，所述主动杆1内镶嵌有球头螺栓6,并且和内从动杆3上设的球头座2连接。
[0009] 优选地，所述球头座2上还设置固定销5,所述钢丝4固定在固定销5上。
[0010] 优选地，所述主动杆1和动平台7之间的结构是对称的。
[0011] 优选地，所述主动杆1进一步通过电机传递动力，并且内从动杆3带动下面的动平 台7执行工作任务。
[001 ^ 优选地，两个平行的内从动杆3之间交叉设置有直径为0.2~3. Omm的钢丝。
[0013] 优选地，所述钢丝的直径优选为1.0mm。因为连杆直径过小，会导致机构低价固有 频率降低;但连杆直径太大，由于机构运动质量相应增加，转动惯量增加，固有频率反而会 有下降的趋势。
[0014] 优选地，所述从动臂的主体结构选用材料一般选用重量轻、刚度高的材料，进一步 优选为碳纤维材料，因为运已是目前最理想的材料。
[0015] 为了解决现有的技术问题，本实用新型在两个内从动臂平行杆之间设置直径Imm 的交叉预紧钢丝，我们借助有限元分析软件ANSYS，对工作空间典型位置下机构的动、静态 特性进行分析。分析结果表明，从动杆在高速运动显著增加了的刚度和低价固有频率。
[0016] 通过实验对从动臂低价固有频率进行测试，实验结果证明了上述理论方案的正确 性和可行性。
[0017] 本实用新型的运种结构能够在几乎不增加机构运动质量和运动惯性的前提下，大 大提高机构刚度和一阶固有频率，并提高了动平台的精度，动态性能大幅提高。从而有效改 善系统的动态性能。
【附图说明】
[0018] 图1是本实用新型加强刚度和降低固有频率delta并联机器人的从动臂结构示意 图；
[0019] 其中，1是机器人的主动杆，2是球头座，3是内从动杆，4是丝线，5是固定销，6是球 头螺栓，7是动平台。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0021] 实施例1
[0022] 如图1所示，一种加强刚度和降低固有频率的delta并联机器人从动臂，包括机器 人的主动杆1，两个内从动杆3,两根钢丝4和动平台7;其中，两个内从动杆3平行设置，一端 与主动杆1连接，另一端固定在动平台7上，并且两个平行内从动杆3之间交叉设有两根钢 丝。
[0023] 实施例2
[0024] 如图1所示，一种加强刚度和降低固有频率的delta并联机器人从动臂，包括机器 人的主动杆1，两个内从动杆3,两根钢丝4和动平台7;其中，两个内从动杆3平行设置，一端 与主动杆1连接，另一端固定在动平台7上，并且两个平行内从动杆3之间交叉设有两根钢 丝。
[0025] 由电机的动力传递给主动杆1，主动杆内镶嵌有球头螺栓6，球头螺栓6固定在球头 座2上，内从动杆3固定在球头座2上，固定销5固定在球头座2上，钢丝固定在固定销5上。内 从动杆3带动下面的动平台7执行工作任务，并且主动杆和动平台之间的结构是对称的。 [00%] 实施例3
[0027] 本实用新型在两个内从动臂平行杆之间设置直径为1mm的两根交叉钢丝，我们借 助有限元分析软件ANSYS，对工作空间典型位置下机构的动、静态特性进行分析。分析结果 表明，从动杆在高速运动显著增加了的刚度和低价固有频率。
[0028] 在ANSYS界面内验证测量过的试验数据后，测得的典型位姿下机械手的固有频率 和阻尼比，如下表：
[0029]
[0030] 上表出示了试验测得的机械手模态参数及理论计算的固有频率值。结果表明：机 械手末端处于设计空间中屯、点时，第一阶固有频率为13.583化，阻尼比为0.58070，对应着Z 方向上的振动;第二阶固有频率为45.456化，阻尼比为10.50070，对应着X方向上振动;第= 阶固有频率为56.642化，阻尼比为5.71 070，对应着y方向上振动。试验结果显示:X方向与y 方向上的动刚度远大于Z方向的动刚度，表明机械手在运动平面内具有良好的动态特性。
[0031] W上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，是结合具体的优选实施方式对本实 用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于运些说明。凡在 本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新 型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种加强刚度和降低固有频率的delta并联机器人从动臂，包括机器人的主动杆 (1)，两个内从动杆(3)，两根丝线(4)和动平台（7);其中，两个内从动杆(3)平行设置，一端 与主动杆（1)连接，另一端固定在动平台（7)上，并且两个平行的内从动杆(3)之间交叉设有 两根丝线(4)。2. 根据权利要求1所述从动臂，其特征在于，所述丝线(4)优选为钢丝。3. 根据权利要求1所述从动臂，其特征在于，所述主动杆（1)内镶嵌有球头螺栓(6)，并 且和内从动杆(3)上设的球头座(2)连接。4. 根据权利要求3所述从动臂，其特征在于，所述球头座（2)上还设置固定销（5)，所述 丝线(4)固定在固定销(5)上。5. 根据权利要求1-4任一权利要求所述从动臂，其特征在于，所述主动杆（1)和动平台 (7)之间的结构是对称的。6. 根据权利要求1所述从动臂，其特征在于，所述主动杆（1)进一步通过电机传递动力， 并且内从动杆(3)带动下面的动平台（7)执行工作任务。7. 根据权利要求1所述从动臂，其特征在于，所述两个平行的内从动杆(3)之间交叉设 置有直径为0.2~3. Omm的钢丝。8. 根据权利要求7所述从动臂，其特征在于，所述钢丝的直径优选为1.0mm。9. 根据权利要求5所述从动臂，其特征在于，所述从动臂主体的结构选用重量轻、刚度 尚的材料。10. 根据权利要求9所述从动臂，其特征在于，所述重量轻、刚度高的材料优选为碳纤维 材料。
【文档编号】B25J9/00GK205651334SQ201620120966
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2016年2月15日 公开号201620120966.3, CN 201620120966, CN 205651334 U, CN 205651334U, CN-U-205651334, CN201620120966, CN201620120966.3, CN205651334 U, CN205651334U
【发明人】王世佩, 路坤松, 刘喜办
【申请人】深圳控石智能系统有限公司