一种三维空间平动式串并混联机械手的制作方法

本发明属于机械手技术领域，特别是涉及一种三维空间平动式串并混联机械手。

背景技术：

随着工业技术的进步，机械手已经成为替代人进行高强度劳动的重要工具之一。目前，商业化的机械手主要有scrar型和delta型，scrar型的机械手属于串联构型机械手，其具有工作空间大和布置灵活的特点，但是存在刚度较小和响应速度较慢的缺点；delta型的机械手属于并联构型机械手，其虽然克服了scrar型机械手的缺点，但却存在安装使用过程复杂和工作空间较小的缺点。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种三维空间平动式串并混联机械手，采用了全新的构型，能够兼顾scrar型机械手和delta型机械手的优点，即不但具有较强的承载能力，而且具有更大的工作空间，同时也有效降低了机械手的整体质量。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种三维空间平动式串并混联机械手，包括固定平台、第一串联杆系、第二串联杆系、第一转动块构件、第二转动块构件及运动平台；所述第一转动块构件和第二转动块构件并列设置在固定平台上，第一串联杆系的一端连接在第一转动块构件上，第一串联杆系的另一端连接在运动平台上；所述第二串联杆系的一端连接在第二转动块构件上，第二串联杆系的另一端连接在运动平台；所述第一串联杆系和第二串联杆系在固定平台与运动平台之间形成双并联臂结构；所述运动平台作为机械手的末端构件，用于固定执行器元件。

所述第一串联杆系和第二串联杆系结构相同，均包括大臂杆件、关节连接块、关节盘及小臂杆件；所述大臂杆件一端铰接在第一转动块构件上，大臂杆件另一端铰接在关节连接块上；所述关节盘中心通过一根中心转轴连接在运动平台下表面，关节盘相对于该中心转轴均具有转动自由度；在所述关节盘下表面固设有转接凸块，所述小臂杆件一端铰接在关节连接块上，小臂杆件另一端铰接在转接凸块上。

所述大臂杆件数量为四根，四根大臂杆件在第一转动块构件/第二转动块构件与关节连接块之间均布设置，由第一转动块构件/第二转动块构件、大臂杆件及关节连接块构成第一平行四边形机构；所述小臂杆件数量为三根，三根小臂杆件在关节连接块与关节盘之间均布设置，由关节连接块、小臂杆件及关节盘构成第二平行四边形机构。

所述第一转动块构件和第二转动块构件结构相同，在第一转动块构件和第二转动块构件内部均设置有两台驱动电机，包括第一驱动电机和第二驱动电机；所述第一转动块构件/第二转动块构件通过第一驱动电机与固定平台传动连接，由第一驱动电机为第一转动块构件/第二转动块构件提供回转动力；所述第一转动块构件/第二转动块构件通过第二驱动电机与大臂杆件传动连接，由第二驱动电机为大臂杆件提供摆转动力。

本发明的有益效果：

本发明的三维空间平动式串并混联机械手，采用了全新的构型，能够兼顾scrar型机械手和delta型机械手的优点，即不但具有较强的承载能力，而且具有更大的工作空间，同时也有效降低了机械手的整体质量。

附图说明

图1为本发明的一种三维空间平动式串并混联机械手的结构示意图；

图中，1—固定平台，2—第一转动块构件，3—第二转动块构件，4—运动平台，5—大臂杆件，6—关节连接块，7—关节盘，8—小臂杆件，9—转接凸块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示，一种三维空间平动式串并混联机械手，包括固定平台1、第一串联杆系、第二串联杆系、第一转动块构件2、第二转动块构件3及运动平台4；所述第一转动块构件2和第二转动块构件3并列设置在固定平台1上，第一串联杆系的一端连接在第一转动块构件2上，第一串联杆系的另一端连接在运动平台4上；所述第二串联杆系的一端连接在第二转动块构件3上，第二串联杆系的另一端连接在运动平台4；所述第一串联杆系和第二串联杆系在固定平台1与运动平台4之间形成双并联臂结构；所述运动平台4作为机械手的末端构件，用于固定执行器元件。

所述第一串联杆系和第二串联杆系结构相同，均包括大臂杆件5、关节连接块6、关节盘7及小臂杆件8；所述大臂杆件5一端铰接在第一转动块构件2上，大臂杆件5另一端铰接在关节连接块6上；所述关节盘7中心通过一根中心转轴连接在运动平台4下表面，关节盘7相对于该中心转轴均具有转动自由度；在所述关节盘7下表面固设有转接凸块9，所述小臂杆件8一端铰接在关节连接块6上，小臂杆件8另一端铰接在转接凸块9上。

所述大臂杆件5数量为四根，四根大臂杆件5在第一转动块构件2/第二转动块构件3与关节连接块6之间均布设置，由第一转动块构件2/第二转动块构件3、大臂杆件5及关节连接块6构成第一平行四边形机构；所述小臂杆件8数量为三根，三根小臂杆件8在关节连接块6与关节盘7之间均布设置，由关节连接块6、小臂杆件8及关节盘7构成第二平行四边形机构。

所述第一转动块构件2和第二转动块构件3结构相同，在第一转动块构件2和第二转动块构件3内部均设置有两台驱动电机，包括第一驱动电机和第二驱动电机；所述第一转动块构件2/第二转动块构件3通过第一驱动电机与固定平台1传动连接，由第一驱动电机为第一转动块构件2/第二转动块构件3提供回转动力；所述第一转动块构件2/第二转动块构件3通过第二驱动电机与大臂杆件5传动连接，由第二驱动电机为大臂杆件5提供摆转动力。

下面结合附图说明本发明的一次动作过程：

当第一转动块构件2和第二转动块构件3内部的第一驱动电机同步反向运动时，会带动第一转动块构件2和第二转动块构件3一同转动，使第一转动块构件2和第二转动块构件3相对于固定平台1水平转动一个角度，从而使第一串联杆系和第二串联杆系内的两个关节盘7绕中心转轴产生相对转动，并通过第一串联杆系和第二串联杆系内的大臂杆件5及小臂杆件8的联动，最终带动运动平台4实现水平位置的调整。

当第一转动块构件2和第二转动块构件3内部的第二驱动电机同步反向运动时，会带动第一串联杆系和第二串联杆系内的大臂杆件5摆转一定的角度，通过大臂杆件5的摆转，将带动关节连接块6在竖直平面内的移动，进而带动第一串联杆系和第二串联杆系内的小臂杆件8产生联动，最终带动运动平台4实现竖直位置的调整。

当同时启动第一转动块构件2和第二转动块构件3内部的第一驱动电机及第二驱动电机时，即可使运动平台4在水平方向和竖直方向上进行运动轨迹的叠加，最终就可以实现运动平台4在三维空间中的移动。

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。