完全解耦高承载三自由度平面机器人

本发明属于机器人，具体涉及完全解耦高承载三自由度平面机器人。

背景技术：

1、随着并联机器人的发展，并联机构作为机器人机构学领域中最活跃的分支，一直受到国内外学术界和工业领域的重视和青睐。高精密并联定位机构具有刚度大、运动精度高、易于控制等优点，得到了越来越广泛的研究。

2、驱动电机位于并联机构的机架中，对于传统承载机构，由于电机位于起重臂上，动力需要通过传动装置(如齿轮、传动轴等)传输到起重臂的工作部位。在这个过程中，会存在能量损耗和传输效率低的问题，降低了设备的工作效率。而且设备的电机通常比较大且重量较重，这会增加起重臂的整体重量和体积。传统承载机构由于驱动电机与机械爪之间的物理连接，使得机械爪的负载能力受到限制，驱动电机的重量和承载能力直接影响机械爪的负载能力，同时，传统承载机构中，驱动电机与机械爪之间的传动元件(如齿轮、传动带等)会引入传动误差和回程间隙，从而降低了控制精度和稳定性。将驱动电机置于机架上可以减少传动元件，减少传动误差，提高控制精度和稳定性；再者，起重臂上的电机暴露在外部环境中，容易受到恶劣天气和工作环境的影响，增加了电机的故障率。而且由于电机位于高处，维护和维修起重臂上的电机需要进行高空作业，增加了操作的风险和维护的难度，这对于设备的运输、安装和操作都带来了一定的困难。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供了完全解耦高承载三自由度平面机器人，此机构具有承载能力大、机构运动灵活及整体结构稳定的优点。

2、本发明所采用的技术方案是，完全解耦高承载三自由度平面机器人，包括有机架组件、第一运动单元及第二运动单元；第一运动单元与第二运动单元通过螺杆连接；

3、机架组件均与第一运动单元及第二运动单元连接。

4、本发明的特征还在于：

5、机架组件包括有基板，基板上设有第一机架，第一机架一侧的基板上表面设有第一电机及第二电机；第一机架另一侧的基板上表面开有若干个滑槽；机架组件还包括有第二机架，第二机架的底部设有若干个滑块，滑块与滑槽一一对应，配合使用；第一机架与第二机架之间的基板的上表面还设有固定块；第二机架一侧的基板上设有电推杆，电推杆通过l型的推杆座连接板与基板固接；电推杆的推杆端部通过推杆连接板与第二机架连接；第一运动单元分别与第一机架、固定块连接、第一电机及第二电机连接；第二机架与第二运动单元连接。

6、第一运动单元包括有第一连接杆组件、第一支链、第二支链及第三支链；

7、第一连接杆组件包括第七连杆，第七连杆上设有第一支杆、第二支杆及第三支杆；

8、第一支链包括有第一四边形机构及第二四边形机构；所述第一四边形机构包括有依次连接的第四连杆、转动副r16、第五连杆、转动副r17及第六连杆；第二四边形机构包括有依次连接的第一连杆、转动副r15、第二连杆、转动副r18及第三连杆；第四连杆还通过转动副r12与第一连杆的一端连接，第一连杆的另一端与穿过第一机架的第一电机的电机轴固接；第六连杆还通过转动副r13与第三连杆的一端连接，第三连杆的另一端部通过转动副r14与第一机架连接；第五连杆还与第一支杆连接，第五连杆与第一支杆相互垂直；

9、其中，第四连杆与第六连杆平行，第一连杆与第三连杆平行，第五连杆与第二连杆平行；

10、第二支链包括有第三四边形机构及第四四边形机构；所述第三四边形机构包括有依次连接的第九连杆、转动副r26、第八连杆、转动副r27及第十连杆；第四四边形机构包括有依次连接的第十二连杆、转动副r25、第十一连杆、转动副r28及第十三连杆；第九连杆还通过转动副r22与第十二连杆的一端连接，第十二连杆的另一端与穿过第一机架的第二电机的电机轴固接；第十连杆还通过转动副r23与第十三连杆的一端连接，第十三连杆的另一端部通过转动副r24与第一机架连接；第八连杆还与第二支杆连接，第八连杆与第二支杆相互垂直；

11、其中，第九连杆与第十连杆平行，第十二连杆与第十三连杆平行，第八连杆与第十一连杆平行；

12、第三支链包括有转动副r33、第十五连杆、转动副r32、第十四连杆及转动副r31；第十五连杆第一端的第一侧壁通过转动副r33与第三支杆连接，第十五连杆的第二端通过转动副r32与第十四连杆的第一端连接，第十四连杆的第二端通过转动副r31与固定块连接；还包括有转动副r64及第三十一连杆，第十五连杆第一端的第二侧壁还通过转动副r64与第三十一连杆第一端的第一侧壁连接，第三十一连杆第一端的第二侧壁通过螺杆与第二运动单元连接。

13、第二运动单元包括有第二连接杆组件、第四支链、第五支链及第六支链；

14、第二连接杆组件包括第二十二连杆，第二十二连杆上设有第四支杆、第五支杆及第六支杆；

15、第四支链包括有第五四边形机构及第六四边形机构；所述第五四边形机构包括有依次连接的第十九连杆、转动副r46、第二十连杆、转动副r47及第二十一连杆；第六四边形机构包括有依次连接的第十六连杆、转动副r45、第十七连杆、转动副r48及第十八连杆；第十九连杆还通过转动副r42与第十六连杆的一端连接，第十六连杆的另一端通过转动副r41与第二机架连接；第二十一连杆还通过转动副r43与第十八连杆的一端连接，第十八连杆的另一端部通过转动副r44与第二机架连接；第二十连杆还与第四支杆连接，第二十连杆与第四支杆相互垂直；

16、其中，第十九连杆与第二十一连杆平行，第十六连杆与第十八连杆平行，第二十连杆与第十七连杆平行；

17、第五支链包括有第七四边形机构及第八四边形机构；第七四边形机构包括有依次连接的第二十四连杆、转动副r56、第二十三连杆、转动副r57及第二十五连杆；第六四边形机构包括有依次连接的第二十七连杆、转动副r55、第二十六连杆、转动副r58及第二十八连杆；第二十四连杆还通过转动副r52与第二十七连杆的一端连接，第二十七连杆的另一端通过转动副r51与第二机架连接；第二十五连杆还通过转动副r53与第二十八连杆的一端连接，第二十八连杆的另一端部通过转动副r54与第二机架连接；第二十三连杆还与第五支杆连接，第二十三连杆与第五支杆相互垂直；

18、其中，第二十四连杆与第二十五连杆平行，第二十七连杆与第二十八连杆平行，第二十三连杆与第二十六连杆平行；

19、第六支链包括有依次连接第三十连杆、转动副r62及第二十九连杆；还包括有由内向外依次套接的螺母及转动副r63，螺母套在螺杆的外壁上，第六支杆的一端端部通过转动副r63与第三十连杆的第一端连接，第三十连杆的第二端通过转动副r62与第二十九连杆的第一端连接，第二十九连杆的第二端通过转动副r61与第二机架连接。

20、滑块及滑槽的横截面为等腰梯形。

21、本发明的有益效果是：

22、(1)本发明完全解耦高承载三自由度平面机器人，具有承载能力、灵活性、控制精度高等特点，通过将驱动电机置于机架上，可以减轻机械爪自身的负载，降低重量和体积，使其更加紧凑和灵活，同时通过将驱动电机置于机架上，机械爪的负载能力可以显著提高，因为机械爪本身不再需要承受驱动电机的重量，解决了现有传统承载机构通常将驱动电机集成在机械爪本身，导致机械爪的重量和体积增加，限制了机械爪的灵活性和适应性，使其难以在狭小的工作空间中进行操作等缺点，同时降低了传统承载机构操作的风险和维护的难度。

23、(2)本发明完全解耦高承载三自由度平面机器人，具有平面两移动一转动的三个自由度，控制一个驱动副对应实现动平台的一个自由度，不受其他支链的影响；本机构主要执行机构采用螺旋副，运动单元的移动转化为执行机构的转动，减少误差，提高稳定性。

24、(3)本发明完全解耦高承载三自由度平面机器人，是一种用于工业机器人和自动化系统的机械结构，它能够实现对物体的抓取、操纵和放置。该机构由两个运动单元组成，每个运动单元由三个支链并联组成，共有六条支链，支链并联使得机构的承载能力得到提高，整体结构刚度较大。