四支鏈并聯(lián)噴涂機器人關節(jié)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種機器人關節(jié)，特別涉及一種四支鏈并聯(lián)噴涂機器人關節(jié)。
技術背景
[0002]隨著汽車工業(yè)的迅速崛起，汽車自動化噴涂技術也得到了快速發(fā)展，由于噴涂機器人的高度柔性化特點，噴涂機器人在自動化噴涂領域得到了廣泛應用。目前噴涂機器人一般多為六自由度串聯(lián)機器人，串聯(lián)機器人具有較大的工作空間，但其積累誤差大，不利于嗔涂精度的提尚。然而并聯(lián)機構(gòu)相對串聯(lián)機構(gòu)具有無累積誤差、精度尚、動態(tài)響應好等優(yōu)點，可應用于高精度操作機器人。但并聯(lián)機構(gòu)的工作空間普遍較小，嚴重制約了并聯(lián)機構(gòu)在工業(yè)和機器人等領域的應用。
[0003]結(jié)合串、并聯(lián)機構(gòu)的優(yōu)點，可采用混聯(lián)機構(gòu)來構(gòu)建精度較高的工業(yè)機器人，例如中國專利CN103433918A公開了一種五自由度混聯(lián)工業(yè)機器人，通過三移動自由度串聯(lián)機構(gòu)來調(diào)節(jié)末端工具位置，通過末端兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)來調(diào)節(jié)末端工具姿態(tài)。對于該類混聯(lián)噴涂機器人，其關鍵技術在于末端姿態(tài)調(diào)節(jié)并聯(lián)機構(gòu)，為提高噴涂機器人的精度及其靈活度，要求末端姿態(tài)調(diào)節(jié)并聯(lián)機構(gòu)應具有較小的體積和較大的工作空間以及較高的剛度。普通的并聯(lián)機構(gòu)很難達到要求，國外對該類機構(gòu)的研究較早，其中美國專利US5036724公開了一種大工作空間兩轉(zhuǎn)動并聯(lián)機構(gòu)，并成功應用于工業(yè)噴涂機器人腕關節(jié)中。目前對小體積、大工作空間轉(zhuǎn)動類并聯(lián)機構(gòu)的研究雖取得了一定的成果，但新機構(gòu)構(gòu)型仍然較為匱乏，且已公開機構(gòu)的剛度普遍較小，限制了該類機構(gòu)在工業(yè)機器人中的進一步應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種四支鏈并聯(lián)噴涂機器人關節(jié)，可實現(xiàn)動平臺相對定平臺做兩自由度轉(zhuǎn)動，且該關節(jié)具有體積小、剛度大、轉(zhuǎn)動工作空間大等優(yōu)點，可廣泛應用于機器人關節(jié)中。
[0005]本發(fā)明的技術方案具體如下:
[0006]本發(fā)明主要包括定平臺、動平臺、環(huán)形導軌，連接動、定平臺的四條運動支鏈，其有三種連接方式:
[0007]第一種連接方式:四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過下轉(zhuǎn)動副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過球面副連接；四條運動支鏈中，四個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個下轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個動平臺轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導軌做圓周滑動，環(huán)形導軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q ο
[0008]第二種連接方式:四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過球面副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過上轉(zhuǎn)動副連接；四條運動支鏈中，四個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個動平臺轉(zhuǎn)動副軸線和四個上轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導軌做圓周滑動，環(huán)形導軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q ο
[0009]第三種連接方式:四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，每條運動支鏈均由下連桿、滑塊和上連桿組成，下連桿一端與定平臺通過定平臺轉(zhuǎn)動副連接，下連桿另一端與滑塊通過球面副連接，上連桿一端與動平臺通過動平臺轉(zhuǎn)動副連接，上連桿另一端與滑塊通過球面副連接；四條運動支鏈中，四個定平臺轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點P，四個動平臺轉(zhuǎn)動副軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合;每條運動支鏈中的滑塊均與環(huán)形導軌通過移動副連接，滑塊只能沿環(huán)形導軌做圓周滑動，環(huán)形導軌為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點:
[0011](I)關節(jié)的動平臺相對定平臺轉(zhuǎn)動工作空間大，轉(zhuǎn)動角度可達±90度；(2)關節(jié)體積小，剛度大；(3)關節(jié)的四條運動支鏈之間相互耦合，大大提高了關節(jié)的受力性能；(4)關節(jié)中部為中空結(jié)構(gòu)，線纜、管道等可從關節(jié)中間穿過，便于噴涂。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實施例1立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實施例1偏轉(zhuǎn)狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實施例2立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0015]圖4是本發(fā)明實施例2偏轉(zhuǎn)狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0016]圖5是本發(fā)明實施例3立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0017]圖6是本發(fā)明實施例3偏轉(zhuǎn)狀態(tài)立體結(jié)構(gòu)示意簡圖。
[0018]圖中:1.定平臺，2.動平臺，(厶3，83，03，03).下連桿，(厶4，84，04，04).滑塊，(八5，B5，C5，D5).上連桿，6.環(huán)形導軌。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明，在所有實施例中，所述Rij表示一個轉(zhuǎn)動副，Si j表示一個球面副，Pi j表示一個移動副，其中i，j為自然數(shù)。
[0020]實施例1
[0021]如圖1、圖2所示是本發(fā)明公開的第I個實施例，一種四支鏈并聯(lián)噴涂機器人關節(jié)，主要包括定平臺1、動平臺2、環(huán)形導軌6，連接動、定平臺的四條運動支鏈。四條運動支鏈結(jié)構(gòu)相同，其中第一運動支鏈由下連桿A3、滑塊A4和上連桿A5組成，下連桿A3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R11連接，下連桿A3另一端與滑塊A4通過轉(zhuǎn)動副R12連接;上連桿A5—端與滑塊A4通過球面副S13連接，上連桿A5另一端與動平臺2之間通過轉(zhuǎn)動副R14連接。第二運動支鏈由下連桿B3、滑塊B4和上連桿B5組成，下連桿B3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R21連接，下連桿B3另一端與滑塊B4通過轉(zhuǎn)動副R22連接;上連桿B5—端與滑塊B4通過球面副S23連接，上連桿B5另一端與動平臺2之間通過轉(zhuǎn)動副R24連接。第三運動支鏈由下連桿C3、滑塊C4和上連桿C5組成，下連桿C3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R31連接，下連桿C3另一端與滑塊C4通過轉(zhuǎn)動副R32連接;上連桿C5—端與滑塊C4通過球面副S33連接，上連桿C5另一端與動平臺2之間通過轉(zhuǎn)動副R34連接。第四運動支鏈由下連桿D3、滑塊D4和上連桿D5組成，下連桿D3—端與定平臺I之間通過轉(zhuǎn)動副R41連接，下連桿D3另一端與滑塊D4通過轉(zhuǎn)動副R42連接;上連桿D5—端與滑塊D4通過球面副S43連接，上連桿D5另一端與動平臺2之間通過轉(zhuǎn)動副R44連接。
[0022]第一運動支鏈中滑塊A4與環(huán)形導軌6通過移動副P15連接，滑塊A4只能沿環(huán)形導軌6做圓周滑動;第二運動支鏈中滑塊B4與環(huán)形導軌6通過移動副P25連接，滑塊B4只能沿環(huán)形導軌6做圓周滑動;第三運動支鏈中滑塊C4與環(huán)形導軌6通過移動副P35連接，滑塊C4只能沿環(huán)形導軌6做圓周滑動；第四運動支鏈中滑塊D4與環(huán)形導軌6通過移動副P45連接，滑塊D4只能沿環(huán)形導軌6做圓周滑動。
[0023]所述轉(zhuǎn)動副R11、轉(zhuǎn)動副R12、轉(zhuǎn)動副R21、轉(zhuǎn)動副R22、轉(zhuǎn)動副R31、轉(zhuǎn)動副R32、轉(zhuǎn)動副R41、轉(zhuǎn)動副R42的軸線匯交于一點P;所述轉(zhuǎn)動副R14、轉(zhuǎn)動副R24、轉(zhuǎn)動副R34、轉(zhuǎn)動副R44的軸線匯交于一點Q，點Q與所述點P不重合。所述環(huán)形導軌6為圓環(huán)形，其中心軸線過所述點P和點Q。
[0024]實施例2
[0025]如圖3、圖4所示是