《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》是天津大學於2001年12月31日申請的發明專利，該專利申請號為01145160，公布號為CN1355087A，專利公布日為2002年6月26日，發明人是黃田、李朦、李占賢。
《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》屬於工業機器人領域，特別涉及一種僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構。該發明的目的在於提供一種結構簡單的高速、低成本、輕型二自由度平動並在線上器人機構。它包括機架、動平台和兩對支鏈；機架上安裝在的兩個伺服電機，動平台通過兩個分支與機架連線，形成並聯閉環結構；兩個支鏈各含有兩個平行四邊形機構，分別作為驅動桿組和從動桿組，各運動件之間完全採用轉動鉸鏈連線。該發明採用平行四邊形支鏈結構實現動平台的平動，運動副全部為轉動鉸，結構簡單可靠，製造成本低，具有高速、低成本、重量輕等優點。
2010年11月15日，《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》的摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構
- 公布號：CN1355087A
- 公布日：2002年6月26日
- 申請號：01145160
- 申請日：2001年12月31日
- 申請人：天津大學
- 地址：天津市南開區衛津路92號
- 發明人：黃田、李朦、李占賢
- 代理機構：天津市北洋有限責任專利代理事務所
- 代理人：江鎮華
- Int.Cl.：B25J11/00
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
2001年12月之前，已有並在線上器人大多採用3-6自由度對稱結構，一般採用球鉸、虎克鉸或移動副作為運動副實現3-6自由度空間運動，且工作空間一般不具有優勢方向，結構複雜，製造成本較高。例如常見的Stewart並在線上構，該機構的上平台與下平台之間以六個分支相聯，每個分支兩端是兩個球鉸，中間是一移動副。驅動器推動移動副作相對移動，改變各桿的長度，使上平台的位置和姿態變化。
然而，在輕工、醫藥、食品和電子等行業的自動化生產線中，諸如分揀、包裝、封裝等作業往往需要末端執行器在平面中進行高速作業的機械手，因此再採用多自由度空間並在線上械手則顯得沒有必要，或製造成本太高。
發明內容
專利目的
《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》的目的在於提供一種結構簡單的高速、低成本、輕型二自由度平動並在線上器人機構。
技術方案
《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》由機架、動平台和兩對支鏈組成。機架通過兩個支鏈與動平台連線，形成閉環並聯結構。每個支鏈中包含驅動桿組和從動桿組兩個平行四邊形機構。用兩個安裝在機架上的伺服電機分別帶動兩個支鏈中的驅動桿組轉動，並通過平行四邊形的從動桿組帶動動平台在平面內作兩自由度平動。動平台在運動過程中只有平移運動，平台方向不改變。各連桿之間、連桿與機架、連桿與動平台之間均採用轉動鉸鏈連線。
改善效果
由於《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》機構中電機裝在機架上，機構運動質量小，慣性力小，有利於實現高速運動；機構與平動自由度串接後可有效的提高優勢方向的作業範圍，克服一般並在線上構的工作空間小的缺點；運動副全部為轉動鉸，結構簡單可靠，製造成本低。
該發明採用平行四邊形支鏈結構實現動平台的平動，運動副全部為轉動鉸，結構簡單可靠，製造成本低，具有高速、低成本、重量輕等優點。
附圖說明
圖1：《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》機器人機構的基本構型；
圖2：實施例2的機器人機構；
圖3：實施例3的機器人機構；
圖4：實施例4的機器人機構。
權利要求
1.《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》它包括機架、動平台和兩對支鏈；其特徵在於兩個驅動伺服電機安裝在機架上，動平台通過兩個分支與機架連線，形成並聯閉環結構；兩個支鏈各含有兩個平行四邊形機構，分別作為驅動桿組和從動桿組，動平台相對機架作平動，各運動件之間完全採用轉動鉸鏈連線。
2.如權利要求1所述的一種二自由度平動並在線上器人機構，其特徵為所述的每個支鏈中的驅動桿組和從動桿組均為平行四邊形結構，動平台相對機架做純平動。
3.如權利要求1所述的一種二自由度平動並在線上器人機構，其特徵為所述的驅動電機安裝在機架上。
4.如權利要求1所述的一種二自由度平動並在線上器人機構，其特徵為所述的鉸鏈均為轉動副。
5.如權利要求1所述的一種二自由度平動並在線上器人機構，其特徵為所述的每個支鏈中的從動桿組的其中一個桿為細鋼絲，其它桿全部為二力桿。
實施方式
- 實施例1
如圖1所示：機架1保持不動，活動平台5可作兩自由度平動。機架1與動平台5之間通過兩個共平面支鏈連線，每個支鏈中的驅動桿組2和從動桿組4均為平行四邊形機構，以約束動平台相對機架作平動。各連桿之間、連桿與機架、連桿與動平台之間均採用轉動鉸3連線。
- 實施例2
如圖2所示：機架1保持不動，活動平台5可作兩自由度平動。機架1與動平台5之間通過兩個共平面支鏈連線，每個支鏈中的驅動桿組2和從動桿組4均為平行四邊形機構，從動桿組的其中一個桿為細鋼絲4’，其它桿全部為二力桿。動平台相對機架作平動。各連桿之間、連桿與機架、連桿與動平台之間均採用轉動鉸3連線。
- 實施例3
如圖3所示：機架1保持不動，活動平台5可作兩自由度平動。機架1與動平台5之間通過兩個共平面支鏈連線，每個支鏈中的驅動桿組2和從動桿組4均為平行四邊形機構，以約束動平台相對機架作平動。各連桿之間、連桿與機架、連桿與動平台之間均採用轉動鉸連線。安裝於機架上的電機通過傳動軸6帶動動平台5上的執行器7移動或轉動。
- 實施例4
如圖4所示：機架1安裝在移動副6上，在絲槓或齒形帶驅動下沿移動副6移動，活動平台5相對機架作兩自由度平動。機架1與動平台5之間通過兩個共平面支鏈連線，每個支鏈中的驅動桿組2和從動桿組4均為平行四邊形機構，以約束動平台相對機架作平動。各連桿之間、連桿與機架、連桿與動平台之間均採用轉動鉸3連線。該機構可實現三自由度平動。
榮譽表彰
2010年11月15日，《僅含轉動副的二自由度平動並在線上器人機構》獲得第十二屆中國專利獎優秀獎。
