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BOOKIN聚氨酯同步带在嵌套结构的四自由度并联机械手应用
传统的机械手一般都是串联结构,其末端执行器姿态灵活,但因悬臂结构使承载能力相对较弱,且其驱动装置通常都要布置在关节处,影响了机构的运动学和动力学特性。而在实际的生产过程中,要求机械手在工作时具有较高的精度、速度和加速度性能。并联机构无累积误差,且驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置,理论上具有速度快、精度高、刚度大等优势。目前,已有一些学者设计出具有三转一移自由度的并联机构,三转一移完全各向同性并联机器人机构,三转一移四自由度重载静平衡并联运动模拟台机构,但上述机构均不能实现整周回转。为充分发挥并联机构的优势,同时又可以实现抓取、放置和回转等动作,需设计一种新型的机器人。本发明的目的在于提供一种运动部分重量轻、速度高、动态性能好,没有累积误差、运动精度较高、可以实现末端手爪整周回转的具有嵌套结构的四自由度并联机械手。本发明包括两个结构相同的内并联机构和外并联机构,所述两个并联机构均由下平台、上平台和连接这两个平台的三条结构完全相同的活动分支构成,外并联机构套在内并联机构之外,上述内外两个并联机构的下平台相互平行;上述每个活动分支中的下连杆的一端通过下转动副与下平台连接,该下连杆的另一端通过球副与上连杆的一端连接,该上连杆的另一端通过上转动BOOKIN聚氨酯同步带与上平台连接,上述内外两个并联机构的上平台相互平行;上述每个分支中的下转动副、上转动副分别与其所连接的下平台、上平台水平布置或倾斜布置,当倾斜布置时倾斜角度相等;末端手爪连杆和下平台连杆有以下三种连接方式。***种连接方式,BOOKIN聚氨酯同步带连杆与内并联机构上平台固定连接,该末端手爪连杆通过转动副与外并联机构上平台连接;下平台连杆与内并联机构下平台固定连接,该下平台连杆通过转动副与外并联机构下平台连接。第二种连接方式,BOOKIN聚氨酯同步带连杆与内并联机构上平台固定连接,该末端手爪连杆通过转动副与外并联机构上平台连接;下平台连杆与外并联机构下平台固定连接,该下平台连杆通过转动副与内并联机构下平台连接。第三种连接方式,BOOKIN聚氨酯同步带连杆通过转动副与内并联机构上平台连接,该末端手爪连杆与外并联机构上平台固定连接;下平台连杆与内并联机构下平台固定连接,该下平台连杆通过转动副与外并联机构下平台连接。1、驱动装置可以布置在接近机架的位置,运动部分重量轻、速度高、动态性能好,没有累积误差、运动精度较高;2、末端机械手具有较大的运动范围,且可以实现不受限制的整周回转,具有广阔的应用前景。在图1所示的具有嵌套结构的四自由度并联机械手立体示意图中,两个结构相同的BOOKIN聚氨酯同步带机构和外并联机构均由上、下平台和连接这两个平台的三条结构完全相同的活动分支构成,外并联机构套在内并联机构之外,上述内、外两个并联机构的下平台相互平行,下平台连杆5与内并联机构下平台6固定连接,该下平台连杆5通过转动副R5与外并联机构下平台I连接;外并联机构的每一个活动分支中的下连杆2的一端通过下转动副Rl与外并联机构下平台连接,该下连杆2的另一端通过球副SI与上连杆3的一端连接,该上连杆3的另一端通过上转动副R2与外并联机构上平台4连接,上述下转动副Rl与外并联机构下平台I平行布置,上转动副R2与外并联机构上平台4平行布置;内并联机构的每一个活动分支中的下连杆7的一端通过下转动副R3与内并联机构下平台6连接,该下连杆7的另一端通过球副S2与上连杆8的一端连接,该上连杆8的另一端通过上转动副R4与内并联机构上平台9连接,上述下转动副R3与内并联机构下平台6平行布置,上转动副R4与内并联机构上平台9平行布置;上述内、外两个并联机构的上平台相互平行,BOOKIN聚氨酯同步带连杆10与内并联机构上平台固定连接,该末端手爪连杆通过转动副R6与外并联机构上平台连接。如图2所示,两个结构相同的内并联机构和外并联机构均由上、下平台和连接这两个平台的三条结构完全相同的活动分支构成,外并联机构套在内并联机构之外,下平台连杆5与外并联机构下平台I固定连接,该下平台连杆通过转动副R5与内并联机构下平台6连接;其它部件与连接关系与实施例1相同。)