一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，包括底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、大臂升降機(jī)構(gòu)、小臂控制機(jī)構(gòu)以及末端平衡機(jī)構(gòu)。本發(fā)明采用串并聯(lián)混合機(jī)構(gòu)，下半部分是并聯(lián)機(jī)構(gòu)，剛度大，慣性小，殘余振動小，使用壽命長，上半部分受力小，采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)，增大末端運動空間，串并聯(lián)結(jié)合，優(yōu)劣勢互補(bǔ)，使該碼垛機(jī)器人的性能更好。
【專利說明】
一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人的產(chǎn)生和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展極大地改變了人類的生產(chǎn)和生活方式。機(jī)器人可以完成長時間的高頻率重復(fù)性工作，減少人的疲勞;可以代替人類在惡劣危險的環(huán)境下可靠地完成任務(wù)，保護(hù)人的安全;可以憑借精準(zhǔn)的操作完成工作，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量等等。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)日趨成熟，已經(jīng)成為一種標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備而得到工業(yè)界廣泛應(yīng)用，搬運碼垛機(jī)器人是其中很典型的一種。通常搬運碼垛機(jī)器人采用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人基本設(shè)計。
[0003]傳統(tǒng)的焊接機(jī)器人為了實現(xiàn)末端執(zhí)行器的在空間中的任意運動，往往采取串聯(lián)式機(jī)構(gòu)，而串聯(lián)式機(jī)構(gòu)需要將電機(jī)放在各個關(guān)節(jié)上。串聯(lián)式碼垛機(jī)器人已經(jīng)被做了很多的研究，技術(shù)相對成熟，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，控制簡單，運動空間大等優(yōu)點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人和串聯(lián)式搬運碼垛機(jī)器人相比，下半部分采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，使其具有較大的負(fù)載能力，增加機(jī)器人的穩(wěn)定性，將關(guān)節(jié)的電機(jī)放在底座上，減少振動的累積，縮短運動鏈，減小離心力。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)上述目的:一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，包括底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、大臂升降機(jī)構(gòu)、小臂控制機(jī)構(gòu)以及末端平衡機(jī)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0006]所述底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由機(jī)架和回轉(zhuǎn)平臺構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺通過第一轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，
[0007]所述大臂升降機(jī)構(gòu)由第一直線驅(qū)動器架、第一直線驅(qū)動器、第一支座以及第一連桿構(gòu)成，第一直線驅(qū)動器架的一端通過第二轉(zhuǎn)動副連接在回轉(zhuǎn)平臺上;第一直線驅(qū)動器架通過轉(zhuǎn)動副與第一直線驅(qū)動器固定連接，第一直線驅(qū)動器的運動端通過轉(zhuǎn)動副連接在第一支座的平面上，第一支座的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接在第一連桿靠的中段，
[0008]所述小臂控制機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二直線驅(qū)動器架、第二直線驅(qū)動器、第二支座以及第二連桿構(gòu)成，第二直線驅(qū)動器架的一端通過第四轉(zhuǎn)動副連接在第一連桿的中段，第二直線驅(qū)動器通過轉(zhuǎn)動副連接在第二直線驅(qū)動器架上，第二直線驅(qū)動器的運動端通過轉(zhuǎn)動副連接在第二支座的平面上，第二支座的另一端通過第五轉(zhuǎn)動副連接在第二連桿的一端，第一連桿的一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接在回轉(zhuǎn)平臺上，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副連接在第二連桿的中段，
[0009]所述末端平衡機(jī)構(gòu)由第三連桿、三角板、第四連桿以及第五連桿構(gòu)成，第三連桿的一端通過第八轉(zhuǎn)動副連接在回轉(zhuǎn)平臺上，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副連接在三角板的第一端，三角板的第二端通過第十轉(zhuǎn)動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第二連桿的另一端連接，三角板的第三端通過第十三轉(zhuǎn)動副連接在第二連桿的中段。
[0010]所述的第一伺服電機(jī)通過第一轉(zhuǎn)動副帶動回轉(zhuǎn)平臺實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的空間回轉(zhuǎn)運動；第一直線驅(qū)動器通過第三轉(zhuǎn)動副驅(qū)動整個機(jī)構(gòu)的升降運動；第二直線驅(qū)動器通過第五轉(zhuǎn)動副驅(qū)動機(jī)構(gòu)末端的運動;末端平衡機(jī)構(gòu)通過平行四邊形的平行原理實現(xiàn)末端保持水平狀態(tài)。
[0011]本發(fā)明的突出優(yōu)點在于:
[0012]采用串并聯(lián)混合機(jī)構(gòu)，下半部分是并聯(lián)機(jī)構(gòu)，剛度大，慣性小，殘余振動小，使用壽命長，上半部分受力小，采用串聯(lián)機(jī)構(gòu)，增大末端運動空間，串并聯(lián)結(jié)合，優(yōu)劣勢互補(bǔ)，使該碼垛機(jī)器人的性能更好。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的轉(zhuǎn)動副結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動器式可控搬運碼垛機(jī)器人的底盤回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的大臂升降機(jī)構(gòu)示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的小臂控制機(jī)構(gòu)示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的末端平衡機(jī)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]以下通過附圖和實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0020]如圖1至圖6所示，本發(fā)明所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，包括底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、大臂升降機(jī)構(gòu)、小臂控制機(jī)構(gòu)以及末端平衡機(jī)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為:
[0021]所述底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由機(jī)架I和回轉(zhuǎn)平臺2構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺2通過第一轉(zhuǎn)動副24與機(jī)架I連接；
[0022]所述大臂升降機(jī)構(gòu)由第一直線驅(qū)動器架27、第一直線驅(qū)動器12以及第一支座26構(gòu)成，第一直線驅(qū)動器架27的一端通過第二轉(zhuǎn)動副13連接在回轉(zhuǎn)平臺2上;第一直線驅(qū)動器架27與第一直線驅(qū)動器12的主體部分固定連接，第一直線驅(qū)動器12的運動端通過螺紋固定連接在第一支座26的平面上，第一支座26的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副14連接在第一連桿4的中間端。
[0023]所述小臂控制機(jī)構(gòu)由第一連桿4、第二直線驅(qū)動器架5、第二直線驅(qū)動器6、第二支座7以及第二連桿10構(gòu)成，第二直線驅(qū)動器架5的一端通過第四轉(zhuǎn)動副25連接在第一連桿4中段，第二直線驅(qū)動器6固定連接在第二直線驅(qū)動器架5上，第二直線驅(qū)動器6的運動端通過螺紋固定連接在第二支座7的平面上，第二支座7的另一端通過第五轉(zhuǎn)動副17連接在第二連桿10的一端，第一連桿4的一端通過第六轉(zhuǎn)動副15連接在回轉(zhuǎn)平臺2上，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副19連接在第二連桿1的中段。
[0024]所述末端平衡機(jī)構(gòu)由第三連桿3、三角板8、第四連桿9以及第五連桿11構(gòu)成，第三連桿3的一端通過第八轉(zhuǎn)動副16連接在回轉(zhuǎn)平臺2上，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副18連接在三角板8的第一端，三角板8的第二端通過第十轉(zhuǎn)動副20與第四連桿9的一端連接，第四連桿9的另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副21與第五連桿11的一端連接，第五連桿11的另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副22與第二連桿10的另一端連接，三角板8的第三端通過第十三轉(zhuǎn)動副23連接在第二連桿10的中段。
[0025]工作原理及過程:
[0026]第一伺服電機(jī)通過第一轉(zhuǎn)動副24帶動回轉(zhuǎn)平臺2實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的空間回轉(zhuǎn)運動；第一直線驅(qū)動器12通過第三轉(zhuǎn)動副14驅(qū)動整個機(jī)構(gòu)的升降運動；第二直線驅(qū)動器6通過第五轉(zhuǎn)動副17驅(qū)動機(jī)構(gòu)末端的運動;末端平衡機(jī)構(gòu)通過平行四邊形的平行原理實現(xiàn)末端保持水平狀態(tài)。
【主權(quán)項】
1.一種三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，包括底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、大臂升降機(jī)構(gòu)、小臂控制機(jī)構(gòu)以及末端平衡機(jī)構(gòu)，其特征在于，具體結(jié)構(gòu)和連接關(guān)系為: 所述底座回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由機(jī)架和回轉(zhuǎn)平臺構(gòu)成，回轉(zhuǎn)平臺通過第一轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接， 所述大臂升降機(jī)構(gòu)由第一直線驅(qū)動器架、第一直線驅(qū)動器、第一支座以及第一連桿構(gòu)成，第一直線驅(qū)動器架的一端通過第二轉(zhuǎn)動副連接在回轉(zhuǎn)平臺上;第一直線驅(qū)動器架通過轉(zhuǎn)動副與第一直線驅(qū)動器固定連接，第一直線驅(qū)動器的運動端通過轉(zhuǎn)動副連接在第一支座的平面上，第一支座的另一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接在第一連桿靠的中段， 所述小臂控制機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二直線驅(qū)動器架、第二直線驅(qū)動器、第二支座以及第二連桿構(gòu)成，第二直線驅(qū)動器架的一端通過第四轉(zhuǎn)動副連接在第一連桿的中段，第二直線驅(qū)動器通過轉(zhuǎn)動副連接在第二直線驅(qū)動器架上，第二直線驅(qū)動器的運動端通過轉(zhuǎn)動副連接在第二支座的平面上，第二支座的另一端通過第五轉(zhuǎn)動副連接在第二連桿的一端，第一連桿的一端通過第六轉(zhuǎn)動副連接在回轉(zhuǎn)平臺上，另一端通過第七轉(zhuǎn)動副連接在第二連桿的中段， 所述末端平衡機(jī)構(gòu)由第三連桿、三角板、第四連桿以及第五連桿構(gòu)成，第三連桿的一端通過第八轉(zhuǎn)動副連接在回轉(zhuǎn)平臺上，另一端通過第九轉(zhuǎn)動副連接在三角板的第一端，三角板的第二端通過第十轉(zhuǎn)動副與第四連桿的一端連接，第四連桿的另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與第五連桿的一端連接，第五連桿的另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第二連桿的另一端連接，三角板的第三端通過第十三轉(zhuǎn)動副連接在第二連桿的中段。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三自由度直線驅(qū)動可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，其特征在于，所述的第一伺服電機(jī)通過第一轉(zhuǎn)動副帶動回轉(zhuǎn)平臺實現(xiàn)整個機(jī)構(gòu)的空間回轉(zhuǎn)運動;第一直線驅(qū)動器通過第三轉(zhuǎn)動副驅(qū)動整個機(jī)構(gòu)的升降運動;第二直線驅(qū)動器通過第五轉(zhuǎn)動副驅(qū)動機(jī)構(gòu)末端的運動;末端平衡機(jī)構(gòu)通過平行四邊形的平行原理實現(xiàn)末端保持水平狀態(tài)。
【文檔編號】B25J9/04GK106041901SQ201610464080
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】蔡敢為, 鄧承祥, 唐劍波, 任華麗, 吳承亮, 李洪漢, 葉兵
【申請人】廣西大學(xué)