专利名称：保持腕部水平的码垛机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及码垛机器人领域，特别是涉及一种保持腕部水平的码垛机器人。
背景技术：
码垛机器人通常具有多个串联或并联的关节。典型的码垛机器人，其一般由四个关节串联/并联组成，被广泛应用在袋装或箱装货物的自动码垛作业，降低了劳动强度，提高了生产效率。在实际码垛作业过程中，典型的码垛机器人包括由四个伺服电机分别驱动的腰关节、垂直关节、水平关节和腕关节。其中，垂直关节和水平关节组成并联形式的放大机构，属于圆柱坐标型机器人。伺服电机反馈电机的转角信号，根据机构传动关系可以推知相应的关节转角或位置。腕关节用于抓持货物高速往复运动，且受到货物惯性力的作用。在实际搬运作业中，抓手总是垂直于水平面朝下的，因此要求手腕与抓手连接的端面需要保持水平。如果手腕端面与水平面存在微小的角度，机器人码垛的层数越高，货物垛就容易出现倾斜情况，导致倒垛的严重后果。在码垛机器人本体上，往往采用一定的保持手腕平动机构来保持，从而可以节省本体上电机和控制成本。由于码垛机器人经常在高速重载工况下工作，为了有效降低末端的惯性力，往往需要将保持平动的机构设计得紧凑而且轻巧，而现有技术中的保持手腕平动机构往往结构较为复杂。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种保持腕部水平的码垛机器人，以解决现有技术中保持手腕平动机构结构复杂的问题。为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种保持腕部水平的码垛机器人，包括:底座；腰关节可枢转地安装在底座上；垂直导轨，沿竖直方向延伸并固定安装在腰关节上，垂直导轨上设有垂直关节滑块；水平导轨，沿水平方向延伸并固定安装在腰关节上，水平导轨上设有水平关节滑块；前大臂，第一端与水平关节滑块铰接于第一铰接点；后大臂，第一端与垂直关节滑块铰接于第二铰接点；前后大臂连杆，第一端与前大臂的第一端铰接于第一铰接点，前后大臂连杆的第二端与后大臂的中部铰接于第三铰接点；小臂，第一端与后大臂的第二端铰接于第四铰接点，小臂的中部与前大臂的第二端铰接于第五铰接点，其中，第一铰接点、第三铰接点、第四铰接点和第五铰接点限定出一个四边形；第一辅助连杆，第一端与水平关节滑块铰接于第一铰接点；第二辅助连杆，第一端与第一辅助连杆的第二端铰接于第六铰接点；第三辅助连杆，第一端与小臂的第二端铰接于第七铰接点；第四辅助连杆，第一端与第三辅助连杆 的第二端铰接于第八铰接点；三角形支架，其第一角与前大臂铰接于第五铰接点，三角形支架的第二角与第二辅助连杆的第二端铰接于第九铰接点，三角形支架第三角与第四辅助连杆的第二端铰接于第十铰接点，其中，第一铰接点、第六铰接点、第九铰接点和第五铰接点限定出一个四边形，第五铰接点、第七铰接点、第八铰接点和第十铰接点限定出一个四边形；腕关节，固定安装在第三辅助连杆上。进一步地，第一铰接点、第六铰接点、第九铰接点和第五铰接点限定的四边形为平行四边形。进一步地，第五铰接点、第七铰接点、第八铰接点和第十铰接点限定的四边形为平行四边形。进一步地，第一辅助连杆通过人字形调节机构与水平底板抵接，人字形调节机构包括两个支脚，每个支脚通过调节螺钉与水平底板抵接。在本申请的技术方案中，第一辅助连杆、第二辅助连杆、前大臂和三角支架之间形成一个四边形结构(即第一铰接点、第六铰接点、第九铰接点和第五铰接点限定出一个四边形)，小臂、第三辅助连杆、第四辅助连杆和三角支架之间形成一个四边形结构(即第五铰接点、第七铰接点、第八铰接点和第十铰接点限定出一个四边形)，两个四边形结构通过三角支架连接。这样，本申请的保持腕部水平的码垛机器人就能够依靠上述两套互相串联的四边形机构来保持腕关节的水平度。本申请的技术方案能够广泛应用在机器人作业任务上，产生良好的实际意义，经济效益显著。
图1示 意性示出了根据本实用新型的保持腕部水平的码垛机器人的实施例的结构示意图；图2示意性示出了图1的码垛机器人的第一辅助连杆及其人字形调节机构的结构示意图；图3a和图3b示意性示出了图2的第一辅助连杆在人字形调节机构的调节下与水平面呈锐角夹角的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明，但是本实用新型可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。如图1所示，本实施例的保持腕部水平的码垛机器人包括:底座11、腰关节12、垂直导轨、垂直关节滑块13、水平导轨、水平关节滑块14、前大臂21、后大臂22、前后大臂连杆23、小臂24、第一辅助连杆31、第二辅助连杆32、第三辅助连杆33、第四辅助连杆34、三角形支架35和腕关节40。其中，底座11是整个机构的基础，腰关节12可枢转地安装在底座11上能够相对底座11旋转。垂直导轨沿竖直方向延伸并固定安装在腰关节12上，水平导轨沿水平方向延伸并固定安装在腰关节12上，垂直导轨和水平导轨能够随腰关节12转动。垂直导轨上设有垂直关节滑块13，水平导轨上设有水平关节滑块14。前大臂21的第一端与水平关节滑块14铰接于第一铰接点C，后大臂22的第一端与垂直关节滑块13铰接于第二铰接点A，这样，实现了前大臂6在水平面内的调节，和后大臂12在竖直平面内的调节。前后大臂连杆23的第一端与前大臂21的第一端铰接于第一铰接点C，前后大臂连杆23的第二端与后大臂22的中部铰接于第三铰接点B，小臂24的第一端与后大臂22的第二端铰接于第四铰接点F，小臂24的中部与前大臂21的第二端铰接于第五铰接点E，其中，第一铰接点C、第三铰接点B、第四铰接点F和第五铰接点E限定出一个四边形。第一辅助连杆31的第一端与水平关节滑块14铰接于第一铰接点C，第二辅助连杆32的第一端与第一辅助连杆31的第二端铰接于第六铰接点D，第三辅助连杆33的第一端与小臂24的第二端铰接于第七铰接点I，第四辅助连杆34的第一端与第三辅助连杆33的第二端铰接于第八铰接点J。三角形支架35的第一角与前大臂铰接于第五铰接点E，三角形支架35的第二角与第二辅助连杆32的第二端铰接于第九铰接点G，三角形支架35第三角与第四辅助连杆34的第二端铰接于第十铰接点H，其中，第一铰接点C、第六铰接点D、第九铰接点G和第五铰接点E限定出一个四边形，第五铰接点E、第七铰接点1、第八铰接点J和第十铰接点H限定出一个四边形；腕关节40，固定安装在第三辅助连杆33上。在本实施例的技术方案中，第一辅助连杆31、第二辅助连杆32、前大臂21和三角支架35之间形成一个四边形结构(即第一铰接点C、第六铰接点D、第九铰接点G和第五铰接点E限定出一个四边形)，小臂24、第三辅助连杆33、第四辅助连杆34和三角支架35之间形成一个四边形结构(即第五铰接点E、第七铰接点1、第八铰接点J和第十铰接点H限定出一个四边形)，两个四边形结构通过三角支架35连接。这样，本实施例的保持腕部水平的码垛机器人就能够依靠上述两套互相串联的四边形机构来保持腕关节的水平度。本实施例的技术方案能够广泛应用在机器人作业任务上，产生良好的实际意义，经济效益显著。优选地，第一铰接点C、第六铰接点D、第九铰接点G和第五铰接点E限定的四边形为平行四边形。即，第一铰接点C和第六铰接点D之间的距离等于第九铰接点G和第五铰接点E之间的距离，并且，第一铰接点C和第五铰接点E之间的距离等于第六铰接点D和第九铰接点G之间的距离。优选地，第五铰接点E、第七铰接点1、第八铰接点J和第十铰接点H限定的四边形为平行四边形。即，第五铰接 点E和第七铰接点I之间的距离等于第八铰接点J和第十铰接点H之间的距离，第五铰接点E和第十铰接点H之间的距离等于第七铰接点I和第八铰接点J之间的距离。在本实施例中，第一辅助连杆31与水平面的夹角通过特定的机械零件和装配来保持一定。第一辅助连杆31平行于三脚支架35的边EG，从而保证三脚支架35的另一边EH与水平面的角度保持一定。第三辅助连杆33平行于三脚支架35的边EH，从而保证第三辅助连杆33与水平面的角度保持一定。腕关节40固定安装在第三辅助连杆33上从而保证了腕关节40与水平面角度一定。当第一辅助连杆31与水平面的角度一定时，腕关节40与水平面的夹角也是一定的，这样，当第一辅助连杆31与水平面成某个特定角度时，腕关节40能够与水平面平行或成用户所需要的夹角。如图2所示，第一辅助连杆31通过人字形调节机构与水平底板抵接，人字形调节机构包括两个支脚，每个支脚通过调节螺钉与水平底板抵接，也就是说，在人字形的撇和捺上设置有调节螺钉。如图3a和图3b所示，通过调节螺钉来调节第一辅助连杆31与水平底板的相对距离，进而实现第一辅助连杆31的水平角度调节，从而通过两套平行四边形机构来调节腕关节40的水平面夹角。腕关节40通常与水平面是平行，但是特殊工况下，也可以通过调节第一辅助连杆31与水平面的角度使腕关节40与水平面成任意角度。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护 范围之内。
权利要求1.一种保持腕部水平的码垛机器人，其特征在于，包括: 底座(11); 腰关节(12)可枢转地安装在所述底座(11)上； 垂直导轨，沿竖直方向延伸并固定安装在所述腰关节(12)上，所述垂直导轨上设有垂直关节滑块(13)； 水平导轨，沿水平方向延伸并固定安装在所述腰关节(12)上，所述水平导轨上设有水平关节滑块(14); 前大臂(21)，第一端与所述水平关节滑块(14)铰接于第一铰接点(C)； 后大臂(22)，第一端与所述垂直关节滑块(13)铰接于第二铰接点(A); 前后大臂连杆(23)，第一端与所述前大臂(21)的第一端铰接于所述第一铰接点(C)，所述前后大臂连杆(23)的第二端与所述后大臂(22)的中部铰接于第三铰接点(B)； 小臂(24)，第一端与所述后大臂(22)的第二端铰接于第四铰接点(F)，所述小臂(24)的中部与所述前大臂(21)的第二端铰接于第五铰接点(E)，其中，所述第一铰接点(C)、第三铰接点(B)、第四铰接点(F)和第五铰接点(E)限定出一个四边形； 第一辅助连杆(31 )，第一端与所述水平关节滑块(14)铰接于所述第一铰接点(C); 第二辅助连杆(32)，第一端与所述第一辅助连杆(31)的第二端铰接于第六铰接点(D)； 第三辅助连杆(33)，第一端与所述小臂(24)的第二端铰接于第七铰接点(I)； 第四辅助连杆(34)，第一端与所述第三辅助连杆(33)的第二端铰接于第八铰接点(J); 三角形支架(35)，其第一角与所述前大臂铰接于所述第五铰接点(E)，所述三角形支架(35)的第二角与所述第二辅助连杆(32)的第二端铰接于第九铰接点(G)，所述三角形支架(35)第三角与所述第四辅助连杆(34)的第二端铰接于第十铰接点(H)，其中，所述第一铰接点(C)、第六铰接点(D)、第九铰接点(G)和第五铰接点(E)限定出一个四边形，所述第五铰接点(E)、第七铰接点(I)、第八铰接点(J)和第十铰接点(H)限定出一个四边形；腕关节(40)，固定安装在所述第三辅助连杆(33)上。
2.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于， 所述第一铰接点(C)、第六铰接点(D)、第九铰接点(G)和第五铰接点(E)限定的四边形为平行四边形。
3.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于， 所述第五铰接点(E)、第七铰接点(I)、第八铰接点(J)和第十铰接点(H)限定的四边形为平行四边形。
4.根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征在于， 所述第一辅助连杆(31)通过人字形调节机构与水平底板抵接，所述人字形调节机构包括两个支脚，每个所述支脚通过调节螺钉与所述水平底板抵接。
专利摘要本实用新型涉及一种保持腕部水平的码垛机器人，包括底座(11)、腰关节(12)、垂直导轨、垂直关节滑块(13)、水平导轨、水平关节滑块(14)、前大臂(21)、后大臂(22)、前后大臂连杆(23)、小臂(24)、第一辅助连杆(31)、第二辅助连杆(32)、第三辅助连杆(33)、第四辅助连杆(34)、三角形支架(35)和腕关节(40)。本实用新型依靠两套相互串联的四边形机构来保持码垛机器人腕关节的水平度，能够广泛应用在机器人作业任务上，产生良好的实际意义，经济效益显著。
文档编号B25J9/06GK203109944SQ20132014065
公开日2013年8月7日 申请日期2013年3月26日 优先权日2013年3月26日
发明者刘国良 申请人:北京赛佰特科技有限公司