紧凑型机器人设备的制作方法

本发明涉及并联运动机器人相对于彼此的安装。

背景技术：

并联运动机器人包括多个驱动臂，各驱动臂在一端直接或经由齿轮箱被连接至伺服马达的相应轴。各驱动臂在相反端被连接至一个或多个杆，将驱动臂的转动运动转换成末端执行器的相应的运动。伺服马达和相应的驱动臂在一个驱动臂的操纵不影响其余驱动臂的位置的意义上并联地工作。

delta机器人是可以包括三个驱动臂的一种众所周知的并联运动机器人。各驱动臂被连接至末端执行器，其具有在各端具有球窝接头的两个杆。驱动臂围绕相应的伺服马达轴线转动，伺服马达被对称地布置使得它们的轴线以60度的角度相交。US7188544公开了包括三个驱动臂类型的delta机器人。delta机器人也可以包括四个或更多的驱动臂。

WO200366289公开了包括三个或更多驱动臂的其他的且不太熟知类型的并联运动机器人。根据WO200366289的机器人与delta机器人的不同之处在于，驱动臂的转动轴线是平行的，并且在很多实施例中驱动臂甚至具有一个共同的转动轴线。

传统上，当在机器人设备处安装两个或更多的并联运动机器人时，将机器人附接至相对于彼此的固定位置使得一个机器人的驱动臂绝不会达到其余机器人并由此绝不会与其余机器人碰撞。这是因为用外部障碍物限制机器人的工作区被认为是不期望的。反而，使得所有的驱动臂能够在仅由机器人自身限定的约束内转动。纵使如果两个机器人彼此靠近地安装获得了在占据的空间方面的很大优点，因为引起对机器人的工作区的限制，这样做会被认为是不可行的。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供一种允许将两个机器人彼此靠近地安装并且仍保持相应的工作区的大小可接受的机器人设备。

这些目的通过根据随附权利要求1的设备来实现。

本发明基于某些类型的并联运动机器人比其他的更好地适于彼此靠近地安装的认识。尤其是其中驱动臂被以非对称方式布置和其中驱动臂围绕平行轴线转动的机器人，即使当驱动臂中的一个的转动被强烈地限制时工作区仍然相对大。

根据本发明的第一方面，提供一种包括第一机器人和第二机器人的机器人设备，机器人中的每一个包括：在第一方向上从相应的致动器延伸的第一轴和第二轴；在第二方向上从相应的致动器延伸的第三轴，第二方向与第一方向相反；限定了第一、第二和第三轴的相对于彼此的固定位置的框架；被附接至第一轴的第一驱动臂；被附接至第二轴的第二驱动臂；被附接至第三轴的第三驱动臂，其中，第一机器人被附接至相对于第二机器人的固定位置使得第二机器人处于第一机器人的至少一个驱动臂的可触及范围内。

根据本发明的一个实施例，第一和第二机器人是相同的。

根据本发明的一个实施例，机器人设备包括至少三个机器人，诸如至少四个、五个、六个或八个机器人，各机器人被附接至相对于其余机器人的固定位置使得各机器人处于其余机器人的至少一个驱动臂的可触及范围内。

根据本发明的一个实施例，第三驱动臂不垂直于第三轴。

根据本发明的一个实施例，第三驱动臂相对于第三轴以45度倾斜。

根据本发明的一个实施例，第一机器人被附接至相对于第二机器人的固定位置使得第二机器人处于第一机器人的第三驱动臂的可触及范围内。

根据本发明的一个实施例，第一机器人被附接至相对于第二机器 人的固定位置使得第二机器人的框架或至少一个驱动臂处于第一机器人的至少一个驱动臂的可触及范围内。

根据本发明的一个实施例，第一机器人被附接至相对于第二机器人的固定位置使得第二机器人的框架或至少一个驱动臂处于第一机器人的第三驱动臂的可触及范围内。

附图说明

将参照附图更详细地说明本发明，其中

图1示出可以在本发明的上下文中有利地使用的机器人的一个实施例，

图2示出本发明的一个实施例，

图3示出本发明的一个实施例，和

图4示出对应于图2的实施例的两个机器人。

具体实施方式

参见图1a和图1b，尤其适合在本发明的上下文中应用的并联运动机器人10包括框架20，呈伺服马达形式的第一、第二和第三致动器30、40、50被固定地附接至框架20。第一和第二轴60、70分别从第一和第二致动器30、40在第一方向90上延伸，并且第三轴80从第三致动器50在第二方向100上延伸。第二方向100与第一方向90相反。第一驱动臂110被附接至第一轴60，第二驱动臂120被附接至第二轴70，并且第三驱动臂130被附接至第三轴80，各驱动臂110、120、130与相应的轴60、70、80一起围绕相应的转动轴线转动。根据图1的机器人10即使当第三驱动臂130的转动被强烈地限制时也达到相对大的工作区。例如，第三驱动臂130的转动可以被限制为180度使得它在图1b中示出的方向上绝不越过其转动轴线。这进而意味着与第三驱动臂130相反的第一框架表面160变成用于将机器人10附接至外部障碍物的理想表面。例如，从框架20在第二方向100上延伸的梁140可以被直接附接至第一框架表面160，而对机器人10 的工作区没有任何实际限制。

显然，取代图1的梁140，任何外部障碍物都可以在第二方向100上从第一框架表面160延伸，而没有严重限制机器人10的工作区。根据本发明，外部障碍物是另一机器人10。参见图2，根据本发明的一个实施例，八个同样的机器人10被彼此靠近地安装。八个机器人10形成四对，并且在各对内，机器人10相互在另一机器人10的可触及范围内。更精确地讲，当相应的第三轴80转动得足够远时，各机器人10的第三驱动臂130与相邻机器人10的框架20碰撞。不用说，这样的碰撞应该在真实应用中通过适当地控制机器人10的运动而被禁止，但是出于限定本发明的目的，一个机器人10物理上在另一机器人10的可触及范围内是至关重要的。在本情况中，“在另一机器人的可触及范围内”暗示着当第一机器人10的第三轴80试图围绕一整圈转动时第一机器人10的第三驱动臂130与第二机器人10碰撞。此外，当考虑一个机器人10是否在另一机器人10的可触及范围内时，在本发明的上下文中，阻止两个机器人10之间的碰撞的任何物理障碍物都应该被忽略。

图2中的虚线代表能附接机器人10的夹具的可能的位置。机器人的工作区可以彼此重叠。然而，机器人之间的碰撞通过适当地控制机器人的运动而被禁止。

参见图3，根据本发明的一个实施例，第三驱动臂130相对于第三轴80以45度倾斜，即，在这两个元件之间存在有具有45度值的倾斜角度150。通过这样做，与第三驱动臂130垂直于第三轴80(即倾斜角度150具有90度的值)的实施例相比，框架20可以制得短得多。因为倾斜，所以第一驱动臂130的远端(即不附接至第三轴80的一端)遵循与根据图1和图2的实施例的对应的远端相同的轨迹。

结果，图3的实施例与图1和图2的实施例从运动学的观点看是相同的。然而，如图3中图示出的，具有非垂直的第三驱动臂130的机器人10可以相对于彼此被更紧凑地安装。

像之前一样，可以理解的是，两个相邻第三驱动臂130的碰撞可 以通过机器人10的适当控制而容易避免，但是因为设备的物理尺寸使得能够实现碰撞，出于限定本发明的目的，它们应该被认为在彼此可触及范围内。此外，只要可行，可以使第一和第二驱动臂110、120倾斜以便使得它们与相应的第一和第二轴60、70不垂直。倾斜角度150绝非限于90或45度，而是可以是在90与大约30度之间的任何角度。

本发明不限于以上示出的实施例，而是本领域技术人员可以在如权利要求所限定的发明的范围内以多个方式对它们进行修改。