一种十二杆可控机构式移动码垛机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业机器人领域，特别是一种十二杆可控机构式移动码垛机器人。
【背景技术】
[0002]码垛机器人广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、搬运码垛、集装箱等的自动搬运作业中。现有的码垛机器人主要有直角坐标型、圆柱坐标型以及关节型三种结构类型。其中关节型码垛机器人因为其结构紧凑、动作灵活、占地面积小、工作空间大等优点，已逐步成为码垛机器人的主要结构形式。但这类传统开链式串联结构的码垛机器人的驱动电机都要安装在关节处，导致机器人手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累计等问题，机构动力学性能较差，难以满足高速搬运码垛的要求。
[0003]随着电机技术的发展和控制技术的提高，可控机械式机构为工程机械提供了广阔的发展空间，由电机驱动的多自由度可控机构不仅具有工作空间大、动作灵活、可靠性高，同时还具有制造成本低，维护保养简单等优点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种十二杆可控机构式移动码垛机器人，所有驱动电机都安装在机架上，能解决传统开链式串联机器人的电机安装在铰链处，导致手臂笨重、刚性差、惯量大、关节误差累计等问题，机器人具有较好的动力学性能，能较好的满足高速重载搬运码垛的要求。
[0005]本发明通过以下技术方案达到上述目的:
[0006]一种十二杆可控机构式移动码垛机器人，包括旋转机架、移动平台、第一主动杆、第一连杆、第三连杆小臂、末端执行器、大臂、第二连杆、第四连杆、第五连杆、第二主动杆、第六连杆、三角辅助架、第一辅助连杆、第二辅助连杆和法兰盘；
[0007]所述旋转机架通过第一旋转副连接在移动平台上；
[0008]所述第一主动杆一端通过第三转动副与旋转机架连接，第一主动杆另一端通过第四转动副与第一连杆下端连接，第一连杆上端通过第五转动副与第三连杆下端连接，第三连杆上端通过第九转动副与小臂一端连接，小臂另一端通过第十七转动副与末端执行器连接;
[0009]所述大臂下端通过第一复合铰链与旋转机架连接，大臂上端通过第二复合铰链连接在小臂上，大臂与小臂组成“T”字形；
[0010]所述第二连杆一端通过第五转动副与第一连杆上端连接，第二连杆另一端通过第一复合铰链与旋转机架连接；第四连杆一端通过第六转动副与第三连杆连接，第六转动副位于第九转动副和第五转动副之间，第四连杆另一端通过第七转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第八转动副连接在小臂上；
[0011]第二主动杆一端通过第十转动副与旋转机架连接，第二主动杆另一端通过第十一转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十二转动副连接在大臂上；
[0012]所述三角辅助架上设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端；第一连接端通过第二复合铰链同时与大臂和小臂连接；第二连接端通过第十四转动副与第一辅助连杆一端连接，第一辅助连杆另一端通过第十三转动副连接在旋转机架上；第三连接端通过第十五转动副与第二辅助连杆一端连接，第二辅助连杆另一端通过第十六转动副与末端执行器平动保持器一端连接；
[0013]所述法兰盘通过第二旋转副连接在末端执行器上。
[0014]本发明的突出优点在于
[0015]1、通过移动平台、旋转机架、手臂升降机构、末端执行器平动保持机构组合运动输出实现空间的搬运垛作业，且轨迹灵活多变，机器人具有较强柔性化输出的能力。
[0016]2、此码垛机器人选用伺服电机驱动，不仅环保，而且易于实现远程控制，降低工人劳动强度。
[0017]3、所有伺服电机均安装在机架上，机器人运动惯量小，动力学性能好，能较好的满足高速搬运码垛的要求。
[0018]4、采用两个平等四边形机构串联组成末端执行器平动保持机构，使末端执行器始终保持平动，工作平稳，同时也增加了其刚度，提高了其承载能力。
[0019]5、采用第一主动杆、第一连杆、第二连杆和旋转机架组成的平行四边形机构以及第四连杆、第五连杆、第三连杆和小臂组成的平行四边形机构，使结构更加稳定，增加了其刚度，提高了其承载能力。
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人整体结构示意图。
[0021]图2为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人的手臂升降机构示意图。
[0022]图3为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人末端执行器平动保持机构示意图。
[0023]图4为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人第一种工作状态示意图。
[0024]图5为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人第二种工作状态示意图。
[0025]图6为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人第三种工作状态示意图。
[0026]图7为本发明所述的十二杆可控机构式移动码垛机器人第四种工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0027]以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0028]一种十二杆可控机构式移动码垛机器人，包括旋转机架34、移动平台36、第一主动杆1、第一连杆3、第三连杆10小臂17、末端执行器21、大臂16、第二连杆4、第四连杆8、第五连杆25、第二主动杆31、第六连杆28、三角辅助架13、第一辅助连杆7、第二辅助连杆18和法兰盘23 ；
[0029]所述旋转机架34通过第一旋转副35连接在移动平台36上；
[0030]所述第一主动杆I 一端通过第三转动副33与旋转机架34连接，第一主动杆I另一端通过第四转动副2与第一连杆3下端连接，第一连杆3上端通过第五转动副5与第三连杆10下端连接，第三连杆10上端通过第九转动副11与小臂17 —端连接，小臂17另一端通过第十七转动副19与末端执行器21连接；
[0031]所述大臂16下端通过第一复合铰链29与旋转机架34连接，大臂16上端通过第二复合铰链14连接在小臂17上，大臂16与小臂17组成“T”字形；
[0032]所述第二连杆4 一端通过第五转动副5与第一连杆3上端连接，第二连杆4另一端通过第一复合铰链29与旋转机架34连接；第四连杆8 一端通过第六转动副9与第三连杆10连接，第六转动副9位于第九转动副11和第五转动副5之间，第四连杆8另一端通过第七转动副26与第五连杆25 —端连接，第五连杆25另一端通过第八转动副24连接在小臂17上；
[0033]第二主动杆31 —端通过第十转动副32与旋转机架34连接，第二主动杆31另一端通过第十一转动副30与第六连杆28 —端连接，第六连杆28另一端通过第十二转动副27连接在大臂16上；
[0034]所述三角辅助架12上设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端；第一连接端通过第二复合铰链14同时与大臂16和小臂17连接；第二连接端通过第十四转动副12与第一辅助连杆7 —端连接，第一辅助连杆8另一端通过第十三转动副6连接在旋转机架32上；第三连接端通过第十五转动副15与第二辅助连杆16 —端连接，第二辅助连杆16另一端通过第十六转动副20与末端执行器平动保持器19 一端连接；
[0035]所述法兰盘23通过第二旋转副22连接在末端执行器21上。
[0036]工作原理及过程:
[0037]所述法兰盘23通过第二旋转副22连接在末端执行器21上，可根据实际需要安装不同的末端执行器。法兰盘23由第四伺服电机控制，通过编程实现在竖直方向的转动。旋转机架34由第一伺服电机控制，通过编程实现竖直方向的转动；第一主动杆I由第二伺服电机控制，第二主动杆31由第三伺服电机控制。
【主权项】
1.一种十二杆可控机构式移动码垛机器人，其特征在于，包括旋转机架、移动平台、第一主动杆、第一连杆、第三连杆小臂、末端执行器、大臂、第二连杆、第四连杆、第五连杆、第二主动杆、第六连杆、三角辅助架、第一辅助连杆、第二辅助连杆和法兰盘； 所述旋转机架通过第一旋转副连接在移动平台上；所述第一主动杆一端通过第三转动副与旋转机架连接，第一主动杆另一端通过第四转动副与第一连杆下端连接，第一连杆上端通过第五转动副与第三连杆下端连接，第三连杆上端通过第九转动副与小臂一端连接，小臂另一端通过第十七转动副与末端执行器连接；所述大臂下端通过第一复合铰链与旋转机架连接，大臂上端通过第二复合铰链连接在小臂上，大臂与小臂组成“T”字形； 所述第二连杆一端通过第五转动副与第一连杆上端连接，第二连杆另一端通过第一复合铰链与旋转机架连接；第四连杆一端通过第六转动副与第三连杆连接，第六转动副位于第九转动副和第五转动副之间，第四连杆另一端通过第七转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第八转动副连接在小臂上； 第二主动杆一端通过第十转动副与旋转机架连接，第二主动杆另一端通过第十一转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十二转动副连接在大臂上； 所述三角辅助架上设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端；第一连接端通过第二复合铰链同时与大臂和小臂连接；第二连接端通过第十四转动副与第一辅助连杆一端连接，第一辅助连杆另一端通过第十三转动副连接在旋转机架上；第三连接端通过第十五转动副与第二辅助连杆一端连接，第二辅助连杆另一端通过第十六转动副与末端执行器平动保持器一端连接； 所述法兰盘通过第二旋转副连接在末端执行器上。
【专利摘要】一种十二杆可控机构式移动码垛机器人，该移动码垛机器人的第一主动杆一端与旋转机架连接，第一主动杆另一端与第一连杆下端连接，第一连杆上端与第三连杆下端连接，第三连杆上端与小臂一端连接，小臂另一端与末端执行器连接；大臂下端与旋转机架连接，大臂上端连接在小臂上，大臂与小臂组成“T”字形；第二连杆一端与第一连杆上端连接另一端与旋转机架连接；第四连杆一端与第三连杆连接，第四连杆另一端与第五连杆一端连接，第五连杆另一端连接在小臂上；所述三角辅助架上设置有第一连接端、第二连接端和第三连接端。本发明通过伺服电机驱动控制，可以实现智能化，数控化，结构紧凑，刚度大，使该码垛机器人可靠性以及动态稳定性更好。
【IPC分类】B65G61-00, B25J5-00
【公开号】CN104647332
【申请号】CN201410826323
【发明人】蔡敢为, 王龙, 张 林, 关卓怀, 张永文, 朱凯君, 李智杰, 王麾, 石慧, 范雨, 黄院星, 王少龙
【申请人】广西大学
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年12月25日