一种高精度大承载码垛机器人机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及码垛机器人领域，特别是一种高精度大承载码垛机器人机构。
【背景技术】
[0002]码垛机器人是一种对纸箱、袋装、罐装、瓶装等各种形状成品进行包装、搬运及整齐有序摆放的工业机器人，在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，传统的码垛机器人一般采用开链式串联机构，开链式串联机器人具有结构简单、动作灵活、占地面积小、工作空间大等优点，广泛应用于石油、化工、食品加工、饮料、物流等领域。但同样存在刚度低，不能应用于高速、大承载场合的不足。开链式串联结构机器人因其自身结构的限制，驱动电机都需要安装在铰接处，会导致手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积、机构动力学性能较差等问题，难以满足高速高精度定位码垛的要求。在实际码垛作业过程中，如果末端执行器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。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于已有技术存在的问题提供一种高精度大承载码垛机器人机构，解决传统开链式串联结构码垛机器人承载能力小及电机安装在铰接处，导致手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积、机构动力学性能较差，难以满足高速高精度定位码垛作业要求等问题。
[0004]本发明通过以下技术方案来达到上述目的:
[0005]一种高精度大承载码垛机器人机构，包括机架、回转平台、第五连杆、第二连杆、第六连杆、末端执行器、第一主动杆、第一连杆、第四连杆、第二主动杆以及第三连杆；
[0006]所述机架安装在回转平台上；
[0007]所述第五连杆一端通过第二转动副与机架连接，第五连杆另一端通过第五复合铰链与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第八转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十转动副与末端执行器连接；
[0008]所述第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，第一主动杆另一端通过第四复合铰链与第一连杆一端连接，所述第一连杆另一端通过第九转动副连接在第六连杆上；
[0009]所述第四连杆一端通过第四复合铰链同时与第一主动杆和第一连杆连接，第四连杆另一端通过第五复合铰链同时与第五连杆和第二连杆连接；
[0010]所述第二主动杆一端通过第三转动副与机架连接，第二主动杆另一端通过第六转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第七转动副连接在第一连杆上。
[0011]本发明突出优点在于:
[0012]1，采用带闭环子链的并联码垛机器人，具有比传统开链式串联码垛机器人刚度高、承载能力强、误差累积小等优点，尤其适合应用于高速、大承载场合，而且易于实现远程控制，有效降低工人劳动强度。
[0013]2，采用了姿态保持支链，在码垛过程中，姿态保持支链通过两组平行四边形能保证末端执行器始终保持水平状态，能使末端执行器精度更高，有效解决实际码垛工作存在的倒垛问题。
[0014]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，更
[0015]好满足高速高精度码垛工作的需求。
[0016]4，连杆传动机构精简，适用制造大型搬运码垛机。
[0017]5，杆件可以都做成轻杆，机构运动惯量小，动力学性能好。
【附图说明】
[0018]图1为本发明所述高精度大承载码垛机器人机构的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]以下通过附图对本发明的技术方案作进一步说明。
[0020]一种高精度大承载码垛机器人机构，包括机架2、回转平台1、第五连杆6、第二连杆10、第六连杆19、末端执行器21、第一主动杆5、第一连杆11、第四连杆8、第二主动杆14以及第三连杆16 ;
[0021]所述机架2安装在回转平台I上；
[0022]所述第五连杆6 —端通过第二转动副4与机架2连接，第五连杆6另一端通过第五复合铰链7与第二连杆10 —端连接，第二连杆10另一端通过第八转动副12与第六连杆19 一端连接，第六连杆19另一端通过第十转动副20与末端执行器21连接；
[0023]所述第一主动杆5 —端通过第一转动副3与机架2连接，第一主动杆5另一端通过第四复合铰链9与第一连杆11 一端连接，所述第一连杆11另一端通过第九转动副18连接在第六连杆19上；
[0024]所述第四连杆8 一端通过第四复合铰链9同时与第一主动杆5和第一连杆11连接，第四连杆8另一端通过第五复合铰链7同时与第五连杆6和第二连杆10连接；
[0025]所述第二主动杆14 一端通过第三转动副13与机架2连接，第二主动杆14另一端通过第六转动副15与第三连杆16 —端连接，第三连杆16另一端通过第七转动副17连接在第一连杆11上。
[0026]工作过程与原理:
[0027]所述第一主动杆5由第一伺服电机28驱动，第二主动杆14由第二伺服电机29驱动；所述第一转动副3、第二转动副4、第五复合铰链7、第四复合铰链9在机器人工作过程中组成并始终保持平行四边形结构，所述第四复合铰链9、第五复合铰链7、第八转动副12、第九转动副18在机器人工作过程中组成并始终保持平行四边形结构，实现末端执行器在工作过程中始终保持水平状态；所述机架2安装有第一伺服电机28、第二伺服电机29 ;机架2安装在回转平台I上，实现整个机器人空间搬运码垛工作；机器人工作时，可实现机器人抓取、搬运、卸料搬运码垛作业，姿态保持支链的两组平行四边形结构保证末端执行器21始终保持水平状态；所述机架2安装在回转平台I上，实现整个机器人机构在工作空间内灵活多变的工作要求。
【主权项】
1.一种高精度大承载码垛机器人机构，其特征在于，包括机架、回转平台、第五连杆、第二连杆、第六连杆、末端执行器、第一主动杆、第一连杆、第四连杆、第二主动杆以及第三连杆； 所述机架安装在回转平台上； 所述第五连杆一端通过第二转动副与机架连接，第五连杆另一端通过第五复合铰链与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第八转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十转动副与末端执行器连接； 所述第一主动杆一端通过第一转动副与机架连接，第一主动杆另一端通过第四复合铰链与第一连杆一端连接，所述第一连杆另一端通过第九转动副连接在第六连杆上； 所述第四连杆一端通过第四复合铰链同时与第一主动杆和第一连杆连接，第四连杆另一端通过第五复合铰链同时与第五连杆和第二连杆连接； 所述第二主动杆一端通过第三转动副与机架连接，第二主动杆另一端通过第六转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第七转动副连接在第一连杆上。
【专利摘要】一种高精度大承载码垛机器人机构，该机器人机构的第五连杆一端与机架连接另一端与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与第六连杆一端连接，第六连杆另一端与末端执行器连接；第一主动杆一端与机架连接另一端与第一连杆一端连接，所述第一连杆另一端连接在第六连杆上；第四连杆一端同时与第一主动杆和第一连杆连接另一端与第五连杆和第二连杆连接；第二主动杆一端与机架连接另一端与第三连杆一端连接，第三连杆另一端连接在第一连杆上。本发明具有比传统开链式串联码垛机器人刚度高、承载能力强、误差累积小等优点，尤其适合应用于高速、大承载场合，而且易于实现远程控制，有效降低工人劳动强度。
【IPC分类】B25J9-00, B65G61-00
【公开号】CN104647353
【申请号】CN201410826285
【发明人】蔡敢为, 李俊明, 张 林
【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