一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人的制作方法
【专利摘要】一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人，包括底座回转机构、大臂升降机构、小臂控制机构以及末端平衡机构。本发明采用串并联混合机构，下半部分是并联机构，刚度大，惯性小，残余振动小，使用寿命长，上半部分受力小，采用串联机构，增大末端运动空间，串并联结合，优劣势互补，使该码垛机器人的性能更好。
【专利说明】
一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人
技术领域
[0001]本发明涉及工业机器人领域，特别是一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人。
【背景技术】
[0002]机器人的产生和科学技术的发展极大地改变了人类的生产和生活方式。机器人可以完成长时间的高频率重复性工作，减少人的疲劳;可以代替人类在恶劣危险的环境下可靠地完成任务，保护人的安全;可以凭借精准的操作完成工作，提高生产效率和生产质量等等。工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备而得到工业界广泛应用，搬运码垛机器人是其中很典型的一种。通常搬运码垛机器人采用关节式工业机器人基本设计。
[0003]传统的焊接机器人为了实现末端执行器的在空间中的任意运动，往往采取串联式机构，而串联式机构需要将电机放在各个关节上。串联式码垛机器人已经被做了很多的研究，技术相对成熟，结构简单，成本低，控制简单，运动空间大等优点。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人和串联式搬运码垛机器人相比，下半部分采用并联机构，使其具有较大的负载能力，增加机器人的稳定性，将关节的电机放在底座上，减少振动的累积，缩短运动链，减小离心力。
[0005]本发明通过以下技术方案实现上述目的:一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人，包括底座回转机构、大臂升降机构、小臂控制机构以及末端平衡机构，具体结构和连接关系为:
[0006]所述底座回转机构由机架和回转平台构成，回转平台通过第一转动副与机架连接，
[0007]所述大臂升降机构由第一直线驱动器架、第一直线驱动器、第一支座以及第一连杆构成，第一直线驱动器架的一端通过第二转动副连接在回转平台上;第一直线驱动器架通过转动副与第一直线驱动器固定连接，第一直线驱动器的运动端通过转动副连接在第一支座的平面上，第一支座的另一端通过第三转动副连接在第一连杆靠的中段，
[0008]所述小臂控制机构由第一连杆、第二直线驱动器架、第二直线驱动器、第二支座以及第二连杆构成，第二直线驱动器架的一端通过第四转动副连接在第一连杆的中段，第二直线驱动器通过转动副连接在第二直线驱动器架上，第二直线驱动器的运动端通过转动副连接在第二支座的平面上，第二支座的另一端通过第五转动副连接在第二连杆的一端，第一连杆的一端通过第六转动副连接在回转平台上，另一端通过第七转动副连接在第二连杆的中段，
[0009]所述末端平衡机构由第三连杆、三角板、第四连杆以及第五连杆构成，第三连杆的一端通过第八转动副连接在回转平台上，另一端通过第九转动副连接在三角板的第一端，三角板的第二端通过第十转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第十一转动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过第十二转动副与第二连杆的另一端连接，三角板的第三端通过第十三转动副连接在第二连杆的中段。
[0010]所述的第一伺服电机通过第一转动副带动回转平台实现整个机构的空间回转运动；第一直线驱动器通过第三转动副驱动整个机构的升降运动；第二直线驱动器通过第五转动副驱动机构末端的运动;末端平衡机构通过平行四边形的平行原理实现末端保持水平状态。
[0011]本发明的突出优点在于:
[0012]采用串并联混合机构，下半部分是并联机构，刚度大，惯性小，残余振动小，使用寿命长，上半部分受力小，采用串联机构，增大末端运动空间，串并联结合，优劣势互补，使该码垛机器人的性能更好。
【附图说明】
[0013]图1是本发明所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人的结构示意图。
[0014]图2是本发明所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人的转动副结构示意图。
[0015]图3是本发明所述的三自由度直线驱动器式可控搬运码垛机器人的底盘回转机构示意图。
[0016]图4是本发明所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人的大臂升降机构示意图。
[0017]图5是本发明所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人的小臂控制机构示意图。
[0018]图6是本发明所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人的末端平衡机构示意图。
【具体实施方式】
[0019]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。
[0020]如图1至图6所示，本发明所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人，包括底座回转机构、大臂升降机构、小臂控制机构以及末端平衡机构，具体结构和连接关系为:
[0021]所述底座回转机构由机架I和回转平台2构成，回转平台2通过第一转动副24与机架I连接；
[0022]所述大臂升降机构由第一直线驱动器架27、第一直线驱动器12以及第一支座26构成，第一直线驱动器架27的一端通过第二转动副13连接在回转平台2上;第一直线驱动器架27与第一直线驱动器12的主体部分固定连接，第一直线驱动器12的运动端通过螺纹固定连接在第一支座26的平面上，第一支座26的另一端通过第三转动副14连接在第一连杆4的中间端。
[0023]所述小臂控制机构由第一连杆4、第二直线驱动器架5、第二直线驱动器6、第二支座7以及第二连杆10构成，第二直线驱动器架5的一端通过第四转动副25连接在第一连杆4中段，第二直线驱动器6固定连接在第二直线驱动器架5上，第二直线驱动器6的运动端通过螺纹固定连接在第二支座7的平面上，第二支座7的另一端通过第五转动副17连接在第二连杆10的一端，第一连杆4的一端通过第六转动副15连接在回转平台2上，另一端通过第七转动副19连接在第二连杆1的中段。
[0024]所述末端平衡机构由第三连杆3、三角板8、第四连杆9以及第五连杆11构成，第三连杆3的一端通过第八转动副16连接在回转平台2上，另一端通过第九转动副18连接在三角板8的第一端，三角板8的第二端通过第十转动副20与第四连杆9的一端连接，第四连杆9的另一端通过第十一转动副21与第五连杆11的一端连接，第五连杆11的另一端通过第十二转动副22与第二连杆10的另一端连接，三角板8的第三端通过第十三转动副23连接在第二连杆10的中段。
[0025]工作原理及过程:
[0026]第一伺服电机通过第一转动副24带动回转平台2实现整个机构的空间回转运动；第一直线驱动器12通过第三转动副14驱动整个机构的升降运动；第二直线驱动器6通过第五转动副17驱动机构末端的运动;末端平衡机构通过平行四边形的平行原理实现末端保持水平状态。
【主权项】
1.一种三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人，包括底座回转机构、大臂升降机构、小臂控制机构以及末端平衡机构，其特征在于，具体结构和连接关系为: 所述底座回转机构由机架和回转平台构成，回转平台通过第一转动副与机架连接， 所述大臂升降机构由第一直线驱动器架、第一直线驱动器、第一支座以及第一连杆构成，第一直线驱动器架的一端通过第二转动副连接在回转平台上;第一直线驱动器架通过转动副与第一直线驱动器固定连接，第一直线驱动器的运动端通过转动副连接在第一支座的平面上，第一支座的另一端通过第三转动副连接在第一连杆靠的中段， 所述小臂控制机构由第一连杆、第二直线驱动器架、第二直线驱动器、第二支座以及第二连杆构成，第二直线驱动器架的一端通过第四转动副连接在第一连杆的中段，第二直线驱动器通过转动副连接在第二直线驱动器架上，第二直线驱动器的运动端通过转动副连接在第二支座的平面上，第二支座的另一端通过第五转动副连接在第二连杆的一端，第一连杆的一端通过第六转动副连接在回转平台上，另一端通过第七转动副连接在第二连杆的中段， 所述末端平衡机构由第三连杆、三角板、第四连杆以及第五连杆构成，第三连杆的一端通过第八转动副连接在回转平台上，另一端通过第九转动副连接在三角板的第一端，三角板的第二端通过第十转动副与第四连杆的一端连接，第四连杆的另一端通过第十一转动副与第五连杆的一端连接，第五连杆的另一端通过第十二转动副与第二连杆的另一端连接，三角板的第三端通过第十三转动副连接在第二连杆的中段。2.根据权利要求1所述的三自由度直线驱动可控机构式码垛机器人，其特征在于，所述的第一伺服电机通过第一转动副带动回转平台实现整个机构的空间回转运动;第一直线驱动器通过第三转动副驱动整个机构的升降运动;第二直线驱动器通过第五转动副驱动机构末端的运动;末端平衡机构通过平行四边形的平行原理实现末端保持水平状态。
【文档编号】B25J9/04GK106041901SQ201610464080
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月23日
【发明人】蔡敢为, 邓承祥, 唐剑波, 任华丽, 吴承亮, 李洪汉, 叶兵
【申请人】广西大学