一种十三杆可控码垛机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业机器人领域，特别是一种十三杆可控码垛机构。
【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十三杆可控码垛机构，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]一种十三杆可控码垛机构，包括旋转机架、移动平台、大臂、中臂、小臂、末端执行器、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第二连杆、第二主动杆、第一连杆、第三主动杆、第三连杆以及法兰盘；
[0007]所述旋转机架通过第一旋转副连接在移动平台上；
[0008]所述大臂一端通过第一转动副连接到旋转机架上，大臂另一端通过第二复合铰链与中臂一端连接，中臂另一端通过第四复合铰链与小臂一端连接，小臂另一端通过第四转动副与末端执行器连接；所述第四连杆一端通过第十三转动副连接到旋转机架上，第四连杆另一端通过第一复合铰链与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第三复合铰链与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十六转动副与末端执行器连接；所述第一支撑杆一端连接在第二复合铰链上，第一支撑杆另一端连接在第一复合铰链上；所述第二支撑杆一端连接在第四复合铰链上，第二支撑杆另一端连接在第三复合铰链上；
[0009]所述第二连杆一端通过第八转动副连接在旋转机架上，第二连杆另一端通过第九转动副连接在中臂上，第九转动副位于第二复合铰链和第四复合铰链之间；第二主动杆一端通过第五转动副连接到旋转机架上，第二主动杆另一端通过第六转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第七转动副连接在第二连杆上；
[0010]所述第三主动杆一端通过第十转动副连接在旋转机架上，第三主动杆另一端通过第十一转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十二转动副连接在小臂上；
[0011]所述法兰盘通过第二旋转副连接在末端执行器平动保持器上。
[0012]本发明的突出优点在于
[0013]1、通过组合运动输出能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。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]4、采用三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。
【附图说明】
[0017]图1为本发明所述的十三杆可控码垛机构大臂摆动支链示意图。
[0018]图2为本发明所述的十三杆可控码垛机构实现正前方搬运的工作状态示意图。
[0019]图3为本发明所述的十三杆可控码垛机构实现正前方远处搬运的工作状态示意图。
[0020]图4为本发明所述的十三杆可控码垛机构实现正前方高处搬运的工作状态示意图。
[0021]图5为本发明所述的十三杆可控码垛机构实现正前方近处搬运的工作状态示意图。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]—种十三杆可控码垛机构，包括旋转机架3、移动平台1、大臂5、中臂14、小臂17、末端执行器21、第四连杆8、第五连杆11、第六连杆19、第一支撑杆9、第二支撑杆13、第二连杆26、第二主动杆33、第一连杆29、第三主动杆31、第三连杆25以及法兰盘24 ；
[0024]所述旋转机架3通过第一旋转副2连接在移动平台I上；
[0025]所述大臂5 —端通过第一转动副4连接到旋转机架3上，大臂5另一端通过第二复合铰链7与中臂14 一端连接，中臂14另一端通过第四复合铰链15与小臂17 —端连接，小臂17另一端通过第四转动副22与末端执行器21连接；所述第四连杆8 一端通过第十三转动副6连接到旋转机架3上，第四连杆8另一端通过第一复合铰链10与第五连杆11 一端连接，第五连杆11另一端通过第三复合铰链16与第六连杆19 一端连接，第六连杆19另一端通过第十六转动副20与末端执行器21连接；所述第一支撑杆9 一端连接在第二复合铰链7上，第一支撑杆另一端连接在第一复合铰链10上；所述第二支撑杆13 —端连接在第四复合铰链15上，第二支撑杆13另一端连接在第三复合铰链16上；
[0026]所述第二连杆26 —端通过第八转动副35连接在旋转机架3上，第二连杆26另一端通过第九转动副12连接在中臂14上，第九转动副12位于第二复合铰链7和第四复合铰链15之间；第二主动杆33 —端通过第五转动副34连接到旋转机架3上，第二主动杆33另一端通过第六转动副30与第一连杆29 —端连接，第一连杆29另一端通过第七转动副27连接在第二连杆26上；
[0027]所述第三主动杆31 —端通过第十转动副32连接在旋转机架3上，第三主动杆31另一端通过第十一转动副28与第三连杆25 —端连接，第三连杆25另一端通过第十二转动副18连接在小臂17上；
[0028]所述法兰盘24通过第二旋转副23连接在末端执行器平动保持器21上。
[0029]工作原理:
[0030]当末端执行器21运动到物件处时，通过大臂5、中臂14、小臂17、末端执行器21的组合运动，同时配合移动平台I的移动，旋转机架3的转动，实现机器人抓、取、搬运、卸料的搬运码垛作业。所述旋转机架3通过第一旋转副2连接在移动平台I上，由第一伺服电机控制，通过编程实现竖直方向的转动；所述大臂5由第二伺服电机驱动；位于第四复合铰链15与第四转动副22之间。所述法兰盘24通过第二旋转副23连接在末端执行器平动保持器21上，可根据实际需要安装不同的末端执行器，由第四伺服电机控制，通过编程实现在竖直方向的转动。
【主权项】
1.一种十三杆可控码垛机构，其特征在于，包括旋转机架、移动平台、大臂、中臂、小臂、末端执行器、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一支撑杆、第二支撑杆、第二连杆、第二主动杆、第一连杆、第三主动杆、第三连杆以及法兰盘； 所述旋转机架通过第一旋转副连接在移动平台上； 所述大臂一端通过第一转动副连接到旋转机架上，大臂另一端通过第二复合铰链与中臂一端连接，中臂另一端通过第四复合铰链与小臂一端连接，小臂另一端通过第四转动副与末端执行器连接；所述第四连杆一端通过第十三转动副连接到旋转机架上，第四连杆另一端通过第一复合铰链与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第三复合铰链与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十六转动副与末端执行器连接；所述第一支撑杆一端连接在第二复合铰链上，第一支撑杆另一端连接在第一复合铰链上；所述第二支撑杆一端连接在第四复合铰链上，第二支撑杆另一端连接在第三复合铰链上； 所述第二连杆一端通过第八转动副连接在旋转机架上，第二连杆另一端通过第九转动副连接在中臂上，第九转动副位于第二复合铰链和第四复合铰链之间；第二主动杆一端通过第五转动副连接到旋转机架上，第二主动杆另一端通过第六转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第七转动副连接在第二连杆上； 所述第三主动杆一端通过第十转动副连接在旋转机架上，第三主动杆另一端通过第十一转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第十二转动副连接在小臂上；所述法兰盘通过第二旋转副连接在末端执行器平动保持器上。
【专利摘要】一种十三杆可控码垛机构，该码垛机构的大臂一端连接到旋转机架上另一端与中臂一端连接，中臂另一端与小臂一端连接，小臂另一端与末端执行器连接；所述第四连杆一端连接到旋转机架上，第四连杆另一端与第五连杆一端连接，第五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；第一支撑杆一端连接在第二复合铰链上另一端连接在第一复合铰链上；第二支撑杆一端连接在第四复合铰链上另一端连接在第三复合铰链上；所述第二连杆一端连接在旋转机架上另一端连接在中臂上，第二主动杆一端连接到旋转机架上另一端与第一连杆一端连接，第一连杆另一端连接在第二连杆上。本发明采用三个平等四边形机构使末端执行器始终保持平，承载能力大。
【IPC分类】B65G61-00
【公开号】CN104627690
【申请号】CN201410826309
【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20日
【申请日】2014年12月25日