三自由度混联式全向移动搬运机器人的制作方法_3

文档序号:9699403阅读:来源:国知局
工作臂提供动力的左电机、右电机均安装在固定平台上,第一支链、第二支链、第三支链与第四支链的各运动关节均无动力,增加机器人的刚度,提高承载能力;并联工作臂与升降装置的左右回转运动由安装在车架上的主回转装置驱动,实现了夹持器的高刚度、高负载和高精度的作业功能。所述的夹持器既可实现绕升降丝杠轴线的大幅回转运动、沿着垂直方向的升降运动和绕任意水平轴线的转动,又可实现绕末端从动齿轮轴轴线的转动;在全向移动底盘的作用下,本发明还可以在行走地面上实现前进、后退、向左转动和向右转动;而且本发明中的左行走轮、右行走轮、前换向轮和后换向轮均采用三排全向轮,使本发明在行走过程中运动更平稳,行走时从动轮相互之间无死区,且对较差路况的适应能力更强。除全向移动底盘的运动之外,本发明的本体有六个活动度,具有空间一平移两转动共三个独立运动自由度,夹持器的运动灵活性高,操作空间大,满足搬运机器人多自由度、高灵活性和多姿态的搬运要求。本发明的车架采用椭圆形结构,前换向轮与后换向轮之间的间距较小,便于夹持器的作业;左行走轮与右行走轮之间的间距较大,在夹持器完成夹持任务后向左或向右转动90°后再执行行走或转向任务,即可在很大程度上提高搬运机器人在行走过程中的抗倾覆能力,提高搬运机器人运动的平稳性。
[0027]本发明的有益效果是,与现有的技术相比,本发明的本体采用混联式结构,具有刚度高、承载能力强、运动精度高和作业空间大等优点;夹持器有六个活动度,具有一平移两转动共三个独立运动自由度,运动灵活性高;本发明的三驱动式全向移动底盘,可实现方便的执行前进、后退、向左或向右转动等行走任务,结构设计合理,抗倾覆能力强。此外,本发明还具有结构紧凑、操控方便等特点。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的总体结构示意图;
[0029]图2为本发明拆除波纹防尘管、固定套管和回转罩后的结构示意图;
[0030]图3为本发明的全向移动底盘的结构示意图;
[0031 ]图4为本发明的主回转装置的装配示意图;
[0032]图5为本发明的并联工作臂的结构示意图;
[0033]图6为本发明的夹持器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0034]为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例和图示,进一步阐述本发明。
[0035]如图1和图2所示,一种三自由度混联式全向移动搬运机器人,包括全向移动底盘1、主回转装置2、升降装置3、并联工作臂4、末端回转装置5和夹持器6。其中,所述的升降装置3位于全向移动底盘1的正上方,且通过主回转装置2与全向移动底盘1相连接;所述的并联工作臂4位于升降装置3的一侧,且其上端固定在升降装置3的顶部,所述的并联工作臂4的下端通过末端回转装置5与夹持器6相连接。
[0036]如图1、图2和图3所示,用于承载及移动行走的全向移动底盘1包括车架11、行走装置12、前换向装置13和后换向装置14。其中,所述的车架11呈椭圆形结构,用于安装主回转装置2、行走装置12、前换向装置13和后换向装置14;所述的行走装置12用于驱动全向移动底盘1行走,所述的行走装置12布置在车架11的椭圆短轴线上,且位于车架11的下方;所述的前换向装置13、后换向装置14布置在车架11的椭圆长轴线上,且位于车架11的下方,用于实现全向移动底盘1向左或向右转向。
[0037]如图1、图2、图3和图4所示,所述的行走装置12包括左行走轮121、右行走轮122、行走减速电机123和驱动轴124。其中,所述的左行走轮121、右行走轮122分别位于车架11的左右两侧,且与驱动轴124均通过花键相连接;所述的行走减速电机123通过螺栓固定安装在车架11的底部,用于为左行走轮121、右行走轮122提供驱动动力,且行走减速电机123的输出端为花键孔输出结构;所述的驱动轴124与行走减速电机123的输出端通过花键相连接,所述的驱动轴124位于车架11的椭圆短轴线上,且通过轴承座固定安装在车架11上。
[0038]如图1、图2、图3和图4所示,所述的前换向装置13包括前换向电机131和前换向轮132。所述的前换向轮132通过轴承座与车架11相连接,且前换向轮132的驱动轴与前换向电机131的输出端通过花键相连接;所述的前换向电机131通过螺钉固定安装在车架11的底部,为前换向轮132提供换向的动力。所述的后换向装置14包括后换向电机141和后换向轮142。所述的后换向轮142通过轴承座与车架11相连接,且后换向轮142的驱动轴与后换向电机141的输出端通过花键相连接;所述的后换向电机141通过螺钉固定安装在车架11的底部,为后换向轮142提供换向的动力。所述的前换向电机131、后换向电机141均为同轴式减速电机。
[0039]如图1、图2、图3和图4所示,所述的左行走轮121、右行走轮122、前换向轮132和后换向轮142均为三排全向轮,且在所述的左行走轮121、右行走轮122、前换向轮132和后换向轮142的轮毂上均设有三排交错布置的轮毂齿15和从动轮16。
[0040]如图1、图2、图3和图4所示,所述的主回转装置2用于驱动升降装置3及安装在升降装置3顶部的并联工作臂4向左或向右转动,所述的主回转装置2包括回转减速电机21、回转驱动齿轮22、回转从动齿轮轴23、圆柱滚子轴承24、滚子止推轴承25、轴承端盖26和回转罩27。其中,所述的回转减速电机21通过螺钉固定安装在车架11的底部,为回转驱动齿轮22提供回转动力;所述的回转驱动齿轮22安装在回转减速电机21的输出轴上,且与回转减速电机21的输出轴通过平键相连接;所述的回转从动齿轮轴23通过两个圆柱滚子轴承24、一个滚子止推轴承25与车架11相连接,所述的回转从动齿轮轴23顶部的从动齿轮与回转驱动齿轮22相啮合;所述的滚子止推轴承25位于圆柱滚子轴承24的下方,且通过轴承端盖26固定在车架11内,所述的轴承端盖26通过螺钉固定安装在车架11的底部;起保护与防尘作用的回转罩27套安装在回转驱动齿轮22、回转从动齿轮轴23的外部,且通过螺钉与车架11相固连。
[0041]如图1、图2和图5所示,所述的并联工作臂4用于支撑末端回转装置5和夹持器6并调节末端回转装置5和夹持器6的工作姿态,所述的并联工作臂4包括固定平台41、左丝杠模块42、右丝杠模块43、第一支链44、第二支链45、第三支链46、第四支链47和运动平台48。其中,所述的固定平台41固定安装在升降装置3的顶部,左丝杠模块42与右丝杠模块43对称布置在固定平台41的下方;所述的第一支链44、第二支链45的上端与左丝杠模块42通过螺旋副相连接,第一支链44、第二支链45的下端与运动平台48相固连;所述的第三支链46、第四支链47的上端与右丝杠模块43通过螺旋副相连接,第三支链46、第四支链47的下端与运动平台48相固连。
[0042]如图1、图2和图5所示,所述的左丝杠模块42包括左电机421、左双螺旋丝杠422和左轴承座423,用于调节第一支链44与第二支链45的上端间距。用于为左双螺旋丝杠422提供动力的左电机421通过螺钉固定在固定平台41的下方,且与左双螺旋丝杠422通过联轴器相连接,所述的左双螺旋丝杠422两端均通过左轴承座423固定安装在固定平台41的下方。所述的右丝杠模块43包括右电机431、右双螺旋丝杠432和右轴承座433,用于为右双螺旋丝杠432提供动力的右电机431通过螺钉固定在固定平台41的下方,且与右双螺旋丝杠432通过联轴器相连接,所述的右双螺旋丝杠432两端均通过右轴承座433固定安装在固定平台41的下方。所述的左双螺旋丝杠422、右双螺旋丝杠432的前端均为左旋螺纹,所述的左双螺旋丝杠422、右双螺旋丝杠432的后端均为右旋螺纹。
[0043]如图1、图2和图5所示,所述的第一支链44由第一滑块螺母441、第一转动副442、第一连杆443和第一万向节组成444。其中,第一滑块螺母441与左双螺
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