平面二自由度机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种机器人。
【背景技术】
[0002]目前流水线的快速分拣，主要由串联关节机器人，delta机器人，和直坐标机械手。串联关节机器人控制方式简单，但电机以及减速机在关节处，增加了运动惯量，导致速度较慢。Delta机器人速度快，但控制算法正解容易，逆解困难，而在在delta机器人的控制器中用的是逆解，导致算法复杂对计算机要求较高。而直坐标机械手同样存在驱动电机和减速机随运动部件运动增加惯量的问题。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型为了克服以上技术的不足，提供了一种运动速度快、控制简单的平面二自由度机器人。
[0004]本实用新型克服其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]本平面二自由度机器人，包括:
[0006]支架板，其设置于流水线上方，且其与流水线的运行方向正交设置；
[0007]伺服电机I以及伺服电机II，其安装于支架板上；
[0008]连杆I，其一端固定于伺服电机I输出轴上，其另一端与连杆II的上端铰接安装；
[0009]连杆III，其上端转动套装于伺服电机I输出轴上；
[0010]连杆IV，其呈“V”字形，其一顶端与连杆II的下端铰接安装，其另一顶端与连杆V的上端铰接安装，其底端分别与连杆III的下端以及连杆VI的上端铰接安装；
[0011]连杆VII，其一端铰接安装于伺服电机II输出轴上，其另一端与连杆X的上端铰接安装；
[0012]动平台，其下端安装有端拾器，其与连杆X的下端铰接安装；
[0013]所述连杆1、连杆I1、连杆III与连杆IV的一斜边构成平行四边形结构，所述连杆IV的另一斜边、连杆V、连杆VI与连杆X构成平行四边形结构，所述动平台通过水平控制机构使其始终与水平面相平行。
[0014]上述水平控制机构包括连杆麗、呈“V”字形的连杆IX以及连杆XI，所述连杆VID其上端铰接安装于支架板上，所述连杆IX的一顶端与连杆VID的下端铰接安装，其另一顶端与连杆的另一顶端铰接安装，所述连杆IX的底端分别与连杆VII的下端以及连杆X的上端铰接安装，所述连杆XI的下端铰接安装于动平台上，所述连杆VI1、连杆VID与连杆IX的一斜边构成平行四边形结构，所述连杆连杆IX的另一斜边、连杆X、连杆XI与动平台构成平行四边形结构。
[0015]本实用新型的有益效果是:连杆VE与连杆X组成了二自由度平面连杆机构，可以使动平台在工作区间内达到平面内的任意点，因此实现了控制端拾器对流水线上的物品快速抓放。由于采用连杆机构因此重量轻相对于串联关节机器人提高了运动速度。而相对于delta机器人由于通过伺服电机转角与连杆机构之间的线性关系，使得控制算法变得简单，对计算机要求降低。
【附图说明】
[0016]图1为本实用新型的立体结构示意图；
[0017]图2为本实用新型的机构运动简图；
[0018]图中，1.支架板2.伺服电机I 3.伺服电机II 4.连杆I 5.连杆II 6.连杆III
7.连杆IV 8.连杆V 9.连杆VI 10.连杆VE 11.连杆VID 12.连杆IX 13.连杆X 14.连杆XI 15.动平台。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图1、附图2对本实用新型做进一步说明。
[0020]如附图1所示，本平面二自由度机器人，包括:支架板1，其设置于流水线上方，且其与流水线的运行方向正交设置；伺服电机I 2以及伺服电机II 3，其安装于支架板I上；连杆I 4，其一端固定于伺服电机I 2输出轴上，其另一端与连杆II 5的上端铰接安装；连杆III 6，其上端转动套装于伺服电机I 2输出轴上；连杆IV 7，其呈“V”字形，其一顶端与连杆II 5的下端铰接安装，其另一顶端与连杆V 8的上端铰接安装，其底端分别与连杆
III6的下端以及连杆VI 9的上端铰接安装；连杆VE 10，其一端铰接安装于伺服电机II 3输出轴上，其另一端与连杆X 13的上端铰接安装；动平台15，其下端安装有端拾器，其与连杆X 13的下端铰接安装；连杆I 4、连杆II 5、连杆III 6与连杆IV 7的一斜边构成平行四边形结构，连杆IV 7的另一斜边、连杆V 8、连杆VI 9与连杆X 13构成平行四边形结构，动平台15通过水平控制机构使其始终与水平面相平行。如附图2所示，连杆I 4与水平面的夹角al，连杆IV 7的两斜边与水平面的夹角分别为a2和a3，连杆VE 10与水平面的夹角为a5，连杆X 13与水平面的夹角为a4。由于连杆I 4、连杆II 5、连杆III 6与连杆
IV7的一斜边构成平行四边形结构，因此al=a2，连杆IV 7的两个斜边之间的夹角为a6，a2+a3=a6o所以，a3= a6_a2=a6_al，由于连杆IV 7的另一斜边、连杆V 8、连杆VI 9与连杆X 13构成平行四边形结构，因此a4=a6_al。由于a6角度是固定不变的，所以伺服电机I2转动控制了 a4的大小，而伺服电机II 3的转动控制了 a5的大小。连杆VE 10与连杆X13组成了二自由度平面连杆机构，可以使动平台15在工作区间内达到平面内的任意点，因此实现了控制端拾器对流水线上的物品快速抓放。由于采用连杆机构因此重量轻相对于串联关节机器人提高了运动速度。而相对于delta机器人由于通过伺服电机转角与连杆机构之间的线性关系，使得控制算法变得简单，对计算机要求降低。
[0021]以下举例说明运动轨迹:
[0022]如果要使动平台15与连杆X 13的铰接点水平右移，那么a5增大，a4也增大，即伺服电机I 2驱动连杆I 4以及伺服电机II 3驱动连杆VE 10都逆时针转动。此时即实现驱动活动平台15水平右移。
[0023]如果要使动平台15与连杆X 13的铰接点水平左移，那么a5减小，a4减小，即伺服电机I 2驱动连杆I 4以及伺服电机II 3驱动连杆YE 10都顺时针转动。此时即实现驱动活动平台15水平左移。
[0024]如果要使动平台15与连杆X 13的铰接点向上移动，那么a5增大，a4减小，即伺服电机I 2驱动连杆I 4顺时针转动，伺服电机II 3驱动连杆VE 10逆时针转动。此时即实现驱动活动平台15向上移动。
[0025]如果要使动平台15与连杆X 13的铰接点向下移动，即伺服电机I 2驱动连杆I4逆时针转动，伺服电机II 3驱动连杆VE 10顺时针转动。此时即实现驱动活动平台15向下移动。
[0026]水平控制机构包括连杆VID 11、呈“V”字形的连杆IX 12以及连杆XI 14，连杆VID11其上端铰接安装于支架板I上，连杆IX 12的一顶端与连杆VID 11的下端铰接安装，其另一顶端与连杆XI 14的另一顶端铰接安装，连杆IX 12的底端分别与连杆VE 10的下端以及连杆X 13的上端铰接安装，连杆XI 14的下端铰接安装于动平台15上，连杆VE 10、连杆VID11与连杆IX 12的一斜边构成平行四边形结构，连杆连杆IX的另一斜边、连杆X 13、连杆XI 14与动平台15构成平行四边形结构。因此通过构建的两个平行四边形结构可以通过连杆XI 14控制动平台15的角度，确保动平台15始终在移动过程中保持与水平面平行，结构简单，运行可靠。
【主权项】
1.一种平面二自由度机器人，其特征在于:包括 支架板(1)，其设置于流水线上方，且其与流水线的运行方向正交设置； 伺服电机1(2)以及伺服电机II (3)，其安装于支架板(I)上； 连杆I (4)，其一端固定于伺服电机I (2)输出轴上，其另一端与连杆II (5)的上端铰接安装； 连杆111(6)，其上端转动套装于伺服电机I (2)输出轴上； 连杆IV (7)，其呈“V”字形，其一顶端与连杆II (5)的下端铰接安装，其另一顶端与连杆V (8)的上端铰接安装，其底端分别与连杆111(6)的下端以及连杆VK9)的上端铰接安装； 连杆VE(1)，其一端铰接安装于伺服电机II (3)输出轴上，其另一端与连杆X (13)的上端铰接安装； 动平台(15)，其下端安装有端拾器，其与连杆X (13)的下端铰接安装； 所述连杆I (4)、连杆II (5)、连杆III(6)与连杆IV(7)的一斜边构成平行四边形结构，所述连杆IV(7)的另一斜边、连杆V (8)、连杆VK9)与连杆X (13)构成平行四边形结构，所述动平台(15)通过水平控制机构使其始终与水平面相平行。
2.根据权利要求1所述的平面二自由度机器人，其特征在于:所述水平控制机构包括连杆VID (11 )、呈“V”字形的连杆IX (12)以及连杆XI (14)，所述连杆VID (11)其上端铰接安装于支架板(I)上，所述连杆IX (12)的一顶端与连杆VID(11)的下端铰接安装，其另一顶端与连杆XK14)的另一顶端铰接安装，所述连杆IX(12)的底端分别与连杆VE(10)的下端以及连杆X (13)的上端铰接安装，所述连杆XI (14)的下端铰接安装于动平台(15)上，所述连杆VE(1)、连杆VDK11)与连杆IX (12)的一斜边构成平行四边形结构，所述连杆连杆IX的另一斜边、连杆X (13)、连杆XI (14)与动平台(15)构成平行四边形结构。
【专利摘要】本平面二自由度机器人，包括：支架板、伺服电机Ⅰ以及伺服电机Ⅱ、连杆Ⅰ，连杆Ⅰ、连杆Ⅱ、连杆Ⅲ与连杆Ⅳ的一斜边构成平行四边形结构，连杆Ⅳ的另一斜边、连杆Ⅴ、连杆Ⅵ与连杆Ⅹ构成平行四边形结构。连杆Ⅶ与连杆Ⅹ组成了二自由度平面连杆机构，可以使动平台在工作区间内达到平面内的任意点，因此实现了控制端拾器对流水线上的物品快速抓放。由于采用连杆机构因此重量轻相对于串联关节机器人提高了运动速度。而相对于delta机器人由于通过伺服电机转角与连杆机构之间的线性关系，使得控制算法变得简单，对计算机要求降低。
【IPC分类】B25J9-00
【公开号】CN204414095
【申请号】CN201420751288
【发明人】单东日, 高成敏
【申请人】齐鲁工业大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年12月4日