專利名稱：一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及搬運(yùn)碼垛機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人。
背景技術(shù)：
隨著機(jī)械自動(dòng)化水平的提高，碼垛機(jī)器人廣泛應(yīng)用于大批量工件的獲取、搬運(yùn)、碼垛、拆垛、包裝等作業(yè)中，是集機(jī)械、電子、信息、智能技術(shù)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科于一體的高新機(jī)電產(chǎn)品。碼垛機(jī)器人技術(shù)在解決勞動(dòng)力不足、提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本、降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度、改善生產(chǎn)環(huán)境等方面具有很大潛力?，F(xiàn)有的碼垛機(jī)器人多為關(guān)節(jié)型開鏈機(jī)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、動(dòng)作靈活、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，但驅(qū)動(dòng)電機(jī)安置在機(jī)器人關(guān)節(jié)上，增加了機(jī)器人的承載，剛度差、慣量大、誤差累積大，容易產(chǎn)生沖擊，使碼垛機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，碼垛準(zhǔn)確度低，難以滿足高速、重載、精確等搬運(yùn)碼垛要求。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，采用伺服電機(jī)控制，所有電機(jī)均安裝在機(jī)架上，能克服傳統(tǒng)碼垛機(jī)器人關(guān)節(jié)笨重、剛度差、慣量大、誤差累積大等不足，具有可控、可調(diào)、性能優(yōu)良、輸出柔性、機(jī)電融合的性能，并可以根據(jù)實(shí)際需要，柔性調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡，精確地實(shí)現(xiàn)手手抓定位和搬運(yùn)動(dòng)作。本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)副連接在底座上，由第一伺服電機(jī)控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)在豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。所述手臂升降機(jī)構(gòu)由大臂、小臂、第一主動(dòng)桿、第一連桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿組成，大臂一端通過(guò)第一鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第二鉸孔與小臂中端鉸接，第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第三鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第四鉸孔與第一連桿一端鉸接，第一連桿另一端通過(guò)第五鉸孔與小臂一端鉸接，第二主動(dòng)桿一端通過(guò)第六鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第七鉸孔與第二連桿一端鉸接，第二連桿另一端通過(guò)第八鉸孔與大臂中端鉸接，第一主動(dòng)桿由第二伺服電機(jī)控制，第二主動(dòng)桿由第三伺服電機(jī)控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)手臂升降機(jī)構(gòu)平面內(nèi)的升降。所述末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)包括由大臂、第一輔助連桿、三角輔助架、旋轉(zhuǎn)機(jī)架組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)和由小臂、第二輔助連桿、三角輔助架、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，第一輔助連桿一端通過(guò)第九鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第十鉸孔與三角輔助架一端鉸接，三角輔助架第二端通過(guò)第二鉸孔與大臂和小臂鉸接，三角輔助架第三端通過(guò)第十一鉸孔與第二輔助連桿鉸接，第二輔助連桿另一端通過(guò)第十二鉸孔與末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器一端鉸接，末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器另一端通過(guò)第十三鉸孔與小臂一端鉸接，兩個(gè)平等四邊形機(jī)構(gòu)串聯(lián)，使末端執(zhí)行器始終保持平動(dòng)。所述法蘭盤通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)副連接在末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器上，根據(jù)實(shí)際需要安裝不同的末端執(zhí)行器，由第四伺服電機(jī)控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)在豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型突出優(yōu)點(diǎn)在于:1、采用伺服電機(jī)控制，操作靈活，通過(guò)編程，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動(dòng)軌跡，具有較好的柔性，能精確地實(shí)現(xiàn)工作空間內(nèi)的各種搬運(yùn)碼垛動(dòng)作。2、采用兩個(gè)平等四邊形機(jī)構(gòu)串聯(lián)組成末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)，使末端執(zhí)行器始終保持平動(dòng)，工作平穩(wěn)，同時(shí)也增加了其剛度，提高了其承載能力。

圖1為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的手臂升降機(jī)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)示意圖。圖4為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的第一工作示意圖。圖5為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的第二工作示意圖。圖6為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的第三工作示意圖。圖7為本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人的第四工作示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明。本實(shí)用新型所述多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，包括底座、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、手臂升降機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)、法蘭盤。對(duì)照?qǐng)D1，所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架3通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)副2連接在底座I上，由第一伺服電機(jī)控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)在豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D1、圖2，所述手臂升降機(jī)構(gòu)由大臂10、小臂12、第一主動(dòng)桿27、第一連桿24、第二主動(dòng)桿6、第二連桿8組成，大臂10 —端通過(guò)第一鉸孔4與旋轉(zhuǎn)機(jī)架3鉸接，另一端通過(guò)第二鉸孔11與小臂12中端鉸接，第一主動(dòng)桿27 —端通過(guò)第三鉸孔28與旋轉(zhuǎn)機(jī)架3鉸接，另一端通過(guò)第四鉸孔26與第一連桿24 —端鉸接，第一連桿24另一端通過(guò)第五鉸孔22與小臂12 —端鉸接，第二主動(dòng)桿8 一端通過(guò)第六鉸孔5與旋轉(zhuǎn)機(jī)架3鉸接，另一端通過(guò)第七鉸孔7與第二連桿8 一端鉸接，第二連桿8另一端通過(guò)第八鉸孔9與大臂10中端鉸接，第一主動(dòng)桿27由第二伺服電機(jī)控制，第二主動(dòng)桿6由第三伺服電機(jī)控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)手臂升降機(jī)構(gòu)平面內(nèi)的升降。對(duì)照?qǐng)D1、圖3，所述末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)包括由大臂10、第一輔助連桿23、三角輔助架20、旋轉(zhuǎn)機(jī)架3組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)和由小臂12、第二輔助連桿18、三角輔助架20、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器16組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，第一輔助連桿23 —端通過(guò)第九鉸孔25與旋轉(zhuǎn)機(jī)架3鉸接，另一端通過(guò)第十鉸孔21與三角輔助架20 —端鉸接，三角輔助架20第二端通過(guò)第二鉸孔11與大臂10和小臂12鉸接，三角輔助架20第三端通過(guò)第十一鉸孔19與第二輔助連桿18鉸接，第二輔助連桿18另一端通過(guò)第十二鉸孔17與末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器16 —端鉸接，末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器16另一端通過(guò)第十三鉸孔13與小臂12 —端鉸接，兩個(gè)平等四邊形機(jī)構(gòu)串聯(lián)，使末端執(zhí)行器始終保持平動(dòng)。[0024]對(duì)照?qǐng)D1，所述法蘭盤14通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)副15連接在末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器16上，可根據(jù)實(shí)際需要安裝不同的末端執(zhí)行器，由第四伺服電機(jī)控制，通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)在豎直方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)照?qǐng)D4，所述一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人在第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)正前方搬運(yùn)的工作狀態(tài)示意圖。對(duì)照?qǐng)D5，所述一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人在第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)正前方遠(yuǎn)處搬運(yùn)的工作狀態(tài)示意圖。對(duì)照?qǐng)D6，所述一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人在第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)正前高出方搬運(yùn)的工作狀態(tài)示意圖。對(duì)照?qǐng)D7，所述一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人在第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、第三伺服電機(jī)和第四伺服電機(jī)的聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下實(shí)現(xiàn)正前方近處搬運(yùn)的工作狀態(tài)示意圖。
權(quán)利要求1.一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，其特征在于，包括底座、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、手臂升降機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)、法蘭盤，其結(jié)構(gòu)及連接方式為: 所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)副連接在底座上， 所述手臂升降機(jī)構(gòu)由大臂、小臂、第一主動(dòng)桿、第一連桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿組成，大臂一端通過(guò)第一鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第二鉸孔與小臂中端鉸接，第一主動(dòng)桿一端通過(guò)第三鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第四鉸孔與第一連桿一端鉸接，第一連桿另一端通過(guò)第五鉸孔與小臂一端鉸接，第二主動(dòng)桿一端通過(guò)第六鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第七鉸孔與第二連桿一端鉸接，第二連桿另一端通過(guò)第八鉸孔與大臂中端鉸接， 所述末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)包括由大臂、第一輔助連桿、三角輔助架、旋轉(zhuǎn)機(jī)架組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)和由小臂、第二輔助連桿、三角輔助架、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，第一輔助連桿一端通過(guò)第九鉸孔與旋轉(zhuǎn)機(jī)架鉸接，另一端通過(guò)第十鉸孔與三角輔助架一端鉸接，三角輔助架第二端通過(guò)第二鉸孔與大臂和小臂鉸接，三角輔助架第三端通過(guò)第十一鉸孔與第二輔助連桿鉸接，第二輔助連桿另一端通過(guò)第十二鉸孔與末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器一端鉸接，末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器另一端通過(guò)第十三鉸孔與小臂一端鉸接， 所述法蘭盤通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)副連接在末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器上，根據(jù)實(shí)際需要安裝不同的末端執(zhí)行器。
專利摘要一種多自由度可控機(jī)構(gòu)式碼垛機(jī)器人，包括底座、旋轉(zhuǎn)機(jī)架、手臂升降機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)、法蘭盤。所述旋轉(zhuǎn)機(jī)架通過(guò)旋轉(zhuǎn)副連接在底座上；所述手臂升降機(jī)構(gòu)包括大臂、小臂、第一主動(dòng)桿、第一連桿、第二主動(dòng)桿、第二連桿，各桿件通過(guò)鉸鏈相連接；所述末端執(zhí)行器平動(dòng)保持機(jī)構(gòu)包括由大臂、第一輔助連桿、三角輔助架、旋轉(zhuǎn)機(jī)架組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)和由小臂、第二輔助連桿、三角輔助架、末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器組成的平行四邊形機(jī)構(gòu)，各桿件通過(guò)鉸鏈相連接；所述法蘭盤通過(guò)旋轉(zhuǎn)副連接在末端執(zhí)行器平動(dòng)保持器上，可根據(jù)實(shí)際需要安裝不同的末端執(zhí)行器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力強(qiáng)，工作空間大，操作靈活，通過(guò)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，可以實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)控化，能夠滿足高速、重載、精確等搬運(yùn)碼垛要求，應(yīng)用前景十分廣闊。
文檔編號(hào)B25J9/06GK203003890SQ20122073111
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者蔡敢為, 李小清, 潘宇晨, 王小純 申請(qǐng)人:廣西大學(xué)