具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的制作方法
【專利摘要】具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人，包括多個并聯(lián)機構閉環(huán)執(zhí)行機構子鏈和一個串聯(lián)的執(zhí)行機構主鏈。所述的機構閉環(huán)子鏈可控制主鏈連桿在四桿機構閉環(huán)子鏈所在平面內運動，多個并聯(lián)連桿子鏈和機身的運動可實現(xiàn)動平臺的空間運動。本發(fā)明通過四個閉環(huán)子鏈和機身的合成運動實現(xiàn)控制，通過多個連桿與機身的連接，從而實現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運動，末端執(zhí)行器運動慣量小，動力學性能好，可靠性高，機構具有結構緊湊，控制簡單的優(yōu)點，桿件能做成輕桿，并且機構的工作空間大，使機構重心后移，保持機構平衡，能作用于更多的場合。
【專利說明】具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人領域，特別是具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人。 【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人具有結構簡單、成本低、工作空間大等優(yōu)點，相對而言串聯(lián)機器人剛度低，不能應用于高速，大承載的場合；并聯(lián)機器人和傳統(tǒng)的串聯(lián)機器人相比較，具有無累積誤差、精度較高、結構緊湊、承載能力大、剛度高且末端執(zhí)行器慣性小等特點，驅動裝置可置于定平臺上或接近定平臺的位置，這樣運動部分重量輕，速度高，動態(tài)響應好；但是并聯(lián)機器人的明顯缺點是工作空間小和結構復雜。工程上現(xiàn)有的帶有局部閉鏈的操作機如M0T0MAN-K10并沒有解決工業(yè)機器人存在的問題，而含有對稱機構式的閉環(huán)子鏈的并聯(lián)機器人的性能比一般的并聯(lián)機構更加優(yōu)越，具有工作空間大、剛度高、承載能力強、慣量小和末端執(zhí)行器精度高等優(yōu)點，能應用在焊接、噴涂、搬運、裝卸、裝配、碼垛等復雜作業(yè)中，有效的的提高勞動效率，在產品質量和穩(wěn)定性方面有很大提高。采用圓柱坐標型和關節(jié)坐標型的機械手能有效而快捷的對末端機構進行控制，并且這種機構結構剛度好、機械傳動精度高、工作空間大、機械傳動損耗小、無累積誤差能輸出較大的動力，具有有良好的控制功能。此含并聯(lián)閉環(huán)子鏈的機器人采用間接驅動方式，還能有效的減小驅動關節(jié)所需要的力矩。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人，解決傳統(tǒng)串聯(lián)機器人關于所需力矩大，剛度低和工作空間小的缺點。
[0004]本發(fā)明通過以下技術方案達到上述目的:具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人，其結構和連接方式為:
[0005]所述執(zhí)行機構鏈由機身2、第一連桿3、第二連桿5、第三連桿21、第四連桿19、第五連桿18、第六連桿16、第七連桿29、第八連桿7、第九連桿15、第十連桿11、第十一連桿12、第十二連桿23、第十三連桿24、第十四連桿26、末端執(zhí)行器28及機架1連接而成，機身2第一個連接端30通過第一轉動副30連接在機架1上，機身1通過第一轉動副30驅動，第一轉動副30通過電機驅動，機身1第二個連接端31通過第二轉動副31與第一連桿3 —端連接，第一連桿3通過第二轉動副31驅動，第一連桿3另一端通過第三轉動副4與第二連桿5第一個連接端4連接，第二連桿5第二個連接端4通過第四轉動副4與第三連桿21 —端連接，第三連桿21另一端通過第五轉動副20與第四連桿19第一個連接端20連接，第四連桿19第二個連接端37通過第六轉動副37與第五連桿18 —端連接，第五連桿18另一端通過第七轉動副17與第六連桿16 —端連接，第六連桿16另一端通過第八轉動副34與第七連桿29第五個連接端34和第九連桿15第一個連接端34連接，第七連桿29第三個連接端22通過第九轉動副22與第四連桿19第三個連接端19連接，第七連桿29第二個連接端30通過第十轉動副30與機身2第三個連接端30連接，第七連桿29第一個連接端8通過第十一轉動副8與第二連桿5第三個連接端8連接，第七連桿29第四個連接端33通過第十二轉動副33與第八7第一個連接33連接，第八連桿7第二個連接端33通過第十三轉動副9與第十連桿11連接，第十連桿11另一端通過第十四轉動副13與第九連桿15第二個連接端13連接，第八連桿7第三個連接端10通過第十五轉動副10與第—^一連桿12連接，第十一連桿12另一端通過第十六轉動副14與第九連桿15第三個連接端14連接，第九連桿15第四個連接端35通過剛性連接與第十二連桿23 —端連接，第十二連桿23另一端通過第十七轉動副36與第十三連桿24 —端連接，第十二連桿23通過第十七轉動副36驅動，第十七轉動副36通過電機驅動，第十三連桿24另一端通過第十八轉動副25與第十四連桿26 —端連接，第十三連桿24通過第十八轉動25副驅動，第十八轉動副25通過電機驅動，第十四連桿26另一端通過第十九轉動副27與末端執(zhí)行器28連接，末端執(zhí)行器28通過第十九轉動副27驅動，第十九轉動副27通過電機驅動，
[0006]所述第一轉動副垂直于機架，第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副、第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第十一轉動副、第十二轉動副、第十三轉動副、第十四轉動副、第十五轉動副和第十六轉動副旋轉軸線相互平行。
[0007]本發(fā)明的突出優(yōu)點在于:
[0008]1、通過兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈，提高了機器人機構的剛度，并且閉環(huán)子鏈機構式的設計大大提高機器人的工作空間，能避免機構的死點位置，微調裝置能使機器人的作用范圍更大，并且能使機構更好的保持平衡；
[0009]2、與傳統(tǒng)的電機是安裝在每個關節(jié)處的工業(yè)機器人相比，機構通過兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈連接的機器人的電機是安裝在四桿機構關節(jié)上，通過四桿機構上的運動副驅動閉環(huán)鏈運動，從而間接驅動末端連桿，使末端執(zhí)行器的活動度和活動空間更大，能減小能動力矩；
[0010]3、與同類 型的機器人機構相比較，相同功率下做的功更多；
[0011]4、電機安裝在第五連桿的后面，降低了整個機構的重心，而且可以安裝功率較大的電機在機構上，使末端執(zhí)行器可以適應在焊接、噴涂、搬運、裝卸、裝配、碼垛等復雜作業(yè)中；
[0012]5、機器人機構在末端執(zhí)行器由機構式控制，能使精度更高；
[0013]6、機構式機構與末端執(zhí)行之間用一個帶鉸鏈的連桿和末端執(zhí)行器連接，使執(zhí)行器靈活度更高，工作空間比以往的機器人更大，而且?guī)сq鏈的連桿做成輕桿，可以使整個機構動力性能更好且易于控制，可以使末端執(zhí)行器在小范圍內轉動360度周角，使機構能適用于更多場合；
[0014]7、在兩個并聯(lián)閉環(huán)子鏈上，桿件做成輕桿，機構運動慣量小，動力學性能好；
[0015]8、機構上的微調裝置與傳統(tǒng)的帶有局部閉鏈的操作機相比，重心集中在微調裝置上，機構平衡性好，能使機器人機構承受更大的力和力矩；
[0016]9、六個自由度使機構能應用于更多場合；
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第一結構示意圖。
[0018]圖2為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的機身結構示意圖。
[0019]圖3為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第二連桿示意圖。
[0020]圖4為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第七連桿示意圖。[0021]圖5為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第八連桿示意圖。
[0022]圖6為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第九連桿示意圖。
[0023]圖7為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第十三連桿示意圖。
[0024]圖8為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第十四連桿示意圖。
[0025]圖9為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的機構連接意圖。
[0026]圖10為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第一工作示意圖。
[0027]圖11為本發(fā)明所述具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人的第二工作示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。
[0029]對照圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人，其結構和連接方式為:
[0030]所述執(zhí)行機構鏈由機身2、第一連桿3、第二連桿5、第三連桿21、第四連桿19、第五連桿18、第六連桿16、第七連桿29、第八連桿7、第九連桿15、第十連桿11、第十一連桿12、第十二連桿23、第十三連桿24、第十四連桿26、末端執(zhí)行器28及機架1連接而成，機身2第一個連接端30通過第一轉動副30連接在機架1上，機身1通過第一轉動副30驅動，第一轉動副30通過電機驅動，機身1第二個連接端31通過第二轉動副31與第一連桿3 —端連接，第一連桿3通過第二轉動副31驅動，第一連桿3另一端通過第三轉動副4與第二連桿5第一個連接端4連接，第二連桿5第二個連接端4通過第四轉動副4與第三連桿21 —端連接，第三連桿21另一端通過第五 轉動副20與第四連桿19第一個連接端20連接，第四連桿19第二個連接端37通過第六轉動副37與第五連桿18 —端連接，第五連桿18另一端通過第七轉動副17與第六連桿16 —端連接，第六連桿16另一端通過第八轉動副34與第七連桿29第五個連接端34和第九連桿15第一個連接端34連接，第七連桿29第三個連接端22通過第九轉動副22與第四連桿19第三個連接端19連接，第七連桿29第二個連接端30通過第十轉動副30與機身2第三個連接端30連接，第七連桿29第一個連接端8通過第十一轉動副8與第二連桿5第三個連接端8連接，第七連桿29第四個連接端33通過第十二轉動副33與第八7第一個連接33連接，第八連桿7第二個連接端33通過第十三轉動副9與第十連桿11連接，第十連桿11另一端通過第十四轉動副13與第九連桿15第二個連接端13連接，第八連桿7第三個連接端10通過第十五轉動副10與第—^一連桿12連接，第十一連桿12另一端通過第十六轉動副14與第九連桿15第三個連接端14連接，第九連桿15第四個連接端35通過剛性連接與第十二連桿23 —端連接，第十二連桿23另一端通過第十七轉動副36與第十三連桿24 —端連接，第十二連桿23通過第十七轉動副36驅動，第十七轉動副36通過電機驅動，第十三連桿24另一端通過第十八轉動副25與第十四連桿26 —端連接，第十三連桿24通過第十八轉動25副驅動，第十八轉動副25通過電機驅動，第十四連桿26另一端通過第十九轉動副27與末端執(zhí)行器28連接，末端執(zhí)行器28通過第十九轉動副27驅動，第十九轉動副27通過電機驅動，
[0031]所述第一轉動副垂直于機架，第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副、第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第十一轉動副、第十二轉動副、第十三轉動副、第十四轉動副、第十五轉動副和第十六轉動副旋轉軸線相互平行。[0032]對照圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，機身和第一連桿在所在平面內的運動可實現(xiàn)末端執(zhí)行器的空間運動。
【權利要求】
1.具有多個閉環(huán)子鏈的碼垛機器人，其結構和連接方式為:所述執(zhí)行機構鏈由機身、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿、第十連桿、第十一連桿、第十二連桿、第十三連桿、第十四連桿、末端執(zhí)行器及機架連接而成，機身第一個連接端通過第一轉動副連接在機架上，機身通過第一轉動副驅動，第一轉動副通過電機驅動，機身第二個連接端通過第二轉動副與第一連桿一端連接，第一連桿通過第二轉動副驅動，第一連桿另一端通過第三轉動副與第二連桿第一個連接端連接，第二連桿第二個連接端通過第四轉動副與第三連桿一端連接，第三連桿另一端通過第五轉動副與第四連桿第一個連接端連接，第四連桿第二個連接端通過第六轉動副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端通過第七轉動副與第六連桿一端連接，第六連桿另一端通過第八轉動副與第七連桿第五個連接端和第九連桿第一個連接端連接，第七連桿第三個連接端通過第九轉動副與第四連桿第三個連接端連接，第七連桿第二個連接端通過第十轉動副與機身第三個連接端連接，第七連桿第一個連接端通過第十一轉動副與第二連桿第三個連接端連接，第七連桿第四個連接端通過第十二轉動副與第八連桿第一個連接端連接，第八連桿第二個連接端通過第十三轉動副與第十連桿連接，第十連桿另一端通過第十四轉動副與第九連桿第二個連接端連接，第八連桿第三個連接端通過第十五轉動副與第十一連桿連接，第十一連桿另一端通過第十六轉動副與第九連桿第三個連接端連接，第九連桿第四個連接端通過剛性連接與第十二連桿11 一端連接，第十二連桿另一端通過第十七轉動副與第十三連桿一端連接，第十二連桿通過第十七轉動副驅動，第十七轉動副通過電機驅動，第十三連桿另一端通過第十八轉動副與第十四連桿一端連接，第十三連桿通過第十八轉動副驅動，第十八轉動副通過電機驅動，第十四連桿另一端通過第十九轉動副與末端執(zhí)行器連接，末端執(zhí)行器通過第十九轉動副驅動，第十九轉動副通過電機驅動，所述第一轉動副垂直于機架，第二轉動副、第三轉動副、第四轉動副、第五轉動副、第六轉動副、第七轉動副、第八轉動副、第九轉動副、第十轉動副、第十一轉動副、第十二轉動副、第十三轉動副、第十四轉動副、第十五轉動副和第十六轉動副旋轉軸線相互平行。
【文檔編號】B25J9/06GK103722551SQ201310692300
【公開日】2014年4月16日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權日:2013年12月17日
【發(fā)明者】蔡敢為, 胥剛, 黃院星, 張 林, 高德中, 于騰, 呂姍姍, 丁侃 申請人:廣西大學