本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有滾珠絲杠動(dòng)平臺(tái)的七自由度搬運(yùn)機(jī)器人。

背景技術(shù)：
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輕工、醫(yī)藥、食品和電子等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝，特別是在物料搬運(yùn)、機(jī)床上下料等這種重復(fù)、枯燥、危險(xiǎn)性尤為突出工作中，為了減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，在作業(yè)工序中往往需要在空間中安置重復(fù)性工作的作業(yè)機(jī)械人。當(dāng)下主流的并聯(lián)機(jī)器人多為三自由度或者四自由度的機(jī)器人，其活動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)不夠靈活，工作空間往往只是一個(gè)厚度不大的蘑菇形空間，末端件的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍一般只在60°左右，且三自由度或者四自由度的并聯(lián)機(jī)器人難以承擔(dān)如焊接等復(fù)雜工作，其應(yīng)用的范圍較??；而六自由度并聯(lián)機(jī)器人在實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程中，由于結(jié)構(gòu)等問題，其末端件的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍一般很小，只在40°左右，其應(yīng)用范圍受到限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種含有滾珠絲杠動(dòng)平臺(tái)的七自由度搬運(yùn)機(jī)器人，該機(jī)器人機(jī)構(gòu)是基于六軸delta機(jī)器人而發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)的機(jī)器人機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明所提供的一種含有滾珠絲杠動(dòng)平臺(tái)的七自由度搬運(yùn)機(jī)器人包括機(jī)架1、第一支鏈12、第二支鏈13、第三支鏈14及動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)；所述第一支鏈12、第二支鏈13及所述第三支鏈14均布在所述機(jī)架1上，所述第一支鏈12、第二支鏈13及所述第三支鏈14之間相隔120°；所述第一支鏈12包括大主動(dòng)臂2、小主動(dòng)臂4、主動(dòng)臂連桿3、襯架11、第一從動(dòng)臂15a及第二從動(dòng)臂15b，所述襯架11的上端部、中部及下端部分別設(shè)有鉸接位，所述大主動(dòng)臂2與所述小主動(dòng)臂4同心安裝，所述大主動(dòng)臂2、小主動(dòng)臂4、主動(dòng)臂連桿3及所述襯架11通過運(yùn)動(dòng)副連接形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，從而保證機(jī)構(gòu)的位姿精度；所述大主動(dòng)臂2的一端與第一驅(qū)動(dòng)裝置5的輸出軸相連接，所述大主動(dòng)臂2的另一端與所述襯架11中部通過鉸鏈相連接，所述小主動(dòng)臂4的一端與第二驅(qū)動(dòng)裝置6的輸出軸相連，所述小主動(dòng)臂4的另一端與所述主動(dòng)臂連桿3的一端通過球軸承相連，所述主動(dòng)臂連桿3的另一端通過球軸承與所述襯架11上端相連接，所述第一從動(dòng)臂15a與所述第二從動(dòng)臂15b對(duì)稱安裝于所述襯架11的兩側(cè)，所述第一從動(dòng)臂15a及所述第二從動(dòng)臂15b的上端與所述襯架11的下端部通過虎克鉸相連接，所述第一從動(dòng)臂15a及所述第二從動(dòng)臂15b的下端與所述動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)中的上動(dòng)平臺(tái)16通過虎克鉸相連接；所述第二支鏈13及所述第三支鏈14的結(jié)構(gòu)與所述第一支鏈12相同。所述第一從動(dòng)臂15a的長度與所述第二從動(dòng)臂15b的長度相同。

所述動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)包括上動(dòng)平臺(tái)16、第七驅(qū)動(dòng)裝置25、同步帶18、同步帶輪17、絲杠螺母19、絲杠20、末端執(zhí)行件21、第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b、絲杠連桿22及下動(dòng)平臺(tái)24；所述上動(dòng)平臺(tái)16與所述下動(dòng)平臺(tái)24通過所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b及所述絲杠20連接，所述上動(dòng)平臺(tái)16通過第二虎克鉸27、第三虎克鉸28與所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a及所述第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b的上端相連接；所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a及所述第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b的下端通過球鉸30與所述下動(dòng)平臺(tái)24相連接；所述絲杠螺母19固接在所述上動(dòng)平臺(tái)16上，所述絲杠20與所述絲杠螺母19配合，所述絲杠20上端連接同步帶輪17，所述同步帶輪17與所述同步帶18的一端相配合，所述同步帶18的另一端與第七驅(qū)動(dòng)裝置25的輸出軸相連，所述第七驅(qū)動(dòng)裝置25處于所述上動(dòng)平臺(tái)16的中心位置上，所述第七驅(qū)動(dòng)裝置25安裝在電機(jī)支座26上；所述絲杠20下端連接所述末端執(zhí)行件21的上端，所述末端執(zhí)行件21的下端通過螺紋與所述絲杠連桿22的上端連接，所述絲杠連桿22的下端通過第一虎克鉸23與所述下動(dòng)平臺(tái)24相連。

本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

1、本發(fā)明的大主動(dòng)臂與小主動(dòng)臂同心安裝，同時(shí)小主動(dòng)臂、襯架、主動(dòng)臂連桿三者保持平行。從而使得大主動(dòng)臂、小主動(dòng)臂、主動(dòng)臂連桿、襯架形成一個(gè)并聯(lián)閉環(huán)的空間五桿機(jī)構(gòu)。從軸向看，大主動(dòng)臂、小主動(dòng)臂、主動(dòng)臂連桿、襯架形成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)。同時(shí)，本發(fā)明的三支鏈上端與機(jī)架同時(shí)相連接，下端同時(shí)與上動(dòng)平臺(tái)相連接，構(gòu)成一個(gè)并聯(lián)機(jī)器人結(jié)構(gòu)，從而使整個(gè)機(jī)器人上部擁有六個(gè)自由度。同時(shí)此并聯(lián)機(jī)構(gòu)使得機(jī)器人剛度大，承載能力強(qiáng)，速度快。

2、本發(fā)明中三條支鏈，從軸向看，大主動(dòng)臂、小主動(dòng)臂、主動(dòng)臂連桿及襯架形成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)，此時(shí)，襯架上端的兩鉸鏈中心與大主動(dòng)臂的夾角為特定角度，從而使得襯架下端兩鉸鏈的連線與水平面夾角為特定角度，使得動(dòng)平臺(tái)的兩鉸鏈中心連線與襯架下端的兩鉸鏈中心連線平行，從而使得動(dòng)平臺(tái)與水平面平行。此時(shí)，機(jī)器人擁有的三個(gè)支鏈長度相同，相對(duì)于機(jī)架均勻布置，且三個(gè)從動(dòng)支鏈的長度相同。

3、本發(fā)明中的絲杠與兩動(dòng)平臺(tái)連桿均勻布置在上動(dòng)平臺(tái)上，絲杠運(yùn)動(dòng)到特定位置時(shí)，可使上下兩個(gè)動(dòng)平臺(tái)處于平行位置，絲杠的上下運(yùn)動(dòng)可帶動(dòng)下平臺(tái)相對(duì)上平臺(tái)實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)下平臺(tái)在上平臺(tái)偏轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)上再發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)末端件偏轉(zhuǎn)角度的增大，解決六自由度機(jī)器人末端偏轉(zhuǎn)角度偏小的問題。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人中第一支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明搬運(yùn)機(jī)器人中動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)中的上下動(dòng)平臺(tái)與動(dòng)平臺(tái)連桿及絲杠連桿在特定位置所形成的矩形結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1：機(jī)架；2：大主動(dòng)臂；3：主動(dòng)臂連桿；4：小主動(dòng)臂；5：第一驅(qū)動(dòng)裝置；6：第二驅(qū)動(dòng)裝置；7：第五驅(qū)動(dòng)裝置；8：第六驅(qū)動(dòng)裝置；9：第三驅(qū)動(dòng)裝置；10：第四驅(qū)動(dòng)裝置；11：襯架；12：第一支鏈；13：第二支鏈；14：第三支鏈；15a：第一從動(dòng)臂；15b：第二從動(dòng)臂；16：上動(dòng)平臺(tái)；17：同步帶輪；18：同步帶；19：絲杠螺母；20：絲杠；21：末端執(zhí)行件；22：絲杠連桿；23:第一虎克鉸；24：下動(dòng)平臺(tái)；25：第七驅(qū)動(dòng)裝置；26：電機(jī)支座；27：第二虎克鉸；28：第三虎克鉸；29a：第一動(dòng)平臺(tái)連桿；29b：第二動(dòng)平臺(tái)連桿；30：球鉸。

具體實(shí)施方式：

如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本發(fā)明一種含有滾珠絲杠動(dòng)平臺(tái)的七自由度搬運(yùn)機(jī)器人，該機(jī)器人包括機(jī)架1、動(dòng)平臺(tái)機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)裝置及三條運(yùn)動(dòng)支鏈。所述驅(qū)動(dòng)裝置均由電機(jī)與減速機(jī)構(gòu)成。所述三條運(yùn)動(dòng)支鏈包括第一支鏈12、第二支鏈13和第三支鏈14，且三條運(yùn)動(dòng)支鏈均布于機(jī)架1上，各支鏈之間相隔120°。所述上動(dòng)平臺(tái)16通過三條運(yùn)動(dòng)支鏈與機(jī)架1形成并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，上動(dòng)平臺(tái)16被三條運(yùn)動(dòng)支鏈所驅(qū)動(dòng)。所述第二支鏈13及第三支鏈14的結(jié)構(gòu)與所述第一支鏈12相同。

如圖2、圖3所示，第一支鏈12上的大主動(dòng)臂2、小主動(dòng)臂4、主動(dòng)臂連桿3、襯架11形成一個(gè)并聯(lián)閉環(huán)的空間五桿機(jī)構(gòu)。并從軸向看，所述大主動(dòng)臂2、小主動(dòng)臂4、主動(dòng)臂連桿3、及襯架11形成一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)，保證了機(jī)構(gòu)的位置姿態(tài)精度。為保證此結(jié)構(gòu)，需使大主動(dòng)臂2、小主動(dòng)臂4及襯架11的一邊與主動(dòng)臂連桿3保持平行。為保證整個(gè)機(jī)構(gòu)為并聯(lián)閉環(huán)結(jié)構(gòu)，所述第一支鏈12、第二支鏈13和第三支鏈14的從動(dòng)臂的長度以保持相等為優(yōu)。

如圖2、3所示，所述第一支鏈12、第二支鏈13、第三支鏈14均有兩根從動(dòng)臂，且布置相同，并安裝于稱架11的兩側(cè)。所述第一支鏈12中的第一從動(dòng)臂15a及第二從動(dòng)臂15b的上端與所述稱架11的下端通過球鉸相連接，所述第一從動(dòng)臂15a及第二從動(dòng)臂15b的下端與上動(dòng)平臺(tái)16通過虎克鉸相連接，所述第一從動(dòng)臂15a及第二從動(dòng)臂15b的長度均為A+2B,其中A：從動(dòng)臂桿長，B：虎克鉸中心距。所述第三支鏈14、第二支鏈13與第一支鏈12布置相同。

如圖4所示，所述上動(dòng)平臺(tái)16下端與所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b上端通過虎克鉸相連接，所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b下端通過第二虎克鉸27、第三虎克鉸28與下動(dòng)平臺(tái)24相連接；所述絲杠螺母19固結(jié)在所述上動(dòng)平臺(tái)16上，所述絲杠20與所述絲杠螺母19配合，所述絲杠20上端連接同步帶輪17，所述同步帶輪17與所述同步帶18一 端相配合，所述同步帶18另一端與第七驅(qū)動(dòng)裝置25相連；所述絲杠20下端連接所述末端執(zhí)行件21，所述末端執(zhí)行件21與所述下動(dòng)平臺(tái)24通過第一虎克鉸23相連。所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a與第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b的長度相同，且布置相同；絲杠20運(yùn)動(dòng)到某一位置時(shí)，上動(dòng)平臺(tái)16與下動(dòng)平臺(tái)24處于平行狀態(tài)，所述絲杠20及絲杠連桿22與所述第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b從軸向看分別位于等腰或等邊三角形的三個(gè)頂點(diǎn)處；從第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b所在的平面看過去，上動(dòng)平臺(tái)16、下動(dòng)平臺(tái)24、第一動(dòng)平臺(tái)連桿29a、第二動(dòng)平臺(tái)連桿29b與絲杠20及絲杠連桿22形成一個(gè)矩形，絲杠20在此位置進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)下動(dòng)平臺(tái)24相對(duì)于上動(dòng)平臺(tái)16發(fā)生一定角度的偏轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)末端件偏轉(zhuǎn)角度的增大。

如圖1所示，所述驅(qū)動(dòng)裝置均采用電機(jī)減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式。當(dāng)然，在具體實(shí)施時(shí)，采用其它任意一種可實(shí)現(xiàn)相同運(yùn)動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)形式作為驅(qū)動(dòng)方式都是可以的。為了達(dá)到同樣目的，還可以采用扭矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，為與其連接的主動(dòng)臂提供一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。在某種應(yīng)用狀況下，也可以采用直線電機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式，為與其連接的主動(dòng)臂提供一個(gè)移動(dòng)自由度。當(dāng)然，在具體實(shí)施時(shí)，采用其它任意一種可實(shí)現(xiàn)相同運(yùn)動(dòng)功能的結(jié)構(gòu)形式作為驅(qū)動(dòng)方式都是可以的。

以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性地設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案類似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。