旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的制作方法
【專利摘要】本實用新型適用于自動化領(lǐng)域，提供了一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，包括用于抓取工件的末端執(zhí)行器、伸縮臂、旋轉(zhuǎn)臂和控制伸縮臂伸縮與旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)聯(lián)動以控制末端執(zhí)行器的運動軌跡的控制器，運動軌跡上具有取物點、目標(biāo)點和一個中間位置點。通過控制伸縮臂伸縮與旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，控制末端執(zhí)行器實現(xiàn)高速、可靠地抓取和放置工件。實際工作中可根據(jù)不同的工藝要求靈活地設(shè)置中間點位置，通過控制器中先進(jìn)的控制算法控制末端執(zhí)行器實現(xiàn)不同軌跡切換，使伸縮臂伸縮長度隨旋轉(zhuǎn)臂速度的變化而變化，以減少末端機械手高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量及其給整個系統(tǒng)帶來的振動與噪聲，降低對電機驅(qū)動力矩的要求，提高系統(tǒng)的定位精度和運行效率。
【專利說明】
旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于自動化領(lǐng)域，尤其涉及一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手。
【背景技術(shù)】
[0002]機械手在自動化生產(chǎn)線中的應(yīng)用越來越普遍;機械手可根據(jù)實際生產(chǎn)的需求靈活編寫運行程序，完成料件的抓取、傳送、噴涂或金屬零部件的焊接，是重要的自動化生產(chǎn)線執(zhí)行設(shè)備，其所構(gòu)成的自動化生產(chǎn)線單元或柔性自動化生產(chǎn)線是進(jìn)行高速、高效、高精度生產(chǎn)的重要保障，是實現(xiàn)智能制造的核心部件;在料件搬運、碼垛、分揀、噴涂和焊接等工業(yè)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有技術(shù)機械手的伸縮臂與旋轉(zhuǎn)臂之間運動配合度低;在機械手移動工件時，一般是在取物點，機械手末端執(zhí)行器抓取工件后，使伸縮臂不動，而旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動，到達(dá)機械手末端執(zhí)行器指向目標(biāo)點后，伸縮臂再伸縮運動，使機械手的末端執(zhí)行器到達(dá)目標(biāo)點，放下工件，再原路返回到取物點。這種機械手在移動工件時，運動慣量大，特別在運動時，取、放工件的范圍增大、旋轉(zhuǎn)速度提高時，機械手末端執(zhí)行器的運動慣量隨之增大，對電機要求高，易產(chǎn)生振動、噪聲，甚至影響定位精度，造成設(shè)備故障。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，旨在解決現(xiàn)有機械手在移動工件時，機械手末端執(zhí)行器的運動慣量隨之增大，對電機要求高，易產(chǎn)生振動、噪聲，甚至影響定位精度，造成設(shè)備故障的問題。
[0004]本實用新型是這樣實現(xiàn)的，一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，包括用于抓取工件的末端執(zhí)行器、支撐所述末端執(zhí)行器的伸縮臂、支撐所述伸縮臂的旋轉(zhuǎn)臂和控制所述伸縮臂伸縮與所述旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)聯(lián)動以控制所述末端執(zhí)行器的運動軌跡的控制器，所述旋轉(zhuǎn)臂與所述末端執(zhí)行器分別位于所述伸縮臂的相對兩端;所述運動軌跡上具有對應(yīng)于抓取所述工件的取物點、對應(yīng)于放置所述工件的目標(biāo)點和用于安全信號交互的一個中間位置點。
[0005]進(jìn)一步地，所述運動軌跡呈V形，所述中間位置點位于所述V形運動軌跡的折點位置，所述取物點和所述目標(biāo)點分別位于所述V形運動軌跡的兩端。
[0006]進(jìn)一步地，所述中間位置點位于所述旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心分別與所述取物點和所述目標(biāo)點的連線之間。
[0007 ]進(jìn)一步地，所述中間位置點位于所述旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心與所述取物點的連線上。
[0008]進(jìn)一步地，所述中間位置點位于所述旋轉(zhuǎn)中心與所述目標(biāo)點的連線上。
[0009]進(jìn)一步地，所述運動軌跡呈弧形。
[0010]進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)臂的運動時間與所述伸縮臂的運動時間相等。
[0011 ]進(jìn)一步地，所述伸縮臂的伸長運動時間與收縮運動時間相等。
[0012]進(jìn)一步地，所述伸縮臂與所述旋轉(zhuǎn)臂聯(lián)動過程中，所述伸縮臂伸縮包括正向加速階段、正向減速階段、等待階段、反向加速階段和反向減速階段;所述旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)包括加速階段和減速階段。
[0013]進(jìn)一步地，所述伸縮臂與所述旋轉(zhuǎn)臂聯(lián)動過程中，所述伸縮臂伸縮還包括處于所述正向加速階段與所述正向減速階段之間的正向均勻階段和處于所述反向加速階段與所述反向減速階段之間的反向均勻階段。
[0014]本實用新型設(shè)置伸縮臂來帶動末端執(zhí)行器平移，使用旋轉(zhuǎn)臂帶動末端執(zhí)行器轉(zhuǎn)動，設(shè)置控制器來控制伸縮臂伸縮與旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，以實現(xiàn)控制末端執(zhí)行器的運動軌跡，同時運動軌跡經(jīng)取物點和目標(biāo)點，以方便抓取工件和放置工件，同時設(shè)置信號交互等待的中間位置點以確保安全，同時末端執(zhí)行器在移動工件時，伸縮運動隨旋轉(zhuǎn)臂速度配合伸長收縮，實現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)時伸縮臂收縮低速時伸出，以減小末端執(zhí)行器及工件轉(zhuǎn)動的慣量、降低對電機的要求，減小振動與噪聲，提高定位精度，提高效率。設(shè)置一個中間位置點，伸縮臂和旋轉(zhuǎn)臂啟停次數(shù)少，因而工件移動時間更少，效率更高。
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例一提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是圖1的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的運行過程示意圖；
[0017]圖3是圖1的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的伸縮臂與旋轉(zhuǎn)臂聯(lián)動過程中末端執(zhí)行器的運行軌跡示意圖；
[0018]圖4是圖1的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手中旋轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)動時末端執(zhí)行器及工件離心力曲線不意圖；
[0019]圖5是圖1的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手中旋轉(zhuǎn)臂與伸縮臂運動速度規(guī)劃示意圖；
[0020]圖6是圖1的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手控制方法的流程圖。
[0021]圖7是本實用新型實施例二提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的末端執(zhí)行器運行軌跡示意圖。
[0022]圖8是本實用新型實施例三提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的末端執(zhí)行器運行軌跡示意圖。
[0023]圖9是本實用新型實施例四提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的末端執(zhí)行器運行軌跡示意圖。
[0024]圖10是本實用新型實施例五提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的末端執(zhí)行器運行軌跡示意圖。
[0025]圖11是本實用新型實施例六提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的末端執(zhí)行器運行軌跡示意圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0027]請參閱圖1-圖6，本實用新型實施例提供的一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100，包括末端執(zhí)行器11、伸縮臂12、旋轉(zhuǎn)臂13和控制器(圖中未示出)；末端執(zhí)行器11用于抓取工件，旋轉(zhuǎn)臂13與末端執(zhí)行器11分別位于伸縮臂12的相對兩端，通過伸縮臂12來支撐住末端執(zhí)行器11，而通過旋轉(zhuǎn)臂13來支撐住伸縮臂12，而控制器控制伸縮臂12的伸縮和旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)，以控制伸縮臂12與旋轉(zhuǎn)臂13的運動，以實現(xiàn)控制伸縮臂12的伸縮與旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，進(jìn)而控制末端執(zhí)行器11的運動軌跡。在運動軌跡20a上具有取物點a、目標(biāo)點b和一個中間位置點c;當(dāng)末端執(zhí)行器11移動到取物點a時，可以進(jìn)行抓取工件，然后末端執(zhí)行器11可以移動到中間位置點C，進(jìn)行安全信號交互。
[0028]設(shè)置伸縮臂12來末端執(zhí)行器11，使用旋轉(zhuǎn)臂13帶動末端執(zhí)行器11轉(zhuǎn)動，設(shè)置控制器來控制伸縮臂12伸縮與旋轉(zhuǎn)臂13旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，以實現(xiàn)控制末端執(zhí)行器11的運動軌跡20a，同時運動軌跡20a經(jīng)取物點a和目標(biāo)點b，以方便抓取工件和放置工件，同時設(shè)置中間位置點c，以使末端執(zhí)行器11在移動工件時，可以先經(jīng)中間位置點C，再到目標(biāo)點b，進(jìn)行安全信號交互。設(shè)置一個中間位置點c，伸縮臂12和旋轉(zhuǎn)臂13啟停次數(shù)少，因而工件移動時間更少，效率更尚O
[0029]通過控制伸縮臂12伸縮與旋轉(zhuǎn)臂13旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，控制末端執(zhí)行器11的運動軌跡20a從取物點a經(jīng)中間位置點c快速、穩(wěn)定、可靠地到達(dá)目標(biāo)點b，以實現(xiàn)高速、可靠地抓取和放置工件。實際工作中可根據(jù)不同的工藝要求靈活地設(shè)置中間點c位置，通過控制器中先進(jìn)的控制算法控制末端執(zhí)行器實現(xiàn)不同軌跡切換，使伸縮臂12伸縮長度隨旋轉(zhuǎn)臂13速度的變化而變化，以減少末端機械手高速旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量及其給整個系統(tǒng)帶來的振動與噪聲，降低對電機驅(qū)動力矩的要求，提高系統(tǒng)的定位精度和運行效率。
[0030]通過運動軌跡20a的設(shè)置，可以快速的布局和設(shè)置末端執(zhí)行器11、伸縮臂12、旋轉(zhuǎn)臂13和位置，以及設(shè)置控制器中各控制器件和控制程序。另外，本實用新型中，控制器中可以通過設(shè)置不同的控制模塊，如處理器或控制電路等結(jié)構(gòu)，來控制伸縮臂12伸縮與旋轉(zhuǎn)臂13旋轉(zhuǎn)聯(lián)動，實現(xiàn)末端執(zhí)行器11的不同運動軌跡，以更高效的控制伸縮臂12伸縮與旋轉(zhuǎn)臂13旋轉(zhuǎn)聯(lián)動。
[0031 ]請參閱圖1和圖2，進(jìn)一步地，在本實施例中，該弧形運動軌跡20a的圓心位于旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心的遠(yuǎn)離末端執(zhí)行器的一側(cè)。在末端執(zhí)行器11移動工件時，在旋轉(zhuǎn)臂13轉(zhuǎn)動時，伸縮臂12同時進(jìn)行伸縮運動，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂13與伸縮臂12的聯(lián)動，并且旋轉(zhuǎn)臂13在取物點a轉(zhuǎn)動到目標(biāo)點b的過程中，伸縮臂12先收縮，再伸長，而旋轉(zhuǎn)臂13轉(zhuǎn)動時，也為先加速，再減速，在旋轉(zhuǎn)臂13加速時，伸縮臂12收縮，則可以降低末端執(zhí)行器11及工件運動的慣量和離心力，而旋轉(zhuǎn)臂13減速時，伸縮臂12伸長，可以增加末端執(zhí)行器11及工件運動的慣量和離心力，實現(xiàn)調(diào)節(jié)末端執(zhí)行器11及工件運動的慣量和離心力，以保持末端執(zhí)行器11及工件運動的平穩(wěn)，進(jìn)而減少振動和噪聲，提高定位精度。本實施例中，中間位置點c設(shè)置為一個，圖2中e和f為軌跡線。在其它實施例中，末端執(zhí)行器11的運動軌跡20a呈朝向旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心ο方向彎曲的弧形。將末端執(zhí)行器11的運動軌跡20a設(shè)置呈弧形，并且使該弧形朝向旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心ο的方向彎曲。
[0032]進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)臂13的運動時間與伸縮臂12的運動時間相等。將旋轉(zhuǎn)臂13的運動時間與伸縮臂12的運動時間設(shè)置為相等，可以方便控制旋轉(zhuǎn)臂13和伸縮臂12，使旋轉(zhuǎn)臂13指向目標(biāo)點b的同時，伸縮臂12使末端執(zhí)行器11到達(dá)目標(biāo)點b，提高末端執(zhí)行器11移動的效率。請一并參閱圖4，圖4中橫坐標(biāo)為加速度，縱坐標(biāo)為受力大?。粓D4中線Ia為旋轉(zhuǎn)臂13先旋轉(zhuǎn)，到達(dá)指向目標(biāo)點b的位置時，伸縮臂12再伸縮時，末端執(zhí)行器11及工件的離心力;線2a為伸縮臂12先收縮，然后旋轉(zhuǎn)臂13再旋轉(zhuǎn)到目標(biāo)點b時，末端執(zhí)行器11及工件的離心力；線3a為旋轉(zhuǎn)臂13旋轉(zhuǎn)與伸縮臂12伸縮同步運動時，末端執(zhí)行器11及工件的離心力。在末端執(zhí)行器11先旋轉(zhuǎn)后伸縮(即線Ia對應(yīng)的方式)中，工件在旋轉(zhuǎn)運動中的運動半徑最大。在末端執(zhí)行器11先伸縮后放置(即線2a對應(yīng)的方式)中，由于在旋轉(zhuǎn)運動之前進(jìn)行前后軸的伸縮，旋轉(zhuǎn)半徑相對減小。方式3中工件在整個轉(zhuǎn)移過程中，旋轉(zhuǎn)的圓周半徑為變值，且與擺臂軸的旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)聯(lián):在擺臂軸的旋轉(zhuǎn)速度增大時，伸縮臂12收縮，機械手末端執(zhí)行器11及工件的旋轉(zhuǎn)半徑減?。划?dāng)旋轉(zhuǎn)速度減小時伸縮臂12做伸長運動，相應(yīng)的機械手末端執(zhí)行器11及工件旋轉(zhuǎn)半徑會增大。在三種不同的運動形式中，末端執(zhí)行器11及工件的離心力各不相同。根據(jù)離心力計算公式。因而在旋轉(zhuǎn)臂13旋轉(zhuǎn)與伸縮臂12伸縮同步運動，末端執(zhí)行器11及工件受到的離心力較小，可以更好的控制，提高定位精度、減小振動與噪聲。
[0033]進(jìn)一步地，伸縮臂12的伸長運動時間與收縮運動時間相等。將伸縮臂12的伸長運動時間與收縮運動時間設(shè)置為相等，可以方便控制伸縮臂12的運動。
[0034]進(jìn)一步地，旋轉(zhuǎn)臂13與伸縮臂12運動對應(yīng)的最大加速度及最大速度固定，伸縮臂12在伸長和收縮兩個運動過程中的速度采用單純形法求解后分配。使用單純形法求解分配，可以最好的確定伸縮臂12在伸長和收縮兩個運動過程中的速度、時間，以更好的控制伸縮臂12和旋轉(zhuǎn)臂13的運動。同理，也可以求出旋轉(zhuǎn)臂13的運動時間，使伸縮臂12與旋轉(zhuǎn)臂13的運動時間最小，以便提尚末端執(zhí)彳丁器11移動工件的效率。
[0035]具體的單純形法求解方法如下:
[0036]請參閱圖1、圖3和圖5，圖3中:圖示中e、f、j、h分別表示末端執(zhí)行器在工件轉(zhuǎn)移過程中的起點、中間兩點、結(jié)束點。末端執(zhí)行器從e-f-j-h的過程中，旋轉(zhuǎn)臂和伸縮臂聯(lián)動，6、rf、r j、rh分別表示末端途徑對應(yīng)點時的旋轉(zhuǎn)運動半徑。在旋轉(zhuǎn)臂完成αι角度旋轉(zhuǎn)的同時，伸縮臂做收縮運動至f點;f點對應(yīng)的是末端旋轉(zhuǎn)半徑最小點；在α2所對應(yīng)分旋轉(zhuǎn)區(qū)間內(nèi)，伸縮運動軸為停止?fàn)顟B(tài)，此時末端做等半徑的旋轉(zhuǎn)運動至j點，因此:Tf = rj ；在α3所對應(yīng)分旋轉(zhuǎn)區(qū)間內(nèi)，伸縮臂做伸長運動至h點，在該區(qū)間內(nèi)，末端的旋轉(zhuǎn)半徑不斷的增大至η。設(shè)旋轉(zhuǎn)運動的順時針方向和伸縮運動的收縮方向為正。
[0037]圖5中橫坐標(biāo)為時間，縱坐標(biāo)為速度，圖5中線Ik為旋轉(zhuǎn)臂13的運動速度，線2k為伸縮臂12的運動速度。在整個聯(lián)動過程為:旋轉(zhuǎn)運動過程:從to開始以加速度a2加速運動至旋轉(zhuǎn)速度達(dá)V2，對應(yīng)時間點為t2，接著旋轉(zhuǎn)運動為勻速旋轉(zhuǎn)至t7時間點，旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為勻減速至t9，其加絕對值和加速度階段相等。在旋轉(zhuǎn)運動過程中，伸縮運動同時進(jìn)行。伸縮運動過程:從to開始以加速度ai加速運動至V1，對應(yīng)的時間點為t1;接著伸縮運動為勻速至t3時刻，接著開始做減速運動至?xí)r間帶點t4，減速度絕對值與加速度相等;在t4時刻時，末端處于距離旋轉(zhuǎn)中心最近點，此時旋轉(zhuǎn)半徑最小，末端的離心力最小。接著伸縮運動停止至t5時刻開始做反方向的加速運動至t6時刻，接著在t6?t7時間段內(nèi)做勻速運動，t8?t9時間段內(nèi)做減速運動。其中to時刻對用圖3中的e點、t4時刻對應(yīng)f點、t5對應(yīng)j點，t9對應(yīng)h點。由于在伸縮臂與旋轉(zhuǎn)臂確定后，伸縮臂的最大速度和最大加速度也可以確定，同樣的，旋轉(zhuǎn)臂的最大速度和最大加速度也可以確定，而在運動過程中起點、中間兩點、結(jié)束點的運動半徑可以直接確定，在根據(jù)末端執(zhí)行器處可以承受的運動慣量，從而可以確定出旋轉(zhuǎn)臂運行的速度范圍和加速度范圍，以及伸縮臂的速度范圍和加速度范圍，從而選取合理的速度與加速度，以保證移動工件運行時間最短。
[0038]在其它實施例中，旋轉(zhuǎn)臂13在整個運動軌跡20a上也可以僅包括:加速階段和減速階段。伸縮臂12在整個運動軌跡20a上也可以僅包括:以伸縮臂12收縮的方向為正方向，其包括正向加速階段、正向減速階段、等待階段、反向加速階段和反向減速階段。
[0039]請一并參閱圖7，本實用新型實施例還公開了上述旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100的控制方法，包括如下步驟:
[0040]分析生產(chǎn)工藝S1:獲取移動工件的位置與質(zhì)量和移動空間，以確定所述取物點a和所述目標(biāo)點b的位置；
[0041]設(shè)置所述中間位置點c的數(shù)量及分配形式S2;
[0042]設(shè)置各所述中間位置點c的位置S3;
[0043]設(shè)置所述取物點a、所述目標(biāo)點b及各所述中間位置點c之間的軌跡形式S3;
[0044]軌跡規(guī)劃S4:根據(jù)所述取物點a、所述目標(biāo)點b及各所述中間位置點c的位置及所述軌跡形式規(guī)劃出所述末端執(zhí)行器11的運動軌跡20a。
[0045]控制方法可以快速、靈活的規(guī)劃末端執(zhí)行器11的運動軌跡20a，提高規(guī)劃效率，以實現(xiàn)末端執(zhí)行器11運動的控制，控制也更為方便。
[0046]本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)臂13與伸縮臂12的聯(lián)動控制，使末端執(zhí)行器11軌跡運動更豐富，不僅減小機械手的應(yīng)用場合中的空間要求，還可實現(xiàn)更加復(fù)雜的軌跡運動，適應(yīng)不同的生產(chǎn)工藝要求。
[0047]另外可以實現(xiàn)機械手末端執(zhí)行器11及工件做旋轉(zhuǎn)運動的同時進(jìn)行伸縮運動，使工件的旋轉(zhuǎn)半徑隨著旋轉(zhuǎn)速度的增加而減小，同時在旋轉(zhuǎn)速度增大時，旋轉(zhuǎn)半徑減小。有效的減小工件在被高速轉(zhuǎn)移過程中所受的離心力。
[0048]在減小工件離心力的同時，機械手的負(fù)載已一定程度減小，尤其的在高速運行的場合，該技術(shù)可提高機械手的運行穩(wěn)定性，同時降低對機械結(jié)構(gòu)剛性的要求。
[0049]采用基于單純形求解得出的末端執(zhí)行器11運動軌跡20a規(guī)劃，可以實現(xiàn)機械手轉(zhuǎn)移工件的運行周期，提高機器的運行效率。
[0050]機械手控制策略多樣化、并且可便捷切換，不僅增加了機械手的通用性，能在不更換機械手前提下，滿足不同的工藝需求。一方面，可有效的節(jié)約生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率;另一方面，可使機械手的操作更簡便、靈活。
[0051 ]本實用新型實施例二:
[0052]請參閱圖1和圖7，本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例二的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手區(qū)別為:
[0053]本實施例中，中間位置點c位于旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心ο與取物點a的連線上。運動軌跡20b呈V形，中間位置點c位于V形運動軌跡20b的折點位置，取物點a和目標(biāo)點b分別位于V形運動軌跡20b的兩端。則在移動工件時，伸縮臂12伸出，末端執(zhí)行器11由中間位置點c向取物點a移動;末端執(zhí)行器11到達(dá)取物點a抓取工件，伸縮臂12收縮，使末端執(zhí)行器11及工件由取物點a向中間位置點c移動;末端執(zhí)行器11及工件到達(dá)中間位置點C，伸縮臂12伸出，同時旋轉(zhuǎn)臂13向目標(biāo)點b旋轉(zhuǎn)，使末端執(zhí)行器11及工件到達(dá)目標(biāo)點b，以放置工件;然后，旋轉(zhuǎn)臂13向取物點a的方向轉(zhuǎn)動，同時伸縮臂12收縮，使末端執(zhí)行器11到達(dá)中間位置點C，完成一個移動工件周期，并等待下一工件移動周期。該運動軌跡20b結(jié)構(gòu)等待時間短，旋轉(zhuǎn)臂13和伸縮臂12啟停時間短，效率高;且在末端執(zhí)行器11及工件向目標(biāo)點b移動時，伸縮臂12聯(lián)動的過程中為逐漸伸長，啟動時運動阻力小，受到的慣量小，方便控制。
[0054]圖7中帶數(shù)字的箭頭，該數(shù)字1-4表示在一個工件抓取周期中，末端執(zhí)行器11沿相應(yīng)箭頭方向移動的序號。
[0055]本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例一的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的其它結(jié)構(gòu)相同，在此不再累贅。
[0056]本實用新型實施例三:
[0057]請參閱圖1和圖8，本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例二的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手區(qū)別為:
[0058]本實施例中，中間位置點c位于旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心ο與目標(biāo)點b的連線上。則在移動工件時，伸縮臂12伸出，同時旋轉(zhuǎn)臂13向取物點a轉(zhuǎn)動，末端執(zhí)行器11由中間位置點c向取物點a移動;末端執(zhí)行器11到達(dá)取物點a抓取工件，伸縮臂12收縮，同時旋轉(zhuǎn)臂13向目標(biāo)點b旋轉(zhuǎn)，使末端執(zhí)行器11及工件由取物點a向中間位置點c移動;末端執(zhí)行器11及工件到達(dá)中間位置點C，伸縮臂12伸出，使末端執(zhí)行器11及工件到達(dá)目標(biāo)點b，以放置工件;然后，伸縮臂12收縮，使末端執(zhí)行器11到達(dá)中間位置點C，完成一個移動工件周期，并等待下一工件移動周期。該運動軌跡20c結(jié)構(gòu)等待時間短，旋轉(zhuǎn)臂13和伸縮臂12啟停時間短，效率高;且該運動軌跡20c結(jié)構(gòu)設(shè)置，工件移動時，伸縮臂12與旋轉(zhuǎn)臂13始終為聯(lián)動運行，從而可以更好的調(diào)節(jié)末端執(zhí)行器11及工件的離心力和運動慣量，提高定位精度。
[0059]圖8中帶數(shù)字的箭頭，該數(shù)字1-4表示在一個工件抓取周期中，末端執(zhí)行器11沿相應(yīng)箭頭方向移動的序號。
[0060]本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例二的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的其它結(jié)構(gòu)相同，在此不再累贅。
[0061]本實用新型實施例四:
[0062]請參閱圖1和圖9，本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例三的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手區(qū)別為:
[0063]本實施例中，中間位置點c位于旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心ο分別與取物點a和目標(biāo)點b的連線之間。則在移動工件時，伸縮臂12伸出，同時旋轉(zhuǎn)臂13向取物點a轉(zhuǎn)動，末端執(zhí)行器11由中間位置點c向取物點a移動;末端執(zhí)行器11到達(dá)取物點a抓取工件，伸縮臂12收縮，同時旋轉(zhuǎn)臂13向目標(biāo)點b旋轉(zhuǎn)，使末端執(zhí)行器11及工件由取物點a向中間位置點c移動;末端執(zhí)行器11及工件到達(dá)中間位置點C，伸縮臂12伸出，使末端執(zhí)行器11及工件到達(dá)目標(biāo)點b，以放置工件;然后，伸縮臂12收縮，使末端執(zhí)行器11到達(dá)中間位置點C，完成一個移動工件周期，并等待下一工件移動周期。該運動軌跡20d結(jié)構(gòu)等待時間短，旋轉(zhuǎn)臂13和伸縮臂12啟停時間短，效率高;且該運動軌跡20d結(jié)構(gòu)設(shè)置，工件移動時，伸縮臂12與旋轉(zhuǎn)臂13始終為聯(lián)動運行，從而可以更好的調(diào)節(jié)末端執(zhí)行器11及工件的離心力和運動慣量，提高定位精度。
[0064]圖9中帶數(shù)字的箭頭，該數(shù)字1-4表示在一個工件抓取周期中，末端執(zhí)行器11沿相應(yīng)箭頭方向移動的序號。
[0065]本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例三的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的其它結(jié)構(gòu)相同，在此不再累贅。
[0066]本實用新型實施例五:
[0067]請參閱圖1和圖10，本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例一的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手區(qū)別為:
[0068]本實施例中，該運動軌跡20e結(jié)構(gòu)呈遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)臂13的方向彎曲的弧形。在工件移動時，伸縮臂12不動，僅旋轉(zhuǎn)臂13轉(zhuǎn)動。該運動軌跡20e結(jié)構(gòu)設(shè)置簡單，適用于工件質(zhì)量較小的情況。
[0069]圖10中帶數(shù)字的箭頭，該數(shù)字1-4表示在一個工件抓取周期中，末端執(zhí)行器11沿相應(yīng)箭頭方向移動的序號。
[0070]本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例一的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的其它結(jié)構(gòu)相同，在此不再累贅。
[0071]本實用新型實施例六:
[0072]請參閱圖1和圖11，本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例一的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手區(qū)別為:
[0073]本實施例中，取物點a與旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心0之間的距離等于目標(biāo)點b到旋轉(zhuǎn)臂13的旋轉(zhuǎn)中心ο之間的距離。該運動軌跡20f結(jié)構(gòu)可以方便控制伸縮臂12的伸長的長度位置，也方便確定取物點a和目標(biāo)點b的位置，進(jìn)而可以方便設(shè)定該旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100的位置。
[0074]圖11中帶數(shù)字的箭頭，該數(shù)字1-4表示在一個工件抓取周期中，末端執(zhí)行器11沿相應(yīng)箭頭方向移動的序號。
[0075]本實施例的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手100與實施例一的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手的其它結(jié)構(gòu)相同，在此不再累贅。
[0076]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，包括用于抓取工件的末端執(zhí)行器、支撐所述末端執(zhí)行器的伸縮臂、支撐所述伸縮臂的旋轉(zhuǎn)臂和控制所述伸縮臂伸縮與所述旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)聯(lián)動以控制所述末端執(zhí)行器的運動軌跡的控制器，所述旋轉(zhuǎn)臂與所述末端執(zhí)行器分別位于所述伸縮臂的相對兩端;所述運動軌跡上具有對應(yīng)于抓取所述工件的取物點、對應(yīng)于放置所述工件的目標(biāo)點和用于安全信號交互的一個中間位置點。2.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述運動軌跡呈V形，所述中間位置點位于所述V形運動軌跡的折點位置，所述取物點和所述目標(biāo)點分別位于所述V形運動軌跡的兩端。3.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述中間位置點位于所述旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心分別與所述取物點和所述目標(biāo)點的連線之間。4.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述中間位置點位于所述旋轉(zhuǎn)臂的旋轉(zhuǎn)中心與所述取物點的連線上。5.如權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述中間位置點位于所述旋轉(zhuǎn)中心與所述目標(biāo)點的連線上。6.如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述運動軌跡呈弧形。7.如權(quán)利要求1-6任一項所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臂的運動時間與所述伸縮臂的運動時間相等。8.如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述伸縮臂的伸長運動時間與收縮運動時間相等。9.如權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述伸縮臂與所述旋轉(zhuǎn)臂聯(lián)動過程中，所述伸縮臂伸縮包括正向加速階段、正向減速階段、等待階段、反向加速階段和反向減速階段;所述旋轉(zhuǎn)臂旋轉(zhuǎn)包括加速階段和減速階段。10.如權(quán)利要求9所述的旋轉(zhuǎn)與伸縮聯(lián)動機械手，其特征在于，所述伸縮臂與所述旋轉(zhuǎn)臂聯(lián)動過程中，所述伸縮臂伸縮還包括處于所述正向加速階段與所述正向減速階段之間的正向均勻階段和處于所述反向加速階段與所述反向減速階段之間的反向均勻階段。
【文檔編號】B25J9/16GK205630642SQ201620241565
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月28日
【發(fā)明人】杜建銘, 程輝輝, 陳禮安
【申請人】深圳大學(xué), 深圳市德富強機器人有限公司