CN102513991A - 一种七活动度搬运机械手 - Google Patents
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Abstract
一种七活动度搬运机械手，包括转动大臂机构、转动小臂机构和动平台机构。转动大臂机构包括转动大臂、第一直线驱动器、第二直线驱动器和第三直线驱动器，转动小臂机构包括转动小臂、第四直线驱动器和第五直线驱动器，动平台机构包括动平台、第六直线驱动器、第七直线驱动器，整个机械手由上述七个直线驱动器联合驱动可实现空间七活动度的运动输出。此种搬运机械手输出轨迹灵活、精确，柔性大、工作空间大，易于操作和维护，特别适用于需要转动大臂实现三维转动，转动小臂和动平台均实现二维转动输出的搬运作业场合。
Description
技术领域
本发明涉及搬运机器人领域，特别是一种七活动度搬运机械手。
背景技术
搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人，广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。传统开链式串联机器人机构因其自身结构的限制，存在着机构笨重、刚性差、惯量大、关节误差累积等问题，动力学性能较差，难以满足日益严格的高速高精度作业要求。并联机器人机构是一种动平台和定平台通过至少两个独立的运动链相连接，机构具有两个或两个以上自由度，且以并联方式驱动的闭环机构，具有结构紧凑、误差累计小、精度高、作业速度高、动态响应好等优点，但也存在工作空间较小、动作不够灵活等缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种七活动度搬运机械手，能有效解决传统开链式串联机器人机构的重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积，以及并联机器人机构工作空间较小、动作不够灵活等的各自问题，特别适用于需要转动大臂实现三维转动，转动小臂和动平台均实现二维转动输出的搬运作业场合。
本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种七活动度搬运机械手，包括转动大臂机构、转动小臂机构和动平台机构。
所述转动大臂机构由转动大臂、第一直线驱动器、第二直线驱动器和第三直线驱动器组成，转动大臂通过第一球面副连接到机架上，第一直线驱动器一端通过第二球面副连接到机架上，第一直线驱动器另一端通过第三球面副连接到转动大臂上，第二直线驱动器一端通过第四球面副连接到机架上，第二直线驱动器另一端通过第五球面副连接到转动大臂上，第三直线驱动器一端通过第六球面副连接到机架上，第三直线驱动器另一端通过第七球面副连接到转动大臂上。第一直线驱动器、第二直线驱动器和第三直线驱动器作为主动件可单独驱动转动大臂运动，也可以组合的方式联合驱动转动大臂运动，实现转动大臂的三维转动。
所述转动小臂机构由转动小臂、第四直线驱动器和第五直线驱动器组成，转动小臂通过第一虎克铰连接到转动大臂上，第四直线驱动器一端通过第八球面副连接到转动大臂上，第四直线驱动器另一端通过第九球面副连接到转动小臂上，第五直线驱动器一端通过第十球面副连接到转动大臂上，第五直线驱动器另一端通过第十一球面副连接到转动小臂上。第四直线驱动器和第五直线驱动器作为主动件可单独驱动转动小臂运动，也可以组合的方式联合驱动转动小臂运动，实现转动小臂的二维转动。
所述动平台机构由动平台、第六直线驱动器、第七直线驱动器组成，动平台通过第二虎克铰连接到转动小臂上，第六直线驱动器一端通过第十二球面副连接到转动小臂上，第六直线驱动器另一端通过第十三球面副连接到动平台上，第七直线驱动器一端通过第十四球面副连接到转动小臂上，第七直线驱动器另一端通过第十五球面副连接到动平台上，动平台上带有法兰盘，法兰盘上可安装抓持器等末端执行器。第六直线驱动器和第七直线驱动器作为主动件可单独驱动动平台运动，也可以组合的方式联合驱动动平台运动，实现动平台的二维转动。
本发明的突出优点在于：
1、机构输出轨迹灵活、精确，柔性大、工作空间大，易于操作和维护，提高工作效率和材料利用率，对环境保护起到较好作用。
2、本发明机构结构简单，成本低廉，特别适用于需要转动大臂实现三维转动，转动小臂和动平台均实现二维转动输出的搬运作业场合。
3、通过在动平台法兰盘上安装不同用途的末端执行器，本发明还可应用于搬运、焊接、排障、消防等领域。
附图说明
图1为本发明所述一种七活动度搬运机械手的结构示意图。
图2为本发明所述一种七活动度搬运机械手的转动大臂机构示意图。
图3为本发明所述一种七活动度搬运机械手的转动小臂机构示意图。
图4为本发明所述一种七活动度搬运机械手的动平台机构示意图。
图5为本发明所述一种七活动度搬运机械手的第一种工作状态示意图。
图6为本发明所述一种七活动度搬运机械手的第二种工作状态示意图。
图7为本发明所述一种七活动度搬运机械手的第三种工作状态示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
对照图1、2、3和4，所述一种七活动度搬运机械手由转动大臂机构、转动小臂机构和动平台机构组成。
对照图1、2，所述转动大臂机构由转动大臂5、第一直线驱动器25、第二直线驱动器27和第三直线驱动器3组成，转动大臂5通过第一球面副29连接到机架1上，第一直线驱动器25一端通过第二球面副26连接到机架1上，第一直线驱动器25另一端通过第三球面副23连接到转动大臂5上，第二直线驱动器27一端通过第四球面副28连接到机架1上，第二直线驱动器27另一端通过第五球面副24连接到转动大臂5上，第三直线驱动器3一端通过第六球面副2连接到机架1上，第三直线驱动器3另一端通过第七球面副4连接到转动大臂5上。第一直线驱动器25、第二直线驱动器27和第三直线驱动器3作为主动件可单独驱动转动大臂5运动，也可以组合的方式联合驱动转动大臂5运动，实现转动大臂5的三维转动。
对照图1、3，所述转动小臂机构由转动小臂9、第四直线驱动器7和第五直线驱动器21组成，转动小臂9通过第一虎克铰20连接到转动大臂5上，第四直线驱动器7一端通过第八球面副6连接到转动大臂5上，第四直线驱动器7另一端通过第九球面副8连接到转动小臂9上，第五直线驱动器21一端通过第十球面副22连接到转动大臂5上，第五直线驱动器21另一端通过第十一球面副20连接到转动小臂9上。第四直线驱动器7和第五直线驱动器21作为主动件可单独驱动转动小臂9运动，也可以组合的方式联合驱动转动小臂9运动，实现转动小臂9的二维转动。
对照图1、4，所述动平台机构由动平台14、第六直线驱动器11、第七直线驱动器17组成，动平台14通过第二虎克铰16连接到转动小臂9上，第六直线驱动器11一端通过第十二球面副10连接到转动小臂9上，第六直线驱动器11另一端通过第十三球面副12连接到动平台14上，第七直线驱动器17一端通过第十四球面副18连接到转动小臂9上，第七直线驱动器17另一端通过第十五球面副15连接到动平台14上，动平台14上带有法兰盘13，法兰盘13上可安装抓持器等末端执行器。第六直线驱动器11和第七直线驱动器17作为主动件可单独驱动动平台14运动，也可以组合的方式联合驱动动平台14运动，实现动平台14的二维转动。
对照图5，所述一种七活动度搬运机械手在第一直线驱动器25、第二直线驱动器27、第三直线驱动器3、第四直线驱动器7、第五直线驱动器21、第六直线驱动器11、第七直线驱动器17的联合驱动下实现前方低处搬运的工作状态示意图。
对照图6，所述一种七活动度搬运机械手在第一直线驱动器25、第二直线驱动器27、第三直线驱动器3、第四直线驱动器7、第五直线驱动器21、第六直线驱动器11、第七直线驱动器17的联合驱动下实现左前方水平方向搬运的工作状态示意图。
对照图7，所述一种七活动度搬运机械手在第一直线驱动器25、第二直线驱动器27、第三直线驱动器3、第四直线驱动器7、第五直线驱动器21、第六直线驱动器11、第七直线驱动器17的联合驱动下实现前方高出搬运的工作状态示意图。
Claims (1)
1.一种七活动度搬运机械手，包括转动大臂机构、转动小臂机构和动平台机构，其结构和连接方式为：
所述转动大臂机构由转动大臂、第一直线驱动器、第二直线驱动器和第三直线驱动器组成，转动大臂通过第一球面副连接到机架上，第一直线驱动器一端通过第二球面副连接到机架上，第一直线驱动器另一端通过第三球面副连接到转动大臂上，第二直线驱动器一端通过第四球面副连接到机架上，第二直线驱动器另一端通过第五球面副连接到转动大臂上，第三直线驱动器一端通过第六球面副连接到机架上，第三直线驱动器另一端通过第七球面副连接到转动大臂上，
所述转动小臂机构由转动小臂、第四直线驱动器和第五直线驱动器组成，转动小臂通过第一虎克铰连接到转动大臂上，第四直线驱动器一端通过第八球面副连接到转动大臂上，第四直线驱动器另一端通过第九球面副连接到转动小臂上，第五直线驱动器一端通过第十球面副连接到转动大臂上，第五直线驱动器另一端通过第十一球面副连接到转动小臂上，
所述动平台机构由动平台、第六直线驱动器、第七直线驱动器组成，动平台通过第二虎克铰连接到转动小臂上，第六直线驱动器一端通过第十二球面副连接到转动小臂上，第六直线驱动器另一端通过第十三球面副连接到动平台上，第七直线驱动器一端通过第十四球面副连接到转动小臂上，第七直线驱动器另一端通过第十五球面副连接到动平台上。
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