CN102649269A - 操作器机器人 - Google Patents

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Abstract

一种用于工业生产线的操作器机器人，包括：-支撑结构(20)；-第一机器人臂(30)，其以悬置状态安装在所述支撑结构上，并且包括多个串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于所述支撑结构围绕各自旋转轴旋转的主体；-第二机器人臂(40)，其以悬置状态安装在所述支撑结构上，并且包括多个串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于所述支撑结构围绕各自旋转轴旋转的主体；以及-第一和第二装置，其分别用于将所述第一和第二臂安装在所述支撑结构上，其中所述第一臂的第一可旋转主体的旋转轴确定了第一方向(A1)，所述第一臂的第一可旋转主体的旋转轴是所述多个主体中最靠近于所述支撑结构的，并且其中所述第二臂的第一可旋转主体的旋转轴确定了第二方向(A2)，所述第二臂的第一可旋转主体的旋转轴是所述多个主体中最靠近于所述支撑结构的，所述操作器机器人的特征在于，所述第一和第二装置分别使所述第一臂的所述第一主体和所述第二臂的所述第一主体定向，以此方式使得所述第一和第二方向是向下倾斜并且叉开的。

Description

操作器机器人
技术领域
本发明涉及一种用于工业生产线的操作器机器人，其包括：
-支撑结构；
-第一机器人臂，其以悬置状态安装在所述支撑结构上，并且包括多个串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于所述支撑结构围绕各自旋转轴旋转的主体；
-第二机器人臂，其以悬置状态安装在所述支撑结构上，并且包括多个串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于所述支撑结构围绕各自旋转轴旋转的主体；以及
-第一和第二装置，其分别用于将所述第一和第二臂安装在所述支撑结构上，
其中所述第一臂的第一可旋转主体的旋转轴确定了第一方向，所述第一臂的第一可旋转主体的旋转轴是所述多个主体中最靠近于所述支撑结构的，并且其中所述第二臂的第一可旋转主体的旋转轴确定了第二方向，所述第二臂的第一可旋转主体的旋转轴是所述多个主体中最靠近于所述支撑结构的。
背景技术
以上所指出类型的操作器机器人在例如国际申请No.WO2007/037130中进行了描述。
发明内容
本发明的目的是，通过提供操作器机器人(其中第一臂与第二臂能够以更高效并且通用的方式相互配合)来提出对以上所指出方案的改进。
通过权利要求1的特征所呈现的操作器可以达到以上所指出的目的。
多个权利要求形成了在本文中所提供与本发明有关的技术教导的整体部分。
附图说明
参考所附图片，本发明现在将完全以非限制性实例的方式进行描述，在这些图片中：
-图1为装备有本文中所描述类型的操作器机器人的工作区域的示意图；
-图2为本文中所描述的操作器机器人的透视图；
-图3为图2的操作器机器人的主视图；
-图4为图2的操作器机器人的俯视平面视图；
-图5为来自图2的操作器机器人的下方的视图；
-图6为根据另一实施方式在本文中所描述的操作器机器人的透视图；
-图7为图6的操作器机器人的主视图；
-图8为图6的操作器机器人的俯视平面视图；
-图9为图6的操作器机器人处于其操作构形中的透视图；以及
-图10为图9的操作器机器人的侧视图。
具体实施方式
在接下来的说明中阐述了许多具体细节，旨在深入理解实施方式。实施方式可以被提供而不具备一个或多个具体细节，或者具备其它的方法、部件或材料等。在其他情形下，已知的结构、材料或操作不作详细地显示或描述，以避免将实施方式的许多方面表述不清楚。
在本文中所用标记仅是提供方便，因此不能限定保护的领域或者实施方式的范围。
在图中，由标记数字10所指示的是操作器机器人，其被设计成在工业生产线(例如，用于机动车辆生产线)场所中进行操作。
机器人10包括支撑结构20以及安装在所述结构上的第一臂30和第二臂40。如在所述图中可以看到，在本文中所描述的操作器机器人中，该支撑结构如此是为了使这些臂保持悬置在工作区域的上方，在所述工作区域中操作器机器人被设计成进行操作。在所图示的具体实例中，支撑结构被固定到设于与工作区域相对应位置中的柱状物P的架空部分S上。所述支撑结构可被可替换地固定到架空结构S上，该架空结构S在工作区域上方延伸。
安装在支撑结构上的两个机器人臂被预布置为在对一个或多个被加工部件执行一个或多个给定操作中彼此相配合。根据与每个操作相关联的预设指示，控制装置被可操作地连接至操作器机器人，用来控制两个臂以及机器人10的可能其它操作单元。例如，所述控制装置可被设在前述的柱状物P之内。
每个臂包括多个主体，这些主体串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于支撑结构围绕各自旋转轴旋转。每个臂还包括基座部分30’、40’，基座部分30’、40’被设计成固定到支撑结构上并且被设计成承载其各自臂的一连串可旋转主体。
在下文中将详细地描述臂的结构。在任何情形下应立即注意，当与在本文中所描述操作器机器人的主创新特征相比时，组成操作器机器人的臂的类型其本身是不重要的。
本文中所描述的操作器机器人设想了特意设置装置，其用于根据空间中特定定向将两个臂安装在支撑结构上。
尤其，所述装置被设计成使第一臂30的可旋转主体定向，该第一臂最靠近于支撑结构(在图的实例中由标记数字31指示)，以这样的方式将其各自旋转轴设在第一方向A1上，并且同样地，所述装置被设计成使第二臂40的旋转主体定向，该第二臂最靠近于支撑结构(在图的实例中由标记数字41指示)，以这样的方式使其各自旋转轴设在不同于前述第一方向的第二方向A2上。前述的装置如此可使第一和第二方向是向下倾斜并且叉开的。
根据优选的实施方式，第一和第二方向都相对于水平平面以0°和90°之间的角度倾斜，极端值除外。此外，根据优选的实施方式，第一和第二方向在它们之间限定了被包括在90°和180°之间的角度，极端值除外。优选地，第一和第二方向相对于中间竖直几何平面是彼此对称的。
以上所描述的两个臂的定向代表了与那些由已知领域所提议相比的创新构形。事实上，要注意从臂的第一可旋转主体的倾斜度来看，其取决于这些假设来达到空间中各种操作位置的构形，而就此而论，本申请人已经发现在本文中所描述的特定定向在对于其运动给定相同的自由空间量时，允许所述臂的协同干预有更大的可能性和形式。如将在后续中看到的，以上及其它的优点在所述臂每一个包括至少六个可旋转主体(其中两个为优选地伸长的主体)的应用中甚至更为明显。
用于安装根据以上所指示定向的两个臂的装置是可以具有适用于本目标的任何构形。所述装置包括特意设置部分，所述特意设置部分(由于它们的特殊构形)决定了所述定向并且能被设置在支撑结构上、或者被可替换地设置在这些臂它们自身的基座部分上。
在下文中，将阐明支撑结构的以及用于将这些臂安装在所述结构上的前述装置的尤其有优势的实施方式。
在各种实施方式中，如在所图示的一个中，支撑结构包括平台21，在平台21上安装的是两个臂30、40。
在各种实施方式中，如在所图示的一个中，平台21被安装以便它可以在支撑结构的固定部分上围绕竖直的轴V转动。在优选的实施方式中，如在所图示的一个中，所述平台具有平面22，该平面22被安装以便它可以在对应于其连接部分的位置中围绕前述的竖直轴转动，并且它以突出部分23从所述连接部分延伸，在突出部分23上操作器机器人的两个臂相对于前述的竖直轴以悬臂型式安装在各自位置中。
在各种实施方式中，如在所图示的一个中，支撑结构还包括凸缘29，其用于将所述结构固定到架空的壁上，例如，如之前所提及的，固定到设在对应于工作区域的位置中的架空结构上。另外，所述同样的结构承载了被设计成驱动平台21进行旋转的致动器或者马达M。
在各种实施方式中，如在所图示的一个中，平台21具有第一平面和倾斜壁24以及第二平面和倾斜壁25，在倾斜壁24上固定的是第一臂的基座部分30’，在倾斜壁25上固定的是第二臂的基座部分40’。所述这些壁是以这样的方式进行倾斜的：使得互为正交的各自几何轴来确定前述的第一和第二方向。显然，在这种情形下，是该结构(在该结构上固定了臂)的特定构形决定了后者的特定定向，并且因此基座部分或者这些臂其本身的附属部分可以具有在所述场合中通常所使用的任何类型。例如，所述部分可以设置有适合经由螺栓或等同的固定装置被固定到所述壁上的凸缘。
在各种实施方式中，诸如在所图示的一个中，第一和第二壁是由牢固在平台底部上的半壳结构26的两个相对的斜面进行限定的。而且，所述半壳结构具有正面27和底面28，正面27被基本上成形为像倒转设置的三角形或者梯形，底面28也被成形为像三角形或者梯形，基本上平行于所述平面并且正交于该正面，其靠在该正面上以使它的顶点或者末端较小基座(即距平台的旋转纵轴线最远的那个)转向该正面的底部顶点或者较小基座。所述这些面将前述的相对的斜面连接在一起。由于以上所描述的特殊构形，应注意如何仅通过前述的三角形(或者梯形)面的合适构形以精确方式来获得第一和第二壁所期望的倾斜度。
总体来说，以上所描述的构形能使平台结构(其中机器人臂将被紧固而被获得)耐久并且同时远离笨重，并且因此尤其适用于被设想所述平台将围绕竖直轴V转动的应用。另外，由于平台结构其本身是通过倾斜壁来决定这些臂所期望的定向的事实，它也能使用常规的机器人臂，例如具有也适用于以它们的安置在水平平面中的基座被安装在相对于一个所图示的(像所图示实例的臂)倒转设置状态下的类型。因此，就生产线的灵活性和储料台的管理而言，所述结构提供的优势是明显的。
如已经强调过的，而且可以从先前内容推论出，机器人臂的具体类型与在本文中所描述的操作器机器人的主要特征相比并不重要，回顾起来所述主要特征与所述臂在空间中的特定定向有关。然而，如之前已经提及的，本申请人已发现在这样的方案的框架下，使用机器人臂(每一个机器人臂设置有一连串的至少六个能相对彼此旋转的主体，其中两个主体是优选地伸长的并且相互之间的间隔被设为至少一个该串联中的其他主体)能使特别通用的操作器机器人(其能根据宽范围的形态进行操作)将被获得。在各种实施方式中，如在所图示的一个中，上面提到的伸长主体具有至少为该串联的剩余主体中每一个的长度1.5倍的长度。
现在接下来是特别优选类型的机器人臂的说明，一般而言这可能是本文中使人感兴趣的，该特别优选类型的机器人臂在图2至图5中被图示在其第一具体实施方式中，而在图6至图10的实施方式中所图示的是其第二具体实施方式。为了处理简便，考虑到在图中所图示实施方式中的第一和第二臂是彼此相同的事实，将以第一臂30作为具体参考。
参考图2至图5，从牢固到支撑结构上的基座部分30’开始，机器人臂包括第一可旋转主体31，其由所述基座承载并且其旋转轴(代表机器人臂的第一旋转轴)之前已被设在第一方向A1上。优选地，被设计成驱动第一主体进行旋转的马达以及被设计成驱动机器人臂的第二主体32进行旋转的马达都被安装在所述第一主体上。可替换地，被设计成驱动第一主体31的马达可由基座部分30’承载。第二主体32被安装在第一主体上，以便其可以围绕基本上正交于第一主体旋转轴(并且因此也正交于前述的第一方向)的第二轴II转动。所述第二主体具有伸长的形状并且在第一主体的一端可旋转地连接至该第一主体，而在其相对端安装的是第三主体33，以这样的方式使其可以围绕基本上平行于第二轴II的第三旋转轴III转动。依次安装在第三主体上的是第四主体34，以这样的方式使其可以围绕基本上正交于第三轴III的第四旋转轴IV转动。优选地，被设计成驱动第四主体进行旋转的马达被安装在第三主体上。应注意，所述第四主体具有伸长的形状并且在第三主体的一端被连接至该第三主体，而在其相对端上安装的是第五主体35，以这样的方式使其可以围绕基本上正交于所述第四轴IV的第五轴V转动。最后，第六主体36被安装在第五主体35上，以这样的方式使其可以围绕基本上正交于第五轴V的第六轴VI转动。优选地，此外被设计成驱动第五和第六主体进行旋转的那些马达被安装在第四主体上。如可在图中看到，第二和第四主体32、34优选地具有至少为该串联中其他的可旋转主体的长度1.5倍的长度。
应注意在本说明书中，两个轴或直线之间的正交状态既可指彼此相关联且垂直的直线或轴，也可以指相对于彼此不关联、但其在与之平行的同一个平面中的投影相对于彼此形成了约90°角的直线或轴。
在图6至图10的具体实施方式中，被图示于图1至图5中的臂的第二主体32是由两个部分32’和32”来替代的，这两个部分32’和32”能围绕基本上与轴II和轴III都正交的旋转轴II’相对于彼此转动。尤其，部分32’围绕轴II被可旋转地安装在第一主体30上，并且此外承载了被设计成驱动部分32”进行旋转的马达，而部分32”可优选地伸长，并且安装在部分32”上的是第三主体34以便其可以围绕旋转轴III转动。由于以上所描述的构形，在图5至9中所图示的机器人臂30和40设置有第七旋转轴，其赋予其上更大的灵巧性和更大的操作能力。就此而论，图8和图9图示了从图5至图7中所图示构形开始所获得的臂30和40的构形，作为它们各自部分32”围绕轴II’旋转的结果。
具体参考以上所讨论的机器人臂的两个实施方式，此外应注意它们各自的第四、第五和第六主体34、35、36一起形成机器人腕部，该机器人腕部特征在于它提供了用于供给和控制与机械人臂的第六主体36相连的工具(未显示)的电缆和/或管道C的通道，其在一端基本上与第四旋转轴对齐，并且在相对端基本上与第六旋转轴对齐。以这种方式，所述电缆和/或管道被包含在由各自机器人腕部的结构所限定的总体尺寸之内，因此避免了两个臂之一被缠绕在由另一个臂所承载电缆中的风险。可再次注意，第四主体34包括基本上肘状部分34’，其在它的基座具有面向第五主体35和第六主体36的第一开口(不可见)。所述第一开口是基本上与第四轴IV对齐的。此外，肘状部分34’承载了非对齐部分34”，其基本上沿着边设置并且离前述开口的轴一段距离，并且围绕第二轴V被可旋转地安装在部分34”上的是第五主体35。相反地，第五主体35具有悬臂部分35’，该悬臂部分35’具有基本上与第六轴VI对齐的第二开口(不可见)。在安置并装备了机器人的状态下，第一和第二开口都由前述的电缆和/或管道C穿过。第四主体的非对齐部分34”在其与肘状部分34’相对的端部上具有叉状部分34”’。所述叉状部分34”’沿着边设置并且离前述肘状部分的开口有一段距离，以便其可围绕第二轴V转动的是第五主体35。
由于其紧凑的结构，以上所阐述的特定类型的机器人臂尤其有优势，这使得操作器机器人的这些臂其本身也可以在靠近于彼此设置的共有位置中进行操作。
最后，应注意即使已在本说明书中经常参考包括两个臂(具有同一个类型)的操作器机器人，也可能设想到在可有优势的情形下和条件下具有不同类型的臂。
当然，在无损于本发明原则的情况下，可以相对于在本文中完全以非限制性实例方式所阐述的来改变(甚至显著地改变)构造的细节和多个实施方式，由此没有背离如所附权利要求中所限定的本发明的范围。

Claims (11)

1.一种用于工业生产线的操作器机器人，包括：
-支撑结构(20)；
-第一机器人臂(30)，其以悬置状态安装在所述支撑结构上，并且包括多个串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于所述支撑结构围绕各自旋转轴旋转的主体；
-第二机器人臂(40)，其以悬置状态安装在所述支撑结构上，并且包括多个串联设置并且能相对于彼此旋转且能相对于所述支撑结构围绕各自旋转轴旋转的主体；
-第一和第二装置，其分别用于将所述第一和第二臂安装在所述支撑结构上，
其中所述第一臂的第一可旋转主体的旋转轴确定了第一方向(A1)，所述第一臂的第一可旋转主体的旋转轴是所述多个主体中最靠近于所述支撑结构的，并且其中所述第二臂的第一可旋转主体的旋转轴确定了第二方向(A2)，所述第二臂的第一可旋转主体的旋转轴是所述多个主体中最靠近于所述支撑结构的，
所述操作器机器人的特征在于，所述第一和第二装置分别使所述第一臂的所述第一主体和所述第二臂的所述第一主体定向，以此方式使得所述第一和第二方向是向下倾斜并且叉开的。
2.根据权利要求1所述的操作器机器人，其中，所述支撑结构包括旋转的平台(21)，其能够围绕基本上竖直的旋转轴(V)转动，所述第一和第二臂被安装在所述平台(21)上。
3.根据权利要求2所述的操作器机器人，其中，所述第一和第二臂相对于所述平台的所述旋转轴以悬臂型式在各自位置中被安装在所述平台上。
4.根据上述任一权利要求所述的操作器机器人，其中，所述第一和第二装置使得所述第一和第二方向都相对于水平平面以被包括在0°和90°之间的角度倾斜，极端值除外。
5.根据权利要求2所述的操作器机器人，其中，所述平台具有所述第一装置的第一倾斜壁(24)和所述第二装置的第二倾斜壁(35)，固定在所述第一装置的第一倾斜壁(24)上的是所述第一臂的基座部分(30’)，所述第一臂的基座部分(30’)承载了所述第一臂的所述多个可旋转主体，固定在所述第二装置的第二倾斜壁(35)上的是所述第二臂的基座部分(40’)，所述第二臂的基座部分(40’)承载了所述第二臂的所述多个可旋转主体，所述第一和第二壁倾斜以此方式使得各自相正交的几何轴确定了所述第一和第二方向。
6.根据权利要求1所述的操作器机器人，其中，所述平台在底部具有限定了所述第一和第二壁的半壳体(26)。
7.根据上述任一权利要求所述的操作器机器人，其中，所述第一和第二装置使得所述第一和第二方向相对于中间竖直的几何平面是彼此对称的。
8.根据上述任一权利要求所述的操作器机器人，其中，所述第一和第二臂的每一个包括至少六个相对于彼此串联安装并能围绕相同数目的各自旋转轴转动的可旋转主体。
9.根据上述任一权利要求所述的操作器机器人，其中，所述第一和第二臂中每一个的两个可旋转主体具有至少为各自串联的剩余可旋转主体中每一个的长度1.5倍的长度。
10.根据权利要求9所述的操作器机器人，其中，设在所述两个较长的主体之间的是至少一个所述串联的所述剩余主体。
11.根据上述任一权利要求所述的操作器机器人，其中，所述第一和第二装置使得所述第一和第二方向限定了在它们之间被包括在90°和180°之间的角度，极端值除外。
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