CN102672710A - 四杆式机器人 - Google Patents

Abstract

四杆式机器人，由四个杆组成机器人的胳脯(上臂、下臂)，其中一个杆为摆动杆，一个杆为飘动杆，另两个杆为伸缩杆，当两个伸缩杆的任一或各自作伸缩运动时，摆动杆和飘动杆也随之运动，二者的复合运动就形成了四杆式机器人的胳脯动作，结构简洁，可承重载。

Description

四杆式机器人

技术领域

本发明涉及机器人，尤其是四杆式机器人。

背景技术

自20世纪70年代，美国、日本将机器人技术用于工业生产之后，机器人的研究得到了迅速发展，目前，机器人已经广泛应用于各个领域，并进入产业化生产时代，由于工业机器人在焊接、装配、喷漆、搬运、码垛和包装等各种场合的工作状态不同，机器人的结构形式也有很大差异，但按其运动副的结构可分为三类：第一类关节式机器人；第二类导轨式机器人；第三类关节导轨混合式机器人，其中最常用的典型结构是关节式机器人。

关节式机器人主要由驱体、胳脯(上臂、下臂)和手构成，其中胳脯(上臂、下臂)的结构也有三种典型结构：关节驱动式、传动驱动式和平行四边形摆动式，各种结构构成的机器人千姿百态，但现有机器人普遍存在着结构复杂和不能承受重大载荷的弊端。

发明内容

为了解决现有机器人结构复杂和不能承受重大载荷的问题，本发明提供一种四杆式机器人，该机器人的胳脯(上臂、下臂)由四杆构成，其中I杆为上臂，在工作时作摆动运动；II杆为I杆的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；III杆为下臂，工作时为飘移运动；IV杆为III杆的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；四个杆和躯体构成四杆式机器人，该机器人结构简单，可以承受重大载荷，从而解决了机器人承载受限的问题。

本发明采取的技术方案是：III杆、II杆、IV杆、躯体和I杆分别通过多个铰链相互连接，其中III杆、II杆、IV杆和I杆构成机器人的胳脯(上臂、下臂)，I杆为上臂，在工作时作摆动运动；II杆为I杆的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；III杆为下臂，工作时作飘移运动；IV杆为III杆的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；四个杆和躯体构成四杆式机器人，当II杆和IV杆任一或各自作伸缩运动时，I杆就作摆动运动，III杆就作飘移运动，二者的复合运动就形成了四杆式机器人的胳脯动作。

连接块是机器人的手腕，连杆的一端通过铰链与连接块相连，连杆的另一端通过铰链与摆动块的一端相连，摆动块装在另一铰链上，摆动块的另一端通过另一铰链与连杆的一端相连，连杆的另一端通过另一铰链与躯体相连；连接块、连杆、摆动块和III杆构成了一个平行四边形ABDC，摆动块、连杆、I杆和躯体构成了另一个平行四边形DEMJ，躯体是平行四边形DEMJ的底边，摆动块是躯体的对边，摆动块也是平行四边形ABDC的一个边，连接块又是摆动块的对边；机器人在运动过程中，两个平行四边形始终保持平行四边形的状态不变，躯体始终保持水平状态不变，因此，连接块的姿态也始终保持不变，也就保证了机器人的手腕姿态不变。

本发明的有益效果是，由四杆构成机器人的胳脯(上臂、下臂)，四个杆和躯体构成四杆式机器人，其结构简单，可以承受重大载荷，解决了机器人承载受限的问题。

附图说明

图1是机器人形象化示意图。

图2是四杆式机器人的结构示意图。

图3是图2的另一状态示意图。

图4是图2的另一状态示意图。

图5是图2的另一状态示意图。

图6是四杆式机器人的典型例外形示意图。

图7是图6的H-H(V-V)剖视图。

图8是图6的结构图。

图中1.III杆，2(3、5、7、9、10、13、15、16、19、20).铰链，4.II杆，6.IV杆，8.躯体，11.I杆，12.连杆，14.连接块，17.连杆，18.摆动块，21.铰链轴，22.轴承，23.套杆，24.护套，26.轴承，27.轴，29.联轴器，30(31、32、33、)马达，34.减速机，35.摆动箱，36.轴，38.丝杠副。

具体实施方式

如图2、3、4、5、6和8所示，四杆式机器人包括III杆1、铰链2、铰链3、II杆4、铰链5、IV杆6、铰链7、躯体8、铰链9、铰链10和I杆11，其特点是III杆1、II杆4、IV杆6、躯体8和I杆11分别通过铰链2、铰链3、铰链5、铰链7、铰链9和铰链10相互连接，其中III杆1、II杆4、IV杆6和I杆11构成机器人的胳脯(上臂、下臂)，I杆11为上臂，在工作时作摆动运动；II杆4为I杆11的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；III杆1为下臂，工作时作飘移运动；IV杆6为III杆1的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；四个杆和躯体8构成四杆式机器人，当II杆4和IV杆6任一或各自作伸缩运动时，I杆11就作摆动运动，III杆1就作飘移运动，二者的复合运动就形成了四杆式机器人的胳脯动作。

如图6和8所示，连接块14是机器人的手腕，连杆17的一端通过铰链16与连接块14相连，连杆17的另一端通过铰链19与摆动块18的一端相连，摆动块18装在铰链2上，摆动块18的另一端通过铰链20与连杆12的一端相连，连杆12的另一端通过铰链13与躯体8相连；连接块14、连杆17、摆动块18和III杆1构成了一个平行四边形ABDC，摆动块18、连杆12、I杆11和躯体8构成了另一个平行四边形DEMJ，躯体8是平行四边形DEMJ的底边，摆动块18是躯体8的对边，摆动块18也是平行四边形ABDC的一个边，连接块14又是摆动块18的对边；机器人在运动过程中，两个平行四边形始终保持平行四边形的状态不变，躯体8始终保持水平状态不变，因此，连接块14的姿态也始终保持不变，也就是机器人的手腕姿态保持不变。

如图6和7所示，IV杆6(II杆4)包括铰链轴21、轴承22、套杆23、护套24、轴承26、联轴器29、马达30(31)、减速机34、摆动箱35和丝杠副38；丝杠副38通过轴承26装在摆动箱35中，丝杠副38的端部通过联轴器29与减速机34相连，马达30(31)装在减速机34上，丝杠副38的丝母固装在套杆23上，套杆23通过轴承22与铰链轴21连接，铰链轴21固装在III杆1(I杆11)上，当马达30(31)转动时，经过减速机34和联轴器29带动丝杠副38旋转，丝杠副38就驱动IV杆6(II杆4)作伸缩运动。

如图7所示，轴27和轴36分别固装在摆动箱35的两侧，轴27和轴36同轴并且与丝杠副38垂直相交。

Claims (4)

1.四杆式机器人包括III杆(1)、铰链(2)、铰链(3)、II杆(4)、铰链(5)、IV杆(6)、铰链(7)、躯体(8)、铰链(9)、铰链(10)和I杆11，其特征在于所述III杆(1)、II杆(4)、IV杆(6)、躯体(8)和I杆11分别通过铰链(2)、铰链(3)、铰链(5)、铰链(7)、铰链(9)和铰链(10)相互连接，其中III杆(1)、II杆(4)、IV杆(6)和I杆11构成机器人的胳脯(上臂、下臂)，I杆(11)为上臂，在工作时作摆动运动；II杆(4)为I杆(11)的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；III杆(1)为下臂，工作时作飘移运动；IV杆(6)为III杆(1)的驱动杆，工作时主要作伸缩运动；四个杆和躯体(8)构成四杆式机器人，当II杆(4)和IV杆(6)任一或各自作伸缩运动时，I杆(11)就作摆动运动，III杆(1)就作飘移运动，二者的复合运动就形成了四杆式机器人的胳脯动作。

2.根椐权利要求1所述的四杆式机器人，还包括连杆(12)、连接块(14)、铰链(15)、铰链(16)、连杆(17)、摆动块(18)、铰链(19)和铰链(20)，其特征在于连接块(14)为机器人的手腕，连杆(17)的一端通过铰链(16)与连接块(14)相连，连杆(17)的另一端通过铰链(19)与摆动块(18)的一端相连，摆动块(18)装在铰链(2)上，摆动块(18)的另一端通过铰链(20)与连杆(12)的一端相连，连杆(12)的另一端通过铰链(13)与躯体(8)相连；连接块(14)、连杆(17)、摆动块(18)和III杆(1)构成了一个平行四边形ABDC，摆动块(18)、连杆(12)、I杆11和躯体(8)构成了另一个平行四边形DEMJ。

3.根椐权利要求1、2所述的四杆式机器人，IV杆(6)包括铰链轴(21)、轴承(22)、套杆(23)、护套(24)、轴承(26)、联轴器(29)、马达(30)、减速机(34)、摆动箱(35)和丝杠副(38)，其特征在于丝杠副(38)通过轴承(26)装在摆动箱(35)中，丝杠副38的端部通过联轴器(29)与减速机(34)相连，马达(30)、装在减速机(34)上，丝杠副(38)的丝母固装在套杆(23)上，套杆(23)通过轴承(22)与铰链轴(21)连接，铰链轴(21)固装在III杆(1)上，当马达(30)转动时，经过减速机(34)和联轴器(29)带动丝杠副(38)旋转，丝杠副(38)就驱动IV杆(6)作伸缩运动。

4.根椐权利要求1、2、3所述的四杆式机器人，其特征在于轴(27)和轴(36)分别固装在摆动箱(35)的两侧，轴(27)和轴(36)同轴并且与丝杠副(38)垂直相交。

Images