CN103192372B - 连杆型机械手 - Google Patents

Abstract

一种连杆型机械手，包括一驱动装置、若干杆体、用于连接杆体之间的转轴，杆体包括有一第一大臂、一第二大臂、一第一次大臂、一第二次大臂、一第一小臂、一第二小臂、一第一导引臂、一第二导引臂、一第一次导引臂、一第二次导引臂、一第一末端构件、及一第二末端构件，第一大臂、第一次大臂、第一小臂、一第一导引臂、一第一次导引臂及第一末端构件形成一运动链ABCDEFG，第二大臂、第二次大臂、第二小臂、一第二导引臂、一第二次导引臂及第二端末端构件形成一与运动链ABCDEFG并联的运动链AB′C′D′E′F′G′，驱动装置驱动所述第一大臂、第二大臂、第一次大臂及第二次大臂绕所述A轴转动，而带动运动链ABCDEFG与运动链AB′C′D′E′F′G′在同一平面上相对于底座作伸缩运动。

Description

连杆型机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤指一种应用于电子产品工业中的不需同步带、也不需钢带或同步齿轮，具有较高的刚度、洁净度的机械手。

背景技术

一般地，机械手被广泛运用于电子产品中，如汽车工业、塑料工业、药品工业及食品工业等领域，用于完成搬取、装配、喷涂、焊接等操作，以代替人工操作，从而提高生产效率。

一般地，晶片传送机器人大都包括有一升降机构及一手臂机构，所述手臂机构的型式大都是R-θ型，即手臂包括可径向运动的R轴和圆周运动的θ轴，如SCARA型和蛙腿型。所述SCARA型由回转θ轴和靠同步带耦合的三连杆R轴组成。然而，SCARA型手臂虽结构紧凑、可靠性高，但刚度较低。所述蛙腿型手臂由回转θ轴和靠钢带或同步齿轮耦合的多连杆R轴组成，所述蛙腿型手臂刚性高，其虽然克服了SCARA型刚性低的问题，但是钢带寿命有限，手臂的运行轨迹精度完全由驱动的同步性还有钢带和带轮的耦合来决定，同步齿轮易产生粉尘，污染环境。

发明内容

鉴于以上内容，有必要提供一不需同步带、也不需钢带或同步齿轮，具有较高的刚度、洁净度的机械手。

一种连杆型机械手，包括有一底座、若干杆体及用于连接杆体之间的转轴，所述底座安装有一驱动装置，所述杆体包括有一第一大臂、一第二大臂、一第一次大臂、一第二次大臂、一第一小臂、一第二小臂、一第一导引臂、一第二导引臂、一第一次导引臂、一第二次导引臂、一转动连接于所述第一导引臂与第一次导引臂的第一末端构件、及一转动连接于所述第一次导引臂与第二次导引臂的第二末端构件，所述第一大臂、第二大臂、第一次大臂与第二次大臂通过一转轴A固定于所述底座上，所述第一小臂通过两转轴B、D连接于所述第一次大臂与第一导引臂，所述第一导引臂通过两转轴C、G连接于所述第一大臂与所述第一末端构件，所述第一次导引臂通过两转轴E、F连接于所述第一小臂与所述第一末端构件，所述第一大臂、第一次大臂、第一小臂、一第一导引臂、一第一次导引臂及所述第一末端构件形成一运动链ABCDEFG，所述第二小臂通过两转轴B′、D′连接于所述第二次大臂与第二导引臂，所述第二导引臂通过两转轴C′、G′连接于所述第二大臂与所述第二末端构件，所述第二次导引臂通过两转轴E′、F′连接于所述第二小臂与所述第二末端构件，所述第二大臂、第二次大臂、第二小臂、一第二导引臂、一第二次导引臂及第二末端构件形成一与所述运动链ABCDEFG并联的运动链AB′C′D′E′F′G′，所述驱动装置驱动所述第一大臂、第二大臂、第一次大臂及第二次大臂绕所述A轴转动，而带动所述运动链ABCDEFG与所述运动链AB′C′D′E′F′G′在同一平面上相对于所述底座作伸缩运动。

在一实施方式中，所述第一末端构件的运动所在平面垂直于转轴ABCDEFG。

在一实施方式中，所述第一末端构件的运动轨迹与所述第二末端构件的运动轨迹相同。

在一实施方式中，所述第一末端构件的运动轨迹包括有一第一直线轨迹、一第二直线轨迹、及一垂直于所述第二直线轨迹的第三直线轨迹，所述第一直线轨迹的延伸线穿过所述转轴A的中心点及第一末端构件的圆心，所述第一直线轨迹在不与所述第二直线轨迹与第三直线轨迹重合的其他直线上。

在一实施方式中，所述第二末端构件的运动轨迹包括有一第二一直线轨迹、一垂直于所述第二一直线轨迹的第二二直线轨迹、及一第二三直线轨迹，所述第二一直线轨迹的延伸线延伸线穿过所述转轴A的中心点及第二末端构件的圆心，所述第二三直线轨迹在不与所述第二一直线轨迹与第二二直线轨迹重合的其他直线上。

在一实施方式中，所述杆体的长度能够调节所述第一末端构件的运动轨迹的空间范围。

在一实施方式中，所述第一大臂和第一次大臂与底座的相对位置的改变能够改变所述第一末端构件的运动轨迹的第一直线轨迹、第二直线轨迹、及第三直线轨迹。

在一实施方式中，所述驱动装置包括有一第一驱动结构及一与所述第一驱动结构独立的第二驱动结构，所述第一驱动结构控制所述第一大臂及第二大臂，所述第二驱动结构控制所述第一次大臂及第二次大臂。

相较于现有技术，上述连杆型机械手中的所述第一大臂、第一次大臂、第一小臂、一第一导引臂、一第一次导引臂及第一末端构件形成一运动链ABCDEFG，所述第二大臂、第二次大臂、第二小臂、一第二导引臂、一第二次导引臂及第二末端构件形成一与所述运动链ABCDEFG并联的运动链AB′C′D′E′F′G′，所述驱动装置驱动所述第一大臂、第二大臂、第一次大臂及第二次大臂绕所述A轴转动，而带动所述运动链ABCDEFG与所述运动链AB′C′D′E′F′G′在同一平面上相对于所述底座作伸缩运动。这样，所述连杆型机械手既不需同步带，也不需钢带或同步齿轮，在达到高刚度的同时又无需担忧齿轮粉尘，也无需考虑延长钢带的寿命，使用非常方便，且非常实用。

附图说明

图1是本发明连杆型机械手的一较佳实施方式的一平面图。

图2是本发明连杆型机械手的一较佳实施方式的一示意图。

图3是本发明连杆型机械手的一较佳实施方式的一使用状态图。

图4是本发明连杆型机械手的一较佳实施方式的另一使用状态图。

主要元件符号说明

底座	10
		第一大臂	20
第二大臂	20′
		第一次大臂	30
第二次大臂	30′
		第一小臂	40
第二小臂	40′
		第一导引臂	50
第二导引臂	50′
		第一次导引臂	60
第二次导引臂	60′
		第一末端构件	70
第二末端构件	70′
		盒子	80

具体实施方式

请参阅图1，在一实施方式中，一连杆型机械手包括一底座10及一安装于所述底座10上的若干杆体及若干连接在两杆体之间的转动副。所述若干杆体可组合成为两结构相同、其运动轨迹亦相同的运动链。在一实施方式中，所述杆体包括有一第一大臂20、一第一次大臂30、一第一小臂40、一第一导引臂50、一第一次导引臂60、一第一末端构件70、一第二大臂20′、一第二次大臂30′、一第二小臂40′、一第二导引臂50′、一第二次导引臂60′、及一第二末端构件70′。所述第一大臂20、第一次大臂30、第一小臂40、第一导引臂50、第一次导引臂60及第一末端构件70可构成一第一运动链手臂；所述第二大臂20′、第二次大臂30′、第二小臂40′、第二导引臂50′、第二次导引臂60′及一第二末端构件70′可构成一与所述第一运动链手臂相同的第二运动链手臂。在一实施方式中，所述连杆型机械手可用于夹取一电子元件，如半导体晶片等。

所述底座10上安装有一驱动装置(图未示)。所述驱动装置包括有一第一驱动结构及一独立于所述第一驱动结构的第二驱动结构。所述第一驱动结构控制所述第一大臂20与第二大臂20′；所述第二驱动结构控制所述第一次大臂30与第二次大臂30′。在一实施方式中，所述第一驱动结构与第二驱动结构分别为一电机。

请参阅图2，所述第一大臂20、第二大臂20′、第一次大臂30与第二次大臂30′通过一转轴A固定在所述底座10上。所述第一小臂40通过两转轴B、D连接于所述第一次大臂30与第一导引臂50之间。所述第一导引臂50通过两转轴C、G连接于所述第一大臂20与第一末端构件70之间。所述第一次导引臂60通过两转轴E、F连接于第一小臂40与第一末端构件70之间。同理，所述第二小臂40′通过两转轴B′、D′连接于所述第二次大臂30′与第二导引臂50′之间。所述第二导引臂50′通过两转轴C′、G′连接于所述第二大臂20′与第二末端构件70′之间。所述第二次导引臂60通过两转轴E′、F′连接于第二小臂40′与第二末端构件70′之间。这样，所述第一大臂20、第一次大臂30、第一小臂40、一第一导引臂50、一第一次导引臂60及第一末端构件70形成一运动链ABCDEFG。所述第二大臂20′、第二次大臂30′、第二小臂40′、一第二导引臂50′、一第二次导引臂60′及第二末端构件70′形成一与所述运动链ABCDEFG并联的运动链AB′C′D′E′F′G′。

请一起参阅图3及图4，使用时，安装于底座10下方的驱动装置在驱动所述运动链ABCDEFG运动时，所述第一驱动结构驱动所述第一大臂20绕所述A轴转动，所述第二驱动结构驱动所述第一次大臂30绕所述A轴转动，这样，所述第一大臂20、第一次大臂30、第一小臂40、一第一导引臂50、一第一次导引臂60形成一运动链ABCDEFG作相应的运动而使所述第一末端构件70相对所述底座10伸出以抓取一盒子(图未示)内的电子元件。当所述第一末端构件70完成抓取过程时而相对所述底座10回缩时，所述驱动装置中的第一驱动结构与第二驱动结构旋转后分别启动第二大臂20′绕所述A轴转动及所述第二次大臂30′绕所述A轴转动，这样，所述第二大臂20′、第二次大臂30′、第二小臂40′、第二导引臂50′、第二次导引臂60′形成的运动链AB′C′D′E′F′G′作相应的运动，而使所述第二末端构件70′相对所述底座10伸出以抓取另一盒子80内的电子元件。这样，整个两条并联的运动链ABCDFFG与运动链AB′C′D′E′F′G′的运行模式为一个运动链收缩一个运动链伸出的反复运动。

请继续参阅图2，由图2可知，所述第一末端构件70与第二末端构件70′的圆心的是一同一平面上的直线运动，且该平面垂直于每一转动轴A、B、C、D、E、F、G及B′、C′、D′、E′、F′、G′。所述第一末端构件70的运动轨迹与所述第二末端构件70′的运动轨迹相同。在一实施方式中，所述第一末端构件70的运动轨迹包括有一第一直线轨迹3、一第二直线轨迹2、及一垂直于所述第二直线轨迹2的第三直线轨迹4，所述第一直线轨迹3的延伸线穿过连接与所述转轴A的中心点及第一末端构件70的圆心。所述第一直线轨迹3在不与所述第二直线轨迹2与第三直线轨迹4重合的其他直线上。同理，所述第二末端构件70′的运动轨迹包括有一第二一直线轨迹、一垂直于所述第二一直线轨迹的第二二直线轨迹、及一第二三直线轨迹，所述第二一直线轨迹的延伸线穿过所述转轴A的中心点及第二末端构件70′的圆心。所述第二三直线轨迹在不与所述第二一直线轨迹与第二二直线轨迹重合的其他直线上。

在一实施方式中，所述第一末端构件70与第二末端构件70′的工作空间可根据各个杆件之间的长度来调节，即调节第一大臂20、第一次大臂30、第一小臂40、第一导引臂50、第一次导引臂60、第二大臂20′、第二次大臂30′、第二小臂40′、第二导引臂50′及第二次导引臂60′的长度就可调节所述第一末端构件70与第二末端构件70′的工作空间。另外，改变所述第一大臂20和第一次大臂30与底座10的相对位置也可改变所述第一末端构件70的直线运动轨迹，同理，改变所述第二大臂20′和第二次大臂30′与底座10的相对位置也可改变所述第二末端构件70′的直线运动轨迹。

在本发明中，所述第一大臂20与第二大臂20′通过所述第一驱动结构控制运动，所述第一次大臂30与第二次大臂30′通过所述第二驱动结构控制运动，整个杆体运动就具有两个自由度，可动作范围较大。而且，本发明结构既不需同步带，也不需钢带或同步齿轮，在达到高刚度的同时又无需担忧齿轮粉尘，也无需考虑延长钢带的寿命，使用非常方便，且非常实用。

在本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的发明方案和发明构思结合生产的实际需要做出相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种连杆型机械手，包括有一底座、若干杆体及用于连接杆体之间的转轴，所述底座安装有一驱动装置，其特征在于：所述杆体包括有一第一大臂、一第二大臂、一第一次大臂、一第二次大臂、一第一小臂、一第二小臂、一第一导引臂、一第二导引臂、一第一次导引臂、一第二次导引臂、一转动连接于所述第一导引臂与第一次导引臂的第一末端构件、及一转动连接于所述第二导引臂与第二次导引臂的第二末端构件，所述第一大臂、第二大臂、第一次大臂与第二次大臂通过一转轴A固定于所述底座上，所述第一小臂通过两转轴B、D连接于所述第一次大臂与第一导引臂，所述第一导引臂通过两转轴C、G连接于所述第一大臂与所述第一末端构件，所述第一次导引臂通过两转轴E、F连接于所述第一小臂与所述第一末端构件，所述第一大臂、第一次大臂、第一小臂、一第一导引臂、一第一次导引臂及所述第一末端构件形成一运动链ABCDEFG，所述第二小臂通过两转轴B′、D′连接于所述第二次大臂与第二导引臂，所述第二导引臂通过两转轴C′、G′连接于所述第二大臂与所述第二末端构件，所述第二次导引臂通过两转轴E′、F′连接于所述第二小臂与所述第二末端构件，所述第二大臂、第二次大臂、第二小臂、一第二导引臂、一第二次导引臂及第二端末端构件形成一与所述运动链ABCDEFG并联的运动链AB′C′D′E′F′G′，所述驱动装置驱动所述第一大臂、第二大臂、第一次大臂及第二次大臂绕所述转轴A转动，而带动所述运动链ABCDEFG与所述运动链AB′C′D′E′F′G′在同一平面上相对于所述底座作伸缩运动。

2.如权利要求1所述的连杆型机械手，其特征在于：所述第一末端构件的运动所在平面垂直于转轴A、B、C、D、E、F、G。

3.如权利要求2述的连杆型机械手，其特征在于：所述第一末端构件的运动轨迹与所述第二末端构件的运动轨迹相同。

4.如权利要求3所述的连杆型机械手，其特征在于：所述第一末端构件的运动轨迹包括有一第一直线轨迹、一第二直线轨迹、及一垂直于所述第二直线轨迹的第三直线轨迹，所述第一直线轨迹的延伸线穿过所述转轴A的中心点及第一末端构件的圆心，所述第一直线轨迹在不与所述第二直线轨迹与第三直线轨迹重合的其他直线上。

5.如权利要求4所述的连杆型机械手，其特征在于：所述第二末端构件的运动轨迹包括有一第二一直线轨迹、一垂直于所述第二一直线轨迹的第二二直线轨迹、及一第二三直线轨迹，所述第二一直线轨迹的延伸线穿过所述转轴A的中心点及第二末端构件的圆心，所述第二三直线轨迹在不与所述第二一直线轨迹与第二二直线轨迹重合的其他直线上。

6.如权利要求4所述的连杆型机械手，其特征在于：所述杆体的长度能够调节所述第一末端构件的运动轨迹的空间范围。

7.如权利要求4所述的连杆型机械手，其特征在于：所述第一大臂和第一次大臂与底座的相对位置的改变能够改变所述第一末端构件的运动轨迹的第一直线轨迹、第二直线轨迹、及第三直线轨迹。

8.如权利要求7所述的连杆型机械手，其特征在于：所述驱动装置包括有一第一驱动结构及一与所述第一驱动结构独立的第二驱动结构，所述第一驱动结构控制所述第一大臂及第二大臂，所述第二驱动结构控制所述第一次大臂及第二次大臂。