CN104308831B - 双动子直线电机驱动的并联机器人 - Google Patents

双动子直线电机驱动的并联机器人 Download PDF

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康清格
张自强
李润钿
赵永杰
曾玲生
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汕头大学
汕头轻工装备研究院
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Abstract

本发明涉及一种双动子直线电机驱动的并联机器人,包括双动子直线电机、第一支链、第二支链和动平台,双动子直线电机包括定子和设置在定子上的第一动子、第二动子,第一动子通过第一支链与动平台连接,第二动子通过第二支链与动平台连接,第一支链、第二支链均包括连杆,第一支链、第二支链通过连杆实现第一动子、第二动子与动平台的连接。本发明采用双动子直线电机,控制算法更加简单,设备控制精度更高,降低了并联机构的复杂性,减少了并联机构运动副约束,使其安装,调试简单。本发明构思新颖,结构简单,可靠性高,且移送距离,位置准确,适合在电子、轻工、食品以及医药等众多行业内实现大批量快速精准移运轻小的货物。

Description

双动子直线电机驱动的并联机器人
技术领域
[0001]本发明涉及工业搬运机器人领域,具体是一种双动子直线电机驱动的并联机器人。
背景技术
[0002]当今世界竞争日益激烈,为提高生产效率和竞争能力许多企业采用先进的生产设备,如搬运机器人、机械手。而在医药、食品以及微电子产品装配等自动化生产线上一些自动装置只需较少的运动自由度就可满足要求。相对于传统的串联机构,并联机构是多个构件共同支撑动平台运动,且更易实现结构紧凑,模块化设计,高刚度以及运动的高速。因此一些少自由度的并联机构受到不少研究者关注。已有的平面二自由度并联机器人中,如专利号为CNl 355087A的《仅含转动副的二自由度平动并联机器人机构》,提出一种仅含转动副的并联机器人机构,该机构中,驱动单元为两个伺服电机,2个作为驱动的转动副安装在机架上,通过平行四边形支链结构实现动平台的平动,导致并联结构相对复杂,安装、调试困难。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种双动子直线电机驱动的并联机器人,以解决现有技术并联结构复杂,安装调试困难的问题。
[0004]为了实现上述的目的,采用如下的技术方案。一种双动子直线电机驱动的并联机器人,包括双动子直线电机、第一支链、第二支链和动平台,所述双动子直线电机包括定子和设置在定子上的第一动子、第二动子,所述第一动子通过第一支链与动平台连接,所述第二动子通过第二支链与动平台连接,所述第一支链、第二支链均包括连杆,所述第一支链、第二支链通过连杆实现第一动子、第二动子与动平台的连接。双动子直线电机驱动第一动子和第二动子在定子上运动,通过第一支链、第二支链的连杆带动动平台运动,其运动实现方式如下:两个动子同速同向运动时,能够实现动平台水平方向的运动;两个动子反向同速运动时,能够实现动平台竖直方向的运动;两个动子同向异速、反向异速运动时,能够实现动平台二自由度的运动。动子、支链和动平台形成约束关系,第一支链与第二支链的连杆数量可以根据实际需要进行设置,例如:第一支链与第二支链各设置一根连杆,即可实现上述的运动方式;第一支链设置一根连杆,第二支链设置两根连杆,通过三根连杆连接动平台三个点,使动平台在运动过程中更加平稳;第一支链与第二支链各设置两根连杆,进一步提高动平台的平稳度。
[0005]进一步的,所述第一支链设置有三根连杆,第二支链设置有两根连杆。第一支链三根连杆中的两根与动平台靠近第一动子的一侧连接,剩余一根与动平台靠近第二动子的一侧连接,第二支链两根连杆与动平台靠近第二动子的一侧连接。该结构能够有效提高并联机构的刚度。
[0006]进一步的,所述并联机器人还包括导轨和设置在导轨上的滑块,所述滑块与双动子直线电机的基座连接。导轨水平设置且不与定子平行,驱动滑块沿导轨运动,能够使双动子直线电机沿导轨运动,从而带动动平台沿上述二自由度无法实现的方向运动,使动平台增加一个自由度,实现三个自由度的运动,可以更好的满足实际应用。
[0007]进一步的,所述连杆通过铰链或转动副与第一动子、第二动子、动平台连接。
[0008]进一步的,所述动平台上设置有手爪可适应接口并连接有手爪。所述手爪为吸盘、气动夹取手爪、电动夹取手爪、电磁吸取手爪中的一种。
[0009]与现有技术相比,本发明采用双动子直线电机,控制算法更加简单,设备控制精度更高,降低了并联机构的复杂性,减少了并联机构运动副约束,使其安装,调试简单。本发明构思新颖,结构简单,可靠性高,且移送距离,位置准确,适合在电子、轻工、食品以及医药等众多行业内实现大批量快速精准移运轻小的货物。
附图说明
[0010]图1为本发明的结构示意图;
[0011]图2为本发明实施例一的结构示意图;
[0012]图3为本发明实施例二的结构示意图;
[0013]图4为本发明实施例三的结构示意图;
[0014]图5为本发明实施例四的结构示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合附图对本发明作进一步的描述。
[0016]本发明的结构如图1所示,包括双动子直线电机1、第一支链、第二支链和动平台4。双动子直线电机I包括定子11和设置在定子上的第一动子12、第二动子13,第一动子12通过第一支链与动平台4连接,第二动子13通过第二支链与动平台4连接。第一支链、第二支链均包括连杆2,第一支链与第二支链的连杆2的数量可以根据实际需要进行设置。连杆2通过铰链3与第一动子12、第二动子13、动平台4连接,各铰链3可更换成转动副。动平台4上设置有手爪可适应接口 5,可根据实际需要安装不同的手爪6,手爪6可以为吸盘、气动夹取手爪、电动夹取手爪、电磁吸取手爪、焊枪、胶枪、检测仪器或其它专用工具等。
[0017] 双动子直线电机I驱动两个动子12、13在定子11上运动,通过连杆2带动动平台4运动,其运动实现方式如下:两个动子12、13同速同向运动时,能够实现动平台4水平方向的运动;两个动子12、13反向同速运动时,能够实现动平台4竖直方向的运动;两个动子12、13同向异速、反向异速运动时,能够实现动平台4二自由度的运动。
[0018]实施例一第一支链与第二支链各设置一根连杆,如图2所示。
[0019]实施例二第一支链设置一根连杆,第二支链设置两根连杆,如图3所示。
[0020]实施例三第一支链与第二支链各设置两根连杆,如图4所示。
[0021 ]实施例四第一支链设置三根连杆,第二支链设置两根连杆,如图5所示。第一支链三根连杆中的两根与动平台4靠近第一动子12的一侧连接,剩余一根与动平台4靠近第二动子13的一侧连接,第二支链两根连杆与动平台4靠近第二动子13的一侧连接。该结构能够有效提高并联机构的刚度。该结构还包括导轨8和设置在导轨8上的滑块7,滑块7与双动子直线电机I的基座连接,导轨8固定安装在如机架9等结构上。导轨8水平设置且不与定子11平行,驱动滑块7沿导轨8运动,能够使双动子直线电机I沿导轨8的方向运动,从而带动动平台4沿导轨8的方向运动,使动平台4增加一个自由度,实现三个自由度的运动,可以更好的满足实际应用。
[0022]本发明是一款应用在轻工行业上的、用于物品自动包装、分拣的自动化设备,可以方便快捷的将材料从甲地移去乙地且堆码整齐。在自由度上,可以是两坐标机器人,实现物品的竖直和水平方向的搬运,通过改进也可以实现三轴移动的直角坐标机器人。本发明能够实现物品的抓取装置在竖直,水平方向的位移,将物品进行搬运。
[0023]以上所公开的仅为本发明的一种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本发明之权利范围,因此依本发明权利要求所作的等同变化,仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种双动子直线电机驱动的并联机器人,其特征在于,包括双动子直线电机、第一支链、第二支链和动平台,所述双动子直线电机包括定子和设置在定子上的第一动子、第二动子,所述第一动子通过第一支链与动平台连接,所述第二动子通过第二支链与动平台连接,所述第一支链、第二支链均包括连杆,所述第一支链、第二支链通过连杆实现第一动子、第二动子与动平台的连接。
2.根据权利要求1所述的一种双动子直线电机驱动的并联机器人,其特征在于,所述第一支链设置有三根连杆,第二支链设置有两根连杆。
3.根据权利要求1或2所述的一种双动子直线电机驱动的并联机器人,其特征在于,还包括导轨和设置在导轨上的滑块,所述滑块与双动子直线电机连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种双动子直线电机驱动的并联机器人,其特征在于,所述连杆通过转动副与第一动子、第二动子、动平台连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种双动子直线电机驱动的并联机器人,其特征在于,所述动平台上设置有手爪可适应接口并连接有手爪。
6.根据权利要求5所述的一种双动子直线电机驱动的并联机器人,其特征在于,所述手爪为吸盘、气动夹取手爪、电动夹取手爪、电磁吸取手爪中的一种。
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