CN104440867A - 一种八自由度可移动式码垛机器人 - Google Patents

Abstract

一种八自由度可移动式码垛机器人，包括转盘、行走机构、第一主动杆、第一连杆、第四连杆、第五连杆、末端抓取机构、第二主动杆和第二连杆；所述第一主动杆下端通过第一转动副连接在转盘上，第一主动杆上端通过第四转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第七转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第八转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第九转动副连接在末端抓取机构上；所述第二主动杆下端通过第二转动副连接在转盘上，第二主动杆上端通过第六转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端连接在第一连杆上。本发明通过并联的连杆机构、转盘和行走机构的合成运动来控制末端执行器的空间运动，转动惯量小，动态性能好。

Description

一种八自由度可移动式码垛机器人

技术领域

本发明涉及移动机械平台领域，特别是一种八自由度可移动式码垛机器人。

背景技术

机器人的产生和科学技术的发展极大地改变了人类的生产和生活方式。机器人可以完成长时间的高频率重复性工作，减少人的疲劳；可以代替人类在恶劣危险的环境下可靠地完成任务，保护人的安全；可以凭借精准的操作完成工作，提高生产效率和生产质量等等。工业机器人技术日趋成熟，已经成为一种标准设备而得到工业界广泛应用，码垛机器人是其中很典型的一种。通常码垛机器人采用关节式工业机器人基本设计。

传统的串联式码垛机器人为了实现末端执行器的在空间中的任意运动，往往是用多个关节串联成一条运动连链，通过控制各个关节的运动，实现末端抓取机构的灵巧操作。通常是将电机安装在各个关节上，这样可以跟加直接的操作末端执行器。串联式码垛机器人研究得较为成熟，具有结构简单，成本低，控制简单，运动空间大等优点，已成功应用于很多领域。但是正是由于所有的关节都集中在一条运动链上，各个关节的运动误差和缺点会渐渐累积，逐级放大，到了末端执行器那里就会不精确，而且由于串联的关节较长，离心力较大，且残余震动大。各个电机安装在关节上也会造成转动惯量大、负载能力差等缺点。

并联式码垛机器人和串联式码垛机器人相比，串联式码垛机器人就像人的一个手拿东西，而并联式码垛机器人就相当于两个手一起端东西。所以并联式码垛机器人有以下优点：累积误差很小，精度较高；驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；结构紧凑，刚度高，承载能力大；完全对称的并联机构具有较好的各向同性；工作空间较小等。

传统的串联式码垛机器人大多是在固定点工作，只能在其固定位置周边一定范围内运动，有很大的限制。而能够移动的并联式码垛机器人显然能够改善这种缺点。可移动的并联式码垛机器人可以完成更加复杂、跟多的任务，作业空间更大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种八自由度可移动式码垛机器人，本发明将对现有的移动操作机械臂进行了改进，将电机安装在小车上，并且采用了多连杆设计，克服了现有的移动操作机械臂性差、转动量大，反应不灵敏，易产生残余振动，而且关节误差容易积累等缺点。

本发明通过以下技术方案实现以上功能：

一种八自由度可移动式码垛机器人，包括转盘、行走机构、第一主动杆、第一连杆、第四连杆、第五连杆、末端抓取机构、第二主动杆和第二连杆；

所述转盘通过第一转动副连接在行走机构上；

所述第一主动杆下端通过第一转动副连接在转盘上，第一主动杆上端通过第四转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第七转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第八转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第九转动副连接在末端抓取机构上；

所述第二主动杆下端通过第二转动副连接在转盘上，第二主动杆上端通过第六转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端连接在第一连杆上。

本发明的突出优点在于：

1、与传统的串联式码垛机器人相比，本并联式移动码垛机器人上的机构通过并联闭环四杆机构和两个串联关节相结合实现对末端执行器的主要控制，具有结构紧凑、承载能力大、累积误差小、精度高等优点。

2、伺服电机主要安装在机架和转盘上，很大程度上降低了整个移动机械平台的重心，末端执行器的转动是用功率小、质量轻、体积小的电机驱动的，使杆件机构更加轻便，各个关节的转动惯量小，残余震动小，动力矩小，是整个移动码垛机器人的精确度更高。

3、本移动码垛机器人装有移动机构，可以在平面内运动，与传统的固定位置码垛机器人相比，本移动码垛机器人的工作空间更大，可以完成更加复杂和作业空间更大的任务。

附图说明

图1是本发明所述的种八自由度可移动式码垛机器人的结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

一种八自由度可移动式码垛机器人，包括转盘2、行走机构1、第一主动杆4、第一连杆6、第四连杆9、第五连杆11、末端抓取机构13、第二主动杆17和第二连杆15；

所述转盘2通过第一转动副7连接在行走机构1上；

所述第一主动杆4下端通过第一转动副3连接在转盘2上，第一主动杆4上端通过第四转动副5与第一连杆6一端连接，第一连杆6另一端通过第七转动副8与第四连杆9一端连接，第四连杆9另一端通过第八转动副10与第五连杆11一端连接，第五连杆11另一端通过第九转动副12连接在末端抓取机构13上；

所述第二主动杆17下端通过第二转动副18连接在转盘2上，第二主动杆17上端通过第六转动副16与第二连杆15一端连接，第二连杆15另一端连接在第一连杆6上。

工作原理及过程：

所述的行走机构1由电机驱动，转盘2由第一转动副2驱动，第一转动副2由电机驱动，第一主动4杆由第二转动副3驱动，第二转动副3由电机驱动，第二主动杆17由第三转动副18驱动，第三转动副18由电机驱动，第四连杆9由第七转动副8驱动，第七转动副8由电机驱动，第五连杆11由第八转动副10驱动，第八转动副10由电机驱动，末端抓取机构13有第九转动副12驱动，第九转动副12由电机驱动；所述的第一转动副2垂直于行走机构1，第二转动副3、第三转动副18、第四转动副5、第五转动副14、第六转动副16、第七转动副8、第八转动副10与第九转动副12轴线相互平行。通过控制行走机构1实现机械平台的水平位置的改变，通过转盘2的转动实现移动机械平台的三百六十度的旋转，通过控制第一主动杆4、第二主动杆17、第四连杆9以及第五连杆11，实现对末端执行器15的控制。

Claims (1)

1.一种八自由度可移动式码垛机器人，其特征在于，包括转盘、行走机构、第一主动杆、第一连杆、第四连杆、第五连杆、末端抓取机构、第二主动杆和第二连杆；

所述转盘通过第一转动副连接在行走机构上；

所述第一主动杆下端通过第一转动副连接在转盘上，第一主动杆上端通过第四转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第七转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第八转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第九转动副连接在末端抓取机构上；

所述第二主动杆下端通过第二转动副连接在转盘上，第二主动杆上端通过第六转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端连接在第一连杆上。