CN104493815A - 多自由度工业机器人机构 - Google Patents

Abstract

多自由度工业机器人机构，该机器人机构的第一转动铰支座下端连接在机架上，第一连杆一端与第一转动铰支座上端连接另一端与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与第三连杆一端连接，第三连杆另一端与第四连杆一端连接，第四连杆另一端与第二转动铰支座上端连接，第二转动铰支座下端连接在机架上；第一球状铰支座下端同时连接在第二连杆和第三连杆上，第五连杆一端连接在第一球状铰支座上端另一端连接在动平台上。本发明不仅具有传统并联机器人刚度重量比大，承载能力强、误差累积小等优点，而且比传统并联式机器人运动空间大，更灵活。

Description

多自由度工业机器人机构

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，特别是多自由度工业机器人机构。

背景技术

工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类智慧，也可以按照预先编排的程序执行。工业机器人在工业生产中能代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，广泛适用于冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。

现有的工业机器人基本上都属于关节机器人，机器人本体机械结构主要有平行四边形结构和侧置式结构两种形式，因其具有较大工作空间和较为灵活的动作得到了广泛应用。但这类传统开链式串联机器人机构因其自身结构的限制，电机都需要安装在连接处，会导致手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积、机构动力学性能较差等问题，由于机械手臂负荷量较轻，很难安装体积、重量较大的工作装置，高精确度也难保证，液压式机器人可实现灵活多变运动轨迹，但又存在液压漏油、零部件加工维护成本高的问题。因此这类机器人机构很难满足即灵活方便又高精度大载荷的工业要求。为此急需要一种既能进行灵活应用又能有较大的负荷量以夹持各类末端执行器完成各种工作任务的多用途大负荷高精确度机器人机构。

发明内容

本发明目的在于提供多自由度工业机器人机构，解决传统开链式串联机器人机构的电机安装在其铰接处，导致手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累积、机构动力学性能较差、负荷量较轻，难安装体积、重量较大的工作装置，难保证高精确度，液压式机械臂可实现灵活多变运动轨迹，但又存在液压漏油、零部件加工维护成本高等问题。此机构结构简单、承载能力强、精确度高。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

多自由度工业机器人机构，包括机架、动平台以及至少一个连杆机构，所述连杆机构包括第一转动铰支座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第二转动铰支座、第一球 状铰支座以及第五连杆；

第一转动铰支座下端通过第一转动副连接在机架上，第一连杆一端通过第二转动副与第一转动铰支座上端连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第五转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第六转动副与第二转动铰支座上端连接，第二转动铰支座下端通过第七转动副连接在机架上；

第一球状铰支座下端通过第四转动副同时连接在第二连杆和第三连杆上，第五连杆一端通过第一球面副连接在第一球状铰支座上端，第五连杆另一端通过第二球面副连接在动平台上。

所述连杆机构的数量为6个，均匀分布在机架和动平台之间。

本发明的突出优点在于：

1，采用带闭环子链的并联结构形式，不仅具有传统并联机器人刚度重量比大，承载能力强、误差累积小等优点，而且比传统并联式机器人运动空间大，更灵活。

2，所有伺服电机均安装在机架上，杆件做成轻杆，机器人运动惯量小，动力学性能好，较好的满足了各类应用需求。

3，通过在输出臂上安装不同用图的末端执行器，本机构应用到搬运、装卸、焊接、切割、救援等工作中。

附图说明

图1为本发明所述多自由度工业机器人机构的结构示意图。

图2为本发明所述多自由度工业机器人机构侧面方向工作示意图。

图3为本发明所述多自由度工业机器人机构的6个连杆机构的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明。

多自由度工业机器人机构，包括机架1、动平台10以及至少一个连杆机构，所述连杆机构包括第一转动铰支座4、第一连杆2、第二连杆3、第三连杆7、第四连杆6、第二转动铰支座5、第一球状铰支座8以及第五连杆9；

第一转动铰支座4下端通过第一转动副14连接在机架1上，第一连杆2一端通过第二转动副13与第一转动铰支座4上端连接，第一连杆2另一端通过第三转动副12与第二连杆3一端连接，第二连杆3另一端通过第四转动副11与第三连杆7一端连接，第三连杆7另一端通过第五转动副与第四连杆6一端连接，第四连杆6另一端通过第六转动副与第二转动铰支 座5上端连接，第二转动铰支座5下端通过第七转动副16连接在机架1上；

第一球状铰支座8下端通过第四转动副11同时连接在第二连杆3和第三连杆7上，第五连杆9一端通过第一球面副连接在第一球状铰支座8上端，第五连杆9另一端通过第二球面副15连接在动平台10上。

所述连杆机构的数量6个，均匀分布在机架1和动平台10之间。

所述机架可安装在各类行走装置或固定装置上，第一转动副14和第七转动副16由伺服电机驱动，动平台用于安装焊枪、喷涂装置等不同设备。所有伺服电机均安装在机架上，杆件均为轻杆，本机器人机构运动惯量小，动力学性能好，扩展能力强，能满足高精度大载荷的工作要求。

Claims (2)

1.多自由度工业机器人机构，其特征在于，包括机架、动平台以及至少一个连杆机构，所述连杆机构包括第一转动铰支座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第二转动铰支座、第一球状铰支座以及第五连杆；

第一转动铰支座下端通过第一转动副连接在机架上，第一连杆一端通过第二转动副与第一转动铰支座上端连接，第一连杆另一端通过第三转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第四转动副与第三连杆一端连接，第三连杆另一端通过第五转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端通过第六转动副与第二转动铰支座上端连接，第二转动铰支座下端通过第七转动副连接在机架上；

第一球状铰支座下端通过第四转动副同时连接在第二连杆和第三连杆上，第五连杆一端通过第一球面副连接在第一球状铰支座上端，第五连杆另一端通过第二球面副连接在动平台上。

2.如权利要求1所述的多自由度工业机器人机构，其特征在于，所述连杆机构的数量为6个，均匀分布在机架和动平台之间。