CN104589324B - 全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手 - Google Patents

Abstract

全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手，包括机架、第一支链、第二支链、第三支链、第一电机、第二电机、第三电机和动平台。第一支链、第二支链和第三支链分别在第一电机、第二电机和第三电机的驱动下可实现各自支链中两根电动缸的同步升降运动。所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手可实现动平台在空间上的三维平动的运动。本发明结构简单、紧凑，具有占地空间小，动作灵活等优点。

Description

全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，特别是全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手。

背景技术

自20世纪50年代起，机器人便应用于工业领域，现已在工业领域发挥了极大的作用，有效降低了工厂的生产成本，提高了生产效率。工业上应用机器人有很多方面，如焊接、装配、码垛、抓取等。应用在不同领域的机器人所采用的机械结构也大不相同，焊接机器人需要五或六轴来实现末端焊枪的空间曲线运动，而码垛机器人则只需要四轴就可以完成生产线上物品的码垛任务。在工业应用领域里，有这么一类工作任务，它需要将物品从一个地方摆放到另一个地方，而在摆放的过程中不需要使物品发生倾斜运动。根据实际的需求可将这类机器人分为四种：第一种是平面内的抓取，即只需完成物品在平面内的两平动运动；第二种是在完成两平动运动的基础上还需将物品旋转一个角度；第三种是要完成物品在空间上的三平动运动；第四种是在完成三平动的基础上还需将物品旋转一个角度。为了减少机器人的自由度，一般采用关节连接方式再加一组或多组平行四边形结构来实现机器人末端执行器的水平运动，市场上码垛机器人和高速抓取并联机器人多采用这类结构。但这类结构因需要安装在关节式的机器人上，固造成机器人结构臃肿、占地空间大。本发明采用三条支链联接机架和动平台，每条支链可实现两根电动缸的同步运动，动平台可完成在空间上的三维平动的运动，具有结构紧凑、占地空间小、高负载能力等优点。

发明内容

本发明的目的在于提供全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手，可实现动平台在空间上的三维平动运动。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手，包括机架、第一支链、第二支链、第一电机、第二电机、第三电机和动平台。

所述第一支链的第一支架通过第一转动副与机架联接，第一支链的第一连接轴通过第二转动副与动平台联接，第二支链的第二支架通过第三转动副与机架联接，第二支链的第二连接轴通过第四转动副与动平台连接，第三支链的第三支架通过第五转动副与机架联接，第三支链的第三连接轴通过第六转动副与动平台联接。

所述第一支链包括第一支架、第一零一齿轮、第一零二齿轮、第一零三齿轮、第一零一锥齿轮、第一零二锥齿轮、第一零一外杆、第一零二外杆、第一零一丝杆、第一零二丝杆、第一零一螺母杆、第一零二螺母杆和第一连接轴，第一零一齿轮通过第一零一转动副与第一支架联接，第一零一齿轮通过第一零一齿轮副与第一零二齿轮联接，第一零一齿轮通过第一零二齿轮副与第一零一锥齿轮联接，第一零二齿轮通过第一零二转动副与第一支架联接，第一零二齿轮通过第一零三齿轮副与第一零三齿轮联接，第一零三齿轮通过第一零三转动副与第一支架联接，第一零三齿轮通过第一零四齿轮副与第一零二锥齿轮联接，第一零一锥齿轮通过第一零四转动副与第一零一外杆联接，第一零一锥齿轮与第一零一丝杆固结在一起，第一零二锥齿轮通过第一零五转动副与第一零二外杆联接，第一零二锥齿轮与第一零二丝杆固结在一起，第一零一外杆通过第一零六转动副与第一支架联接，第一零二外杆通过第一零七转动副与第一支架联接，第一零一丝杆通过第一零一螺旋副与第一零一螺母杆联接，第一零二丝杆通过第一零二螺旋副与第一零二螺母杆联接，第一零一螺母杆通过第一零一移动副与第一零一外杆联接，第一零一螺母杆通过第一零八转动副与第一连接轴联接，第一零二螺母杆通过第一零二移动副与第一零二外杆联接，第一零二螺母杆通过第一零九转动副与第一连接轴联接。

所述第二支链包括第二支架、第二零一齿轮、第二零二齿轮、第二零三齿轮、第二零一锥齿轮、第二零二锥齿轮、第二零一外杆、第二零二外杆、第二零一丝杆、第二零二丝杆、第二零一螺母杆、第二零二螺母杆和第二连接轴，第二零一齿轮通过第二零一转动副与第二支架联接，第二零一齿轮通过第二零一齿轮副与第二零二齿轮联接，第二零一齿轮通过第二零二齿轮副与第二零一锥齿轮联接，第二零二齿轮通过第二零二转动副与第二支架联接，第二零二齿轮通过第二零三齿轮副与第二零三齿轮联接，第二零三齿轮通过第二零三转动副与第二支架联接，第二零三齿轮通过第二零四齿轮副与第二零二锥齿轮联接，第二零一锥齿轮通过第二零四转动副与第二零一外杆联接，第二零一锥齿轮与第二零一丝杆固结在一起，第二零二锥齿轮通过第二零五转动副与第二零二外杆联接，第二零二锥齿轮与第二零二丝杆固结在一起，第二零一外杆通过第二零六转动副与第二支架联接，第二零二外杆通过第二零七转动副与第二支架联接，第二零一丝杆通过第二零一螺旋副与第二零一螺母杆联接，第二零二丝杆通过第二零二螺旋副与第二零二螺母杆联接，第二零一螺母杆通过第二零一移动副与第二零一外杆联接，第二零一螺母杆通过第二零八转动副与第二连接轴联接，第二零二螺母杆通过第二零二移动副与第二零二外杆联接，第二零二螺母杆通过第二零九转动副与第二连接轴联接。

所述第三支链包括第三支架、第三零一齿轮、第三零二齿轮、第三零三齿轮、第三零一锥齿轮、第三零二锥齿轮、第三零一外杆、第三零二外杆、第三零一丝杆、第三零二丝杆、第三零一螺母杆、第三零二螺母杆和第三连接轴，第三零一齿轮通过第三零一转动副与第三支架联接，第三零一齿轮通过第三零一齿轮副与第三零二齿轮联接，第三零一齿轮通过第三零二齿轮副与第三零一锥齿轮联接，第三零二齿轮通过第三零二转动副与第三支架联接，第三零二齿轮通过第三零三齿轮副与第三零三齿轮联接，第三零三齿轮通过第三零三转动副与第三支架联接，第三零三齿轮通过第三零四齿轮副与第三零二锥齿轮联接，第三零一锥齿轮通过第三零四转动副与第三零一外杆联接，第三零一锥齿轮与第三零一丝杆固结在一起，第三零二锥齿轮通过第三零五转动副与第三零二外杆联接，第三零二锥齿轮与第三零二丝杆固结在一起，第三零一外杆通过第三零六转动副与第三支架联接，第三零二外杆通过第三零七转动副与第三支架联接，第三零一丝杆通过第三零一螺旋副与第三零一螺母杆联接，第三零二丝杆通过第三零二螺旋副与第三零二螺母杆联接，第三零一螺母杆通过第三零一移动副与第三零一外杆联接，第三零一螺母杆通过第三零八转动副与第三连接轴联接，第三零二螺母杆通过第三零二移动副与第三零二外杆联接，第三零二螺母杆通过第三零九转动副与第三连接轴联接。

本发明的突出优点在于：

1、机构整体结构紧凑，占地空间小；

2、机械手惯量小、运动学与动力学性能好。

附图说明

图1为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手的结构示意图。

图2为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第一支链结构示意图。

图3为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第二支链结构示意图。

图4为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第三支链结构示意图。

图5为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第一支链的第一支架示意图。

图6为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第二支链的第二支架示意图。

图7为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第三支链的第三支架示意图。

图8为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第一支链的内部结构示意图。

图9为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第二支链的内部结构示意图。

图10为本发明所述全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手第三支链的内部结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

对照图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7，全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手，包括机架1、第一支链、第二支链、第一电机2、第二电机3、第三电机4和动平台5。

所述第一支链的第一支架101通过第一转动副131与机架1联接，第一支链的第一连接轴113通过第二转动副6与动平台5联接，第二支链的第二支架201通过第三转动副231与机架1联接，第二支链的第二连接轴213通过第四转动副7与动平台5连接，第三支链的第三支架301通过第五转动副331与机架1联接，第三支链的第三连接轴313通过第六转动副8与动平台5联接。

所述第一支链包括第一支架101、第一零一齿轮102、第一零二齿轮103、第一零三齿轮104、第一零一锥齿轮105、第一零二锥齿轮106、第一零一外杆107、第一零二外杆108、第一零一丝杆111、第一零二丝杆112、第一零一螺母杆109、第一零二螺母杆110和第一连接轴113，第一零一齿轮102通过第一零一转动副114与第一支架101联接，第一零一齿轮102通过第一零一齿轮副119与第一零二齿轮103联接，第一零一齿轮102通过第一零二齿轮副120与第一零一锥齿轮105联接，第一零二齿轮103通过第一零二转动副115与第一支架101联接，第一零二齿轮103通过第一零三齿轮副121与第一零三齿轮104联接，第一零三齿轮104通过第一零三转动副116与第一支架101联接，第一零三齿轮104通过第一零四齿轮副122与第一零二锥齿轮106联接，第一零一锥齿轮105通过第一零四转动副123与第一零一外杆107联接，第一零一锥齿轮105与第一零一丝杆111固结在一起，第一零二锥齿轮106通过第一零五转动副124与第一零二外杆108联接，第一零二锥齿轮106与第一零二丝杆112固结在一起，第一零一外杆107通过第一零六转动副117与第一支架101联接，第一零二外杆108通过第一零七转动副118与第一支架101联接，第一零一丝杆111通过第一零一螺旋副125与第一零一螺母杆109联接，第一零二丝杆112通过第一零二螺旋副126与第一零二螺母杆110联接，第一零一螺母杆109通过第一零一移动副127与第一零一外杆107联接，第一零一螺母杆109通过第一零八转动副129与第一连接轴113联接，第一零二螺母杆110通过第一零二移动副128与第一零二外杆108联接，第一零二螺母杆110通过第一零九转动副130与第一连接轴113联接。

所述第二支链包括第二支架201、第二零一齿轮202、第二零二齿轮203、第二零三齿轮204、第二零一锥齿轮205、第二零二锥齿轮206、第二零一外杆207、第二零二外杆208、第二零一丝杆211、第二零二丝杆212、第二零一螺母杆209、第二零二螺母杆210和第二连接轴213，第二零一齿轮202通过第二零一转动副214与第二支架201联接，第二零一齿轮202通过第二零一齿轮副219与第二零二齿轮203联接，第二零一齿轮202通过第二零二齿轮副220与第二零一锥齿轮205联接，第二零二齿轮203通过第二零二转动副215与第二支架201联接，第二零二齿轮203通过第二零三齿轮副221与第二零三齿轮204联接，第二零三齿轮204通过第二零三转动副216与第二支架201联接，第二零三齿轮204通过第二零四齿轮副222与第二零二锥齿轮206联接，第二零一锥齿轮205通过第二零四转动副223与第二零一外杆207联接，第二零一锥齿轮205与第二零一丝杆211固结在一起，第二零二锥齿轮206通过第二零五转动副224与第二零二外杆208联接，第二零二锥齿轮206与第二零二丝杆212固结在一起，第二零一外杆207通过第二零六转动副217与第二支架201联接，第二零二外杆208通过第二零七转动副218与第二支架201联接，第二零一丝杆211通过第二零一螺旋副225与第二零一螺母杆209联接，第二零二丝杆212通过第二零二螺旋副226与第二零二螺母杆210联接，第二零一螺母杆209通过第二零一移动副227与第二零一外杆207联接，第二零一螺母杆209通过第二零八转动副229与第二连接轴213联接，第二零二螺母杆210通过第二零二移动副228与第二零二外杆208联接，第二零二螺母杆210通过第二零九转动副230与第二连接轴213联接。

所述第三支链包括第三支架301、第三零一齿轮302、第三零二齿轮303、第三零三齿轮304、第三零一锥齿轮305、第三零二锥齿轮306、第三零一外杆307、第三零二外杆308、第三零一丝杆311、第三零二丝杆312、第三零一螺母杆309、第三零二螺母杆310和第三连接轴313，第三零一齿轮302通过第三零一转动副314与第三支架301联接，第三零一齿轮302通过第三零一齿轮副319与第三零二齿轮303联接，第三零一齿轮302通过第三零二齿轮副320与第三零一锥齿轮305联接，第三零二齿轮303通过第三零二转动副315与第三支架301联接，第三零二齿轮303通过第三零三齿轮副321与第三零三齿轮304联接，第三零三齿轮304通过第三零三转动副316与第三支架301联接，第三零三齿轮304通过第三零四齿轮副322与第三零二锥齿轮306联接，第三零一锥齿轮305通过第三零四转动副323与第三零一外杆307联接，第三零一锥齿轮305与第三零一丝杆311固结在一起，第三零二锥齿轮306通过第三零五转动副324与第三零二外杆308联接，第三零二锥齿轮306与第三零二丝杆312固结在一起，第三零一外杆307通过第三零六转动副317与第三支架301联接，第三零二外杆308通过第三零七转动副318与第三支架301联接，第三零一丝杆311通过第三零一螺旋副325与第三零一螺母杆309联接，第三零二丝杆312通过第三零二螺旋副326与第三零二螺母杆310联接，第三零一螺母杆309通过第三零一移动副327与第三零一外杆307联接，第三零一螺母杆309通过第三零八转动副329与第三连接轴313联接，第三零二螺母杆310通过第三零二移动副328与第三零二外杆308联接，第三零二螺母杆310通过第三零九转动副330与第三连接轴313联接。

所述第一电机2驱动第一支链的第一零二齿轮103运动，第二电机3驱动第二支链的第二零二齿轮203运动，第三电机4驱动第三支链的第三零二齿轮303运动，可实现动平台5的空间三维平动的运动。

Claims (1)

1.全对称齿轮驱动电动缸三平动机械手，包括机架、第一支链、第二支链、第三支链、第一电机、第二电机、第三电机和动平台，其特征在于：

所述第一支链的第一支架通过第一转动副与机架联接，第一支链的第一连接轴通过第二转动副与动平台联接，第二支链的第二支架通过第三转动副与机架联接，第二支链的第二连接轴通过第四转动副与动平台联接，第三支链的第三支架通过第五转动副与机架联接，第三支链的第三连接轴通过第六转动副与动平台联接，

所述第一支链包括第一支架、第一零一齿轮、第一零二齿轮、第一零三齿轮、第一零一锥齿轮、第一零二锥齿轮、第一零一外杆、第一零二外杆、第一零一丝杆、第一零二丝杆、第一零一螺母杆、第一零二螺母杆和第一连接轴，第一零一齿轮通过第一零一转动副与第一支架联接，第一零一齿轮通过第一零一齿轮副与第一零二齿轮联接，第一零一齿轮通过第一零二齿轮副与第一零一锥齿轮联接，第一零二齿轮通过第一零二转动副与第一支架联接，第一零二齿轮通过第一零三齿轮副与第一零三齿轮联接，第一零三齿轮通过第一零三转动副与第一支架联接，第一零三齿轮通过第一零四齿轮副与第一零二锥齿轮联接，第一零一锥齿轮通过第一零四转动副与第一零一外杆联接，第一零一锥齿轮与第一零一丝杆固结在一起，第一零二锥齿轮通过第一零五转动副与第一零二外杆联接，第一零二锥齿轮与第一零二丝杆固结在一起，第一零一外杆通过第一零六转动副与第一支架联接，第一零二外杆通过第一零七转动副与第一支架联接，第一零一丝杆通过第一零一螺旋副与第一零一螺母杆联接，第一零二丝杆通过第一零二螺旋副与第一零二螺母杆联接，第一零一螺母杆通过第一零一移动副与第一零一外杆联接，第一零一螺母杆通过第一零八转动副与第一连接轴联接，第一零二螺母杆通过第一零二移动副与第一零二外杆联接，第一零二螺母杆通过第一零九转动副与第一连接轴联接，

所述第二支链包括第二支架、第二零一齿轮、第二零二齿轮、第二零三齿轮、第二零一锥齿轮、第二零二锥齿轮、第二零一外杆、第二零二外杆、第二零一丝杆、第二零二丝杆、第二零一螺母杆、第二零二螺母杆和第二连接轴，第二零一齿轮通过第二零一转动副与第二支架联接，第二零一齿轮通过第二零一齿轮副与第二零二齿轮联接，第二零一齿轮通过第二零二齿轮副与第二零一锥齿轮联接，第二零二齿轮通过第二零二转动副与第二支架联接，第二零二齿轮通过第二零三齿轮副与第二零三齿轮联接，第二零三齿轮通过第二零三转动副与第二支架联接，第二零三齿轮通过第二零四齿轮副与第二零二锥齿轮联接，第二零一锥齿轮通过第二零四转动副与第二零一外杆联接，第二零一锥齿轮与第二零一丝杆固结在一起，第二零二锥齿轮通过第二零五转动副与第二零二外杆联接，第二零二锥齿轮与第二零二丝杆固结在一起，第二零一外杆通过第二零六转动副与第二支架联接，第二零二外杆通过第二零七转动副与第二支架联接，第二零一丝杆通过第二零一螺旋副与第二零一螺母杆联接，第二零二丝杆通过第二零二螺旋副与第二零二螺母杆联接，第二零一螺母杆通过第二零一移动副与第二零一外杆联接，第二零一螺母杆通过第二零八转动副与第二连接轴联接，第二零二螺母杆通过第二零二移动副与第二零二外杆联接，第二零二螺母杆通过第二零九转动副与第二连接轴联接，

所述第三支链包括第三支架、第三零一齿轮、第三零二齿轮、第三零三齿轮、第三零一锥齿轮、第三零二锥齿轮、第三零一外杆、第三零二外杆、第三零一丝杆、第三零二丝杆、第三零一螺母杆、第三零二螺母杆和第三连接轴，第三零一齿轮通过第三零一转动副与第三支架联接，第三零一齿轮通过第三零一齿轮副与第三零二齿轮联接，第三零一齿轮通过第三零二齿轮副与第三零一锥齿轮联接，第三零二齿轮通过第三零二转动副与第三支架联接，第三零二齿轮通过第三零三齿轮副与第三零三齿轮联接，第三零三齿轮通过第三零三转动副与第三支架联接，第三零三齿轮通过第三零四齿轮副与第三零二锥齿轮联接，第三零一锥齿轮通过第三零四转动副与第三零一外杆联接，第三零一锥齿轮与第三零一丝杆固结在一起，第三零二锥齿轮通过第三零五转动副与第三零二外杆联接，第三零二锥齿轮与第三零二丝杆固结在一起，第三零一外杆通过第三零六转动副与第三支架联接，第三零二外杆通过第三零七转动副与第三支架联接，第三零一丝杆通过第三零一螺旋副与第三零一螺母杆联接，第三零二丝杆通过第三零二螺旋副与第三零二螺母杆联接，第三零一螺母杆通过第三零一移动副与第三零一外杆联接，第三零一螺母杆通过第三零八转动副与第三连接轴联接，第三零二螺母杆通过第三零二移动副与第三零二外杆联接，第三零二螺母杆通过第三零九转动副与第三连接轴联接。