CN104742124B - 一种双杆双轴双向平行轨迹机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双杆双轴双向平行轨迹机器人，其包括底座，所述底座上设置有水平可转动的回转主轴，所述回转主轴的一端连接有摇摆臂组件，所述摇摆臂组件的上端连接有抓手；所述摇摆臂组件包括相互铰接在一起的第一摇摆臂组件和第二摇摆臂组件。第一摇摆臂组件包括第一臂与两个控制杆，第二摇摆臂组件包括第二臂与两个控制杆。通过将两组摇摆臂组件首尾相互铰接，并各组形成平行四边形的铰接结构，进而保证机器人在运行过程中始终能够保证抓手抓取的工件处于水平状态，提高了工件拿取的稳定性，且无需像传统机器人那样设置专门的用于驱动工件水平的动力驱动装置，因此能够节约能源，且整体结构简单，造价较低。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体地是涉及一种双杆双轴双向平行轨迹机器人。
背景技术
在发达国家中，工业机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流机器人发展前景及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业已经大量使用工业机器人自动化生产线，以保证产品质量，提高生产效率，同时避免了大量的工伤事故。全球诸多国家近半个世纪的工业机器人的使用实践表明，工业机器人的普及是实现自动化生产，提高社会生产效率，推动企业和社会生产力发展的有效手段。目前，市面上的摇摆式机械手，由于其移动路线为圆弧形，抓手吸盘难以实现水平的直线移动，为了让抓手吸盘保持水平，往往需要动力机构的辅助，如此也会相应的提高制造成本。并且单臂的稳定性较低，机械手在移动过程中容易产生晃动，严重影响机械手的控制精度，难以达到人们的精度需求。
因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
本发明旨在提供一种既能减少驱动动力源又能降低造价的双杆双轴双向平行轨迹机器人。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种双杆双轴双向平行轨迹机器人，包括底座，所述底座上设置有水平可转动的回转主轴，所述回转主轴的一端设置有驱动所述回转主轴转动的回转主轴伺服电机，所述回转主轴的另一端连接有摇摆臂组件，所述回转主轴伺服电机通过驱动所述回转主轴转动进而带动所述摇摆臂组件绕着所述回转主轴的周向摆动，所述摇摆臂组件的上端连接有用于抓取工件的抓手；所述摇摆臂组件包括相互铰接在一起的第一摇摆臂组件和第二摇摆臂组件，所述第一摇摆臂组件包括铰接在所述回转主轴端部的第一臂，所述第一臂的一侧设置有协助所述第一臂摆动的两个第一臂控制杆，两个所述第一臂控制杆与所述第一臂形成平行四边形的铰接结构，两个所述第一臂控制杆之间也形成平行四边形的铰接结构；所述第二摇摆臂组件包括第二臂和两个第二臂控制杆，所述第二臂的一端与所述第一臂的远离所述回转主轴的一端铰接，所述第二臂的另一端与所述抓手铰接，两个所述第二臂控制杆分别铰接在两个所述第一臂控制杆的端部，两个所述第二臂控制杆形成铰接的平行四边形结构，两个所述第二臂控制杆与所述第二臂之间也形成铰接的平行四边形结构。
所述第一臂与所述回转主轴之间设置有第一臂伺服电机和第一臂减速器，所述第一臂伺服电机和所述第一臂减速器用于驱动所述第一臂向靠近或远离所述工件加工位置的方向转动；所述第二臂与所述第一臂之间设置有第二臂伺服电机和第二臂减速器，所述第二臂伺服电机和所述第二臂减速器用于驱动所述第二臂向所述靠近或远离所述工件加工位置的方向转动。
进一步地，所述底座上垂直设有墙板和第一臂控制杆支座，所述回转主轴由所述墙板支撑，每一所述第一臂控制杆均通过第一臂控制杆关节固定在所述第一臂控制杆支座上，所述第一臂控制杆的底部铰接点与所述第一臂的底部铰接点位于同一水平线上。
进一步地，两个所述第一臂控制杆通过第一臂三轴连杆连接，所述第二臂减速器通过第一臂支杆轴连杆与所述第一臂三轴连杆连接，两个所述第一臂控制杆与所述第一臂支杆轴连杆均位于所述第一臂三轴连杆的同一侧。
进一步地，两个所述第二臂控制杆与第二臂三轴连杆连接，所述第二臂上端设有第二臂关节，所述第二臂关节通过水平连杆与所述第二臂三轴连杆连接，两个所述第二臂控制杆与所述水平连杆均位于所述第二臂三轴连杆的同一侧。
进一步地，所述摇摆臂组件的上端铰接有吸盘支杆座，所述吸盘支杆座水平设置，所述吸盘支杆座的远离所述摇摆臂组件的一端连接所述抓手，所述吸盘支杆座通过所述水平连杆铰接在所述摇摆臂组件的上端。
进一步地，所述第一臂控制杆与所述第二臂控制杆之间通过第二臂控制杆关节铰接。
进一步地，所述第二臂控制杆上端设有第二臂控制杆活动关节，所述第二臂控制杆通过所述第二臂控制杆活动关节与第二臂三轴连杆连接。
进一步地，所述第二臂通过第二臂支架与所述第二臂关节铰接。
进一步地，所述第一臂与两个所述第一臂控制杆之间形成T字形结构布置，两个所述第一臂控制杆对称设置在所述第一臂两侧；所述第二臂与两个所述第二臂控制杆之间也形成T字形结构布置，两个所述第二臂控制杆对称设置在所述第二臂两侧。
进一步地，所述回转主轴伺服电机与所述回转主轴之间设置有主轴减速器，所述回转主轴伺服电机和所述主轴减速器均固定在所述墙板上。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
本发明所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，通过将两组摇摆臂组件首尾相互铰接，并各组形成平行四边形的铰接结构，进而保证机器人在运行过程中始终能够保证抓手抓取的工件处于水平状态，提高了工件拿取的稳定性，且无需像传统机器人那样设置专门的用于驱动工件水平的动力驱动装置，因此能够节约能源，且整体结构简单，造价较低。
附图说明
图1为本发明所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人的主视图；
图2为本发明所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人的侧视图；
图3为本发明的摇摆臂组件的原理图；
图4为图3的侧视图；
图5为本发明所述的第一摇摆臂组件的结构示意图；
图6为本发明所述的第二摇摆臂组件的结构示意图；
图7为本发明所述的第一臂三轴连杆的俯视图；
图8是本发明的第一摇摆臂组件与第二摇摆臂组件连接处的侧视图；
图9是图8的K-K向视图。
其中：1.回转主轴，2.回转主轴伺服电机,3.墙板,4.主轴减速器，5.第一臂伺服电机，6.第一臂减速器，7.第一臂，8.第二臂伺服电机，9.第二臂减速器，10.第二臂，11.第二臂支架，12.吸盘支杆座，13.第二臂关节，14.水平连杆，15.第二臂控制杆活动关节，16.第二臂三轴连杆，17.第二臂控制杆，18.第二臂控制杆关节，19.第一臂三轴连杆，20.第一臂支杆轴连杆，21.第一臂控制杆，22.第一臂控制杆关节，23.第一臂控制杆支座，24.底座。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,图中箭头方向为相应部件的转动方向。
如图1至图9所示，为符合本发明的一种双杆双轴双向平行轨迹机器人，包括底座24，所述底座24上设置有水平可转动的回转主轴1，所述回转主轴1的一端设置有驱动所述回转主轴1转动的回转主轴伺服电机2，所述回转主轴1的另一端连接有摇摆臂组件，所述回转主轴伺服电机2通过驱动所述回转主轴1转动进而带动所述摇摆臂组件绕着所述回转主轴1的周向摆动，所述摇摆臂组件的上端连接有用于抓取工件的抓手；所述摇摆臂组件包括相互铰接在一起的第一摇摆臂组件和第二摇摆臂组件，所述第一摇摆臂组件包括铰接在所述回转主轴1端部的第一臂7，所述第一臂7的一侧设置有协助所述第一臂7摆动的两个第一臂控制杆，两个所述第一臂控制杆与所述第一臂7形成平行四边形的铰接结构，参见图3和图4中的A、B、E、D四个铰接点以及C、B、E、F四个铰接点；两个所述第一臂控制杆之间也形成平行四边形的铰接结构，参见图3和图4中的A、D、C、F四个铰接点；所述第二摇摆臂组件包括第二臂10和两个第二臂控制杆，所述第二臂10的一端与所述第一臂7的远离所述回转主轴1的一端铰接，所述第二臂10的另一端与所述抓手铰接，两个所述第二臂控制杆分别铰接在两个所述第一臂控制杆的端部，两个所述第二臂控制杆形成铰接的平行四边形结构，参见图3和图4中的D、G、I、F四个铰接点；两个所述第二臂控制杆与所述第二臂10之间也形成铰接的平行四边形结构，参见图3和图4中的G、H、E、D四个铰接点以及H、I、E、F四个铰接点。
所述第一臂7与所述回转主轴1之间设置有第一臂伺服电机5和第一臂减速器6，所述第一臂伺服电机5和所述第一臂减速器6用于驱动所述第一臂7向靠近或远离所述工件加工位置的方向转动；所述第二臂10与所述第一臂7之间设置有第二臂伺服电机8和第二臂减速器9，所述第二臂伺服电机8和所述第二臂减速器9用于驱动所述第二臂10向所述靠近或远离所述工件加工位置的方向转动。
本实施例的双杆双轴双向平行轨迹机器人，通过将两组摇摆臂组件首尾相互铰接，并各组形成平行四边形的铰接结构，进而保证机器人在运行过程中始终能够保证抓手抓取的工件处于水平状态，提高了工件拿取的稳定性，且无需像传统机器人那样设置专门的用于驱动工件水平的动力驱动装置，因此能够节约能源，且整体结构简单，造价较低。
在本实施例中，所述底座24上垂直设有墙板3和第一臂控制杆支座23，所述回转主轴1由所述墙板3支撑，每一所述第一臂控制杆21均通过第一臂控制杆关节22固定在所述第一臂控制杆支座23上，所述第一臂控制杆的底部铰接点与所述第一臂7的底部铰接点位于同一水平线上。这种设置方式既便于安装，同时也便于保证抓手运动的平稳性能。
参见图6-9，在本实施例中，两个所述第一臂控制杆21通过第一臂三轴连杆19连接，所述第二臂减速器9通过第一臂支杆轴连杆20与所述第一臂三轴连杆19连接，所述第一臂支杆轴连杆20的端部通过轴承可转动地连接在所述第一臂三轴连杆19的中间位置，所述两个所述第一臂控制杆21与所述第一臂支杆轴连杆20均位于所述第一臂三轴连杆19的同一侧。
在本实施例中，两个所述第二臂控制杆17与第二臂三轴连杆16连接，所述第二臂10上端设有第二臂关节13，所述第二臂关节13通过水平连杆14与所述第二臂三轴连杆16连接，两个所述第二臂控制杆17与所述水平连杆14均位于所述第二臂三轴连杆16的同一侧。
在本实施例中，所述摇摆臂组件的上端铰接有吸盘支杆座12，所述吸盘支杆座12水平设置，所述吸盘支杆座12的远离所述摇摆臂组件的一端连接所述抓手，所述吸盘支杆座12通过所述水平连杆14铰接在所述摇摆臂组件的上端。
在本实施例中，所述第一臂控制杆21与所述第二臂控制杆17之间通过第二臂控制杆关节18铰接。
在本实施例中，所述第二臂控制杆17上端设有第二臂控制杆活动关节15，所述第二臂控制杆17通过所述第二臂控制杆活动关节15与第二臂三轴连杆16连接。
在本实施例中，所述第二臂10通过第二臂支架11与所述第二臂关节13铰接。
在本实施例中，所述第一臂7与两个所述第一臂控制杆之间形成T字形结构布置，两个所述第一臂控制杆对称设置在所述第一臂7两侧；所述第二臂10与两个所述第二臂控制杆之间也形成T字形结构布置，两个所述第二臂控制杆对称设置在所述第二臂10两侧。
在本实施例中，所述回转主轴伺服电机2与所述回转主轴1之间设置有主轴减速器4，所述回转主轴伺服电机2和所述主轴减速器4均固定在所述墙板3上。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的任何等同变化，均应仍处于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (9)
1.一种双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：包括底座，所述底座上设置有水平可转动的回转主轴，所述回转主轴的一端设置有驱动所述回转主轴转动的回转主轴伺服电机，所述回转主轴的另一端连接有摇摆臂组件，所述回转主轴伺服电机通过驱动所述回转主轴转动进而带动所述摇摆臂组件绕着所述回转主轴的周向摆动，所述摇摆臂组件的上端连接有用于抓取工件的抓手；所述摇摆臂组件包括相互铰接在一起的第一摇摆臂组件和第二摇摆臂组件，所述第一摇摆臂组件包括铰接在所述回转主轴端部的第一臂，所述第一臂的一侧设置有协助所述第一臂摆动的两个第一臂控制杆，两个所述第一臂控制杆与所述第一臂形成平行四边形的铰接结构，两个所述第一臂控制杆之间也形成平行四边形的铰接结构；所述第二摇摆臂组件包括第二臂和两个第二臂控制杆，所述第二臂的一端与所述第一臂的远离所述回转主轴的一端铰接，所述第二臂的另一端与所述抓手铰接，两个所述第二臂控制杆分别铰接在两个所述第一臂控制杆的端部，两个所述第二臂控制杆形成铰接的平行四边形结构，两个所述第二臂控制杆与所述第二臂之间也形成铰接的平行四边形结构；
所述第一臂与所述回转主轴之间设置有第一臂伺服电机和第一臂减速器，所述第一臂伺服电机和所述第一臂减速器用于驱动所述第一臂向靠近或远离所述工件加工位置的方向转动；所述第二臂与所述第一臂之间设置有第二臂伺服电机和第二臂减速器，所述第二臂伺服电机和所述第二臂减速器用于驱动所述第二臂向所述靠近或远离所述工件加工位置的方向转动；
所述底座上垂直设有墙板和第一臂控制杆支座，所述回转主轴由所述墙板支撑，每一所述第一臂控制杆均通过第一臂控制杆关节固定在所述第一臂控制杆支座上，所述第一臂控制杆的底部铰接点与所述第一臂的底部铰接点位于同一水平线上。
2.如权利要求1所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：两个所述第一臂控制杆通过第一臂三轴连杆连接，所述第二臂减速器通过第一臂支杆轴连杆与所述第一臂三轴连杆连接，两个所述第一臂控制杆与所述第一臂支杆轴连杆均位于所述第一臂三轴连杆的同一侧。
3.如权利要求2所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：两个所述第二臂控制杆与第二臂三轴连杆连接，所述第二臂上端设有第二臂关节，所述第二臂关节通过水平连杆与所述第二臂三轴连杆连接，两个所述第二臂控制杆与所述水平连杆均位于所述第二臂三轴连杆的同一侧。
4.如权利要求3所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：所述摇摆臂组件的上端铰接有吸盘支杆座，所述吸盘支杆座水平设置，所述吸盘支杆座的远离所述摇摆臂组件的一端连接所述抓手，所述吸盘支杆座通过所述水平连杆铰接在所述摇摆臂组件的上端。
5.如权利要求4所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：所述第一臂控制杆与所述第二臂控制杆之间通过第二臂控制杆关节铰接。
6.如权利要求3所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：所述第二臂控制杆上端设有第二臂控制杆活动关节，所述第二臂控制杆通过所述第二臂控制杆活动关节与第二臂三轴连杆连接。
7.如权利要求3所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：所述第二臂通过第二臂支架与所述第二臂关节铰接。
8.如权利要求1-7任一所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：所述第一臂与两个所述第一臂控制杆之间形成T字形结构布置，两个所述第一臂控制杆对称设置在所述第一臂两侧；所述第二臂与两个所述第二臂控制杆之间也形成T字形结构布置，两个所述第二臂控制杆对称设置在所述第二臂两侧。
9.如权利要求1所述的双杆双轴双向平行轨迹机器人，其特征在于：所述回转主轴伺服电机与所述回转主轴之间设置有主轴减速器，所述回转主轴伺服电机和所述主轴减速器均固定在所述墙板上。
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