CN105127988B - 一种三轴混联机构工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三轴混联机构工业机器人，属于工业机器人技术领域。本发明包括一轴回转运动机构和二轴并联运动机构，其中：一轴回转运动机构包括一轴电机、一轴减速器、一轴基座和二轴基座，该一轴电机驱动一轴减速器，使一轴回转运动机构进行回转运动，带动二轴基座回转运动；二轴并联运动机构包括二轴支撑座、第一平行四边形运动机构、第二平行四边形运动机构和夹持块，该二轴支撑座固连于二轴基座上，其中：第一平行四边形运动机构包括第一减速机构、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五和连杆六。本发明结合了串联和并联机器人的优点，在一定范围内可以代替四轴工业机器人进行搬运、码垛、分拣、装箱、线性焊接等工作。

Description

一种三轴混联机构工业机器人

本发明专利申请是针对申请号为：2014101910911的分案申请，原申请的申请日为：2014-05-07，发明创造名称为：一种机器人用平行四边形机构及三轴混联机构工业机器人。

技术领域

本发明涉及机电一体化领域工业机器人机械本体新机构，更具体地说，涉及一种三轴混联机构工业机器人。

背景技术

工业机器人是现代制造业重要的自动化装备，发达国家以机器人为核心的自动化生产线已成为一种趋势，大大保证和提高了企业产品的质量和生产效率，推动了这些行业的快速发展，使其制造技术也由传统制造工艺技术发展到先进的高新制造技术。工业机器人主要有两种技术路线：一种是串联结构，比如典型的6自由度多关节工业机器人；另一种是并联结构，多个关节在一个点上共同运动，并进行控制。串联结构发展历史悠久，应用广泛，是主流的工业机器人机械结构，但是运动速度受到一定的制约；并联机器人的研发现在也越来越受到人们的重视，因为其速度快，成本低，但是并联机器人的运动范围狭小，负载小也是制约并联机器人发展的重要因素。

通过专利检索，关于工业机器人的技术方案已有类似公开。如中国专利申请号：201210082006.9，申请日：2012-03-26，发明创造名称为：搬运码垛机器人的技术方案公开了一种搬运码垛机器人，包括底座，设在底座上的可绕竖直方向旋转的旋转机架，设在旋转机架上的由下方大臂、下方小臂、上方大臂、上方小臂组成的大臂平行四边形机构、手腕水平姿态保持平行四边形机构、与大臂平行四边形机构和手腕水平姿态保持平行四边形机构连接的手臂平行四边形机构、与手臂平行四边形机构连接的可绕竖直方向旋转的手腕，在旋转机架上设有倾斜导轨，在该倾斜导轨上设有由直线驱动元件驱动的滑块，所述滑块与手腕水平姿态保持平行四边形机构的下方大臂下端的固定连接件活动连接；大臂平行四边形机构中的上方大臂的下端与一直线驱动元件的上端同轴连接，直线驱动元件的下端通过旋转铰与旋转机架连接。

又如，中国专利申请号：201310079690.X，申请日：2013-03-13，发明创造名称为：一种含有近架平行四边形-远架并列杆的三平动自由度机器人机构公开的技术方案。中国专利申请号：201010251559.3，申请日：2010-08-05，发明创造名称为：一种含有汇交平行四边形的三平动自由度机器人机构公开的技术方案。上述技术方案均未解决并联和串联机器人存在的技术难题，仍需进一步改进。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服现有技术中串联和并联机器人结构存在的问题，提供了一种三轴混联机构工业机器人，采用本发明的技术方案能够巧妙解决并联和串联机器人存在的问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种机器人用平行四边形机构，包括二轴支撑座，还包括第一平行四边形运动机构、第二平行四边形运动机构和夹持块，其中：所述的第一平行四边形运动机构包括第一减速机构、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五和连杆六，所述的第一减速机构带动连杆一，所述的连杆一、连杆二、连杆三构成一个平行四边形结构，所述的连杆三、连杆四、连杆五、连杆六也构成一个平行四边形结构，该连杆六与夹持块相连接；所述的第二平行四边形运动机构包括第二减速机构、连杆七、连杆八、连杆九、连杆十和连杆十一，所述的第二减速机构带动连杆七，所述的连杆七、连杆八、连杆九构成一个平行四边形结构，所述的连杆九、连杆十、连杆十一和连杆六也构成一个平行四边形结构。

更进一步地说，所述的第一减速机构和第二减速机构安装于二轴支撑座上，连杆一的一端与第一减速机构相连接，连杆二的一端铰链连接于二轴支撑座上，连杆一的另一端与连杆三铰链连接，连杆二的另一端也与连杆三铰链连接；所述的连杆四的两端分别与连杆三、连杆六铰链连接，所述的连杆五的两端也分别与连杆三、连杆六铰链连接。

更进一步地说，所述的连杆七的一端与第二减速机构相连接，连杆八的一端铰链连接于二轴支撑座上，连杆七的另一端与连杆九铰链连接，连杆八的另一端也与连杆九铰链连接；所述的连杆十的两端分别与连杆九、连杆六铰链连接，所述的连杆十一的两端也分别与连杆九、连杆六铰链连接。

更进一步地说，所述的连杆一和连杆二为一对平行边，连杆四和连杆五为一对平行边，连杆七和连杆八为一对平行边，连杆十和连杆十一为一对平行边；上述的连杆一、连杆二、连杆十和连杆十一的长度相同，上述的连杆四、连杆五、连杆七和连杆八的长度相同。

本发明的一种三轴混联机构工业机器人，包括一轴回转运动机构和二轴并联运动机构，其中：一轴回转运动机构，所述的一轴回转运动机构包括一轴电机、一轴减速器、一轴基座和二轴基座，该一轴电机驱动一轴减速器，使一轴回转运动机构进行回转运动，带动二轴基座回转运动；

二轴并联运动机构，所述的二轴并联运动机构包括二轴支撑座、第一平行四边形运动机构、第二平行四边形运动机构和夹持块，该二轴支撑座固连于二轴基座上，其中：所述的第一平行四边形运动机构包括第一减速机构、连杆一、连杆二、连杆三、连杆四、连杆五和连杆六，所述的第一减速机构带动连杆一，所述的连杆一、连杆二、连杆三构成一个平行四边形结构，所述的连杆三、连杆四、连杆五、连杆六也构成一个平行四边形结构，该连杆六与夹持块相连接；所述的第二平行四边形运动机构包括第二减速机构、连杆七、连杆八、连杆九、连杆十和连杆十一，所述的第二减速机构带动连杆七，所述的连杆七、连杆八、连杆九构成一个平行四边形结构，所述的连杆九、连杆十、连杆十一和连杆六也构成一个平行四边形结构。

更进一步地说，所述的第一减速机构和第二减速机构安装于二轴支撑座上，连杆一的一端与第一减速机构相连接，连杆二的一端铰链连接于二轴支撑座上，连杆一的另一端与连杆三铰链连接，连杆二的另一端也与连杆三铰链连接；所述的连杆四的两端分别与连杆三、连杆六铰链连接，所述的连杆五的两端也分别与连杆三、连杆六铰链连接。

更进一步地说，所述的连杆七的一端与第二减速机构相连接，连杆八的一端铰链连接于二轴支撑座上，连杆七的另一端与连杆九铰链连接，连杆八的另一端也与连杆九铰链连接；所述的连杆十的两端分别与连杆九、连杆六铰链连接，所述的连杆十一的两端也分别与连杆九、连杆六铰链连接。

更进一步地说，所述的连杆一和连杆二为一对平行边，连杆四和连杆五为一对平行边，连杆七和连杆八为一对平行边，连杆十和连杆十一为一对平行边；上述的连杆一、连杆二、连杆十和连杆十一的长度相同，上述的连杆四、连杆五、连杆七和连杆八的长度相同。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下显著效果：

(1)本发明中，第一平行四边形运动机构和第二平行四边形运动机构独特创新设计的结构特点能够保证连杆六一定在垂直方向上进行运动，通过第一减速机构和第二减速机构两个减速机构进行驱动，保证了夹持块可以在一个空间内有一个唯一的位置，采用本发明的平行四边形机构制作的机器人运动速度快，并且结构简单，成本低。

(2)本发明中，采用了一轴回转运动机构和二轴并联运动机构的三轴混联新结构，结合了串联机器人和并联机器人的优点，一轴回转运动机构的回转运动使得机器人的运动范围有了很大的提高，二轴并联运动机构采用了独特创新设计的平行四边形机构，其运动速度快，并且结构简单，成本低，本发明的工业机器人在一定范围内可以代替四轴工业机器人进行搬运、码垛、分拣、装箱、线性焊接等工作。

附图说明

图1为本发明中一轴回转运动机构的结构示意图；

图2为本发明中二轴并联运动机构的结构示意图。

示意图中的标号说明：

1、一轴电机；2、一轴减速器；3、一轴基座；41、二轴基座；42、二轴支撑座；5、第一减速机构；61、连杆一；62、连杆二；63、连杆三；64、连杆四；65、连杆五；66、连杆六；71、连杆七；72、连杆八；73、连杆九；74、连杆十；75、连杆十一；8、夹持块。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。

实施例1

结合图1和图2，本实施例的一种三轴混联机构工业机器人，包括一轴回转运动机构和二轴并联运动机构。如图1所示，本实施例中的一轴回转运动机构包括一轴电机1、一轴减速器2、一轴基座3和二轴基座41，该一轴电机1驱动一轴减速器2，使一轴回转运动机构进行回转运动，带动二轴基座41回转运动。如图2所示，本实施例中的二轴并联运动机构包括二轴支撑座42、第一平行四边形运动机构、第二平行四边形运动机构和夹持块8，该二轴支撑座42固连于二轴基座41上，其中：所述的第一平行四边形运动机构包括第一减速机构5、连杆一61、连杆二62、连杆三63、连杆四64、连杆五65和连杆六66，所述的第一减速机构5带动连杆一61，所述的连杆一61、连杆二62、连杆三63构成一个平行四边形结构，所述的连杆三63、连杆四64、连杆五65、连杆六66也构成一个平行四边形结构，该连杆六66与夹持块8相连接。第二平行四边形运动机构包括第二减速机构、连杆七71、连杆八72、连杆九73、连杆十74和连杆十一75，所述的第二减速机构带动连杆七71，所述的连杆七71、连杆八72、连杆九73构成一个平行四边形结构，所述的连杆九73、连杆十74、连杆十一75和连杆六66也构成一个平行四边形结构。本实施例中的一种机器人用平行四边形机构即为二轴并联运动机构。

具体在本实施例中详细的结构说明如下：第一减速机构5和第二减速机构安装于二轴支撑座42上，连杆一61的一端与第一减速机构5相连接，连杆二62的一端铰链连接于二轴支撑座42上，连杆一61的另一端与连杆三63铰链连接，连杆二62的另一端也与连杆三63铰链连接；所述的连杆四64的两端分别与连杆三63、连杆六66铰链连接，所述的连杆五65的两端也分别与连杆三63、连杆六66铰链连接。连杆七71的一端与第二减速机构相连接，连杆八72的一端铰链连接于二轴支撑座42上，连杆七71的另一端与连杆九73铰链连接，连杆八72的另一端也与连杆九73铰链连接；所述的连杆十74的两端分别与连杆九73、连杆六66铰链连接，所述的连杆十一75的两端也分别与连杆九73、连杆六66铰链连接。图2中，连杆一61和连杆二62为一对平行边，连杆四64和连杆五65为一对平行边，连杆七71和连杆八72为一对平行边，连杆十74和连杆十一75为一对平行边；上述的连杆一61、连杆二62、连杆十74和连杆十一75的长度相同，上述的连杆四64、连杆五65、连杆七71和连杆八72的长度相同。本实施例中连杆一61、连杆二62、连杆十74和连杆十一75的长度相同，连杆四64、连杆五65、连杆七71和连杆八72的长度相同，这样的尺寸配合设计保证了二轴并联运动机构的运行有序性。

具体在使用时，一轴回转运动机构是由一轴电机1直接驱动一轴减速器2，使一轴回转运动机构进行回转运动。二轴并联运动机构是由电机分别直接连接第一减速机构5和第二减速机构(图中未标号)，以第一平行四边形运动机构为例，第一减速机构5带动连杆一61，连杆一61、连杆二62、连杆三63构成一个平行四边形结构，连杆三63、连杆四64、连杆五65、连杆六66也构成一个平行四边形结构，在第一减速机构5运动的过程中，带动上述的两个平行四边形结构进行运动，由于平行四边形的结构特点保证连杆六66一定在垂直方向上进行运动，且因为有两个平行四边形结构，只有第一减速机构5作为一个动力源，所以自由度多余一个。第二平行四边形运动机构的结构形式和第一平行四边形运动机构一样，但是第一平行四边形运动机构和第二平行四边形运动机构的结构形式正好相反，保证了夹持块8的自由度是两个，但因为有第一减速机构5和第二减速机构作为两个减速机构，所以保证了夹持块8可以在一个空间内有一个唯一的位置。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种三轴混联机构工业机器人，其特征在于：包括一轴回转运动机构和二轴并联运动机构，其中：

一轴回转运动机构，

所述的一轴回转运动机构包括一轴电机(1)、一轴减速器(2)、一轴基座(3)和二轴基座(41)，该一轴电机(1)驱动一轴减速器(2)，使一轴回转运动机构进行回转运动，带动二轴基座(41)回转运动；

二轴并联运动机构，

所述的二轴并联运动机构包括二轴支撑座(42)、第一平行四边形运动机构、第二平行四边形运动机构和夹持块(8)，该二轴支撑座(42)固连于二轴基座(41)上，其中：所述的第一平行四边形运动机构包括第一减速机构(5)、连杆一(61)、连杆二(62)、连杆三(63)、连杆四(64)、连杆五(65)和连杆六(66)，所述的第一减速机构(5)带动连杆一(61)，所述的连杆一(61)、连杆二(62)、连杆三(63)构成一个平行四边形结构，所述的连杆三(63)、连杆四(64)、连杆五(65)、连杆六(66)也构成一个平行四边形结构，该连杆六(66)与夹持块(8)相连接；所述的第二平行四边形运动机构包括第二减速机构、连杆七(71)、连杆八(72)、连杆九(73)、连杆十(74)和连杆十一(75)，所述的第二减速机构带动连杆七(71)，所述的连杆七(71)、连杆八(72)、连杆九(73)构成一个平行四边形结构，所述的连杆九(73)、连杆十(74)、连杆十一(75)和连杆六(66)也构成一个平行四边形结构；

上述的连杆一(61)、连杆二(62)、连杆十(74)和连杆十一(75)的长度相同，上述的连杆四(64)、连杆五(65)、连杆七(71)和连杆八(72)的长度相同。

2.根据权利要求1所述的一种三轴混联机构工业机器人，其特征在于：所述的第一减速机构(5)和第二减速机构安装于二轴支撑座(42)上，连杆一(61)的一端与第一减速机构(5)相连接，连杆二(62)的一端铰链连接于二轴支撑座(42)上，连杆一(61)的另一端与连杆三(63)铰链连接，连杆二(62)的另一端也与连杆三(63)铰链连接；所述的连杆四(64)的两端分别与连杆三(63)、连杆六(66)铰链连接，所述的连杆五(65)的两端也分别与连杆三(63)、连杆六(66)铰链连接。

3.根据权利要求1所述的一种三轴混联机构工业机器人，其特征在于：所述的连杆七(71)的一端与第二减速机构相连接，连杆八(72)的一端铰链连接于二轴支撑座(42)上，连杆七(71)的另一端与连杆九(73)铰链连接，连杆八(72)的另一端也与连杆九(73)铰链连接；所述的连杆十(74)的两端分别与连杆九(73)、连杆六(66)铰链连接，所述的连杆十一(75)的两端也分别与连杆九(73)、连杆六(66)铰链连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种三轴混联机构工业机器人，其特征在于：所述的连杆一(61)和连杆二(62)为一对平行边，连杆四(64)和连杆五(65)为一对平行边，连杆七(71)和连杆八(72)为一对平行边，连杆十(74)和连杆十一(75)为一对平行边。