CN105751206B - 基于混联的物流分拣机器人机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了基于混联的物流分拣机器人机构，其能解决传统物流分拣机器人机构无法满足现代自动化分拣工作的要求的问题。其包括底板、支架和机械手，底板上垂直固装有沿Z轴向相互平行的两根支架，其特征在于：其还包括一个二自由度的串联机构和一个三自由度的并联机构，机械手安装于所述并联机构的底端，并联机构能够带动机械手实现X轴向、Y轴向、Z轴向的直线移动，并联机构与串联机构之间通过连接结构刚性连接，串联机构支撑安装于两根支架上，串联机构能够带动并联机构以及安装于并联机构底端的机械手整体绕X轴向转动、Y轴向转动。

Description

基于混联的物流分拣机器人机构
技术领域
本发明涉及物流机械技术领域，尤其是涉及物流分拣设备领域，具体为基于混联的物流分拣机器人机构。
背景技术
机器人技术作为先进制造业的支撑技术，对社会生产力的发展起着越来越重要的作用。随着我国物流产业的迅速发展，不断增长的市场需求与生产效率之间的矛盾，对物流分拣设备的生产效率提出了更高的要求，实现分拣的自动化可以保护工人的人身安全、减少产品的破损、快速地将物品码放整齐、提高物流流转效率。传统物流分拣机器人一般采用串联机构或并联机构，串联机构运动空间较大，但不适用于要求高速度，高准确度的工作环境；并联机构在应用上弥补了串联机构的不足，但由于并联机构工作空间小，传动机构较多，不能满足现代自动化分拣需要高效率，可操作性的要求，因此并不能广泛应用；因此传统的物流分拣机器人无法满足现代自动化分拣工作需求。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了基于混联的物流分拣机器人机构，其能解决传统物流分拣机器人机构无法满足现代自动化分拣工作的要求的问题。
基于混联的物流分拣机器人机构，其包括底板、支架和机械手，所述底板上垂直固装有沿Z轴向相互平行的两根支架，其特征在于：其还包括一个二自由度的串联机构和一个三自由度的并联机构，所述机械手安装于所述并联机构的底端，所述并联机构能够带动所述机械手实现X轴向、Y轴向、Z轴向的直线移动，所述并联机构与所述串联机构之间通过连接结构刚性连接，所述串联机构支撑安装于所述两根支架上，所述串联机构能够带动所述并联机构以及安装于并联机构底端的机械手整体绕X轴向转动、Y轴向转动。
进一步的，所述串联机构包括固定圆杆，所述固定圆杆沿X轴向布置并安装于所述两根支架上，所述固定圆杆上可转动地悬挂安装有两根竖杆，所述两根竖杆的底部分别通过转动副连接有一组转动杆。
进一步的，所述转动副为滚动轴承，所述滚动轴承沿Y轴向设置于所述竖杆的底部。
进一步的，所述连接结构包括沿X轴向设置的横杆和套筒，两组所述转动杆底部分别通过所述套筒与所述横杆固接，所述并联机构通过连接副安装于所述横杆上。
进一步的，所述并联机构包括X轴向水平杆、Y轴向水平杆以及沿Z轴向的滚珠丝杠结构，所述滚珠丝杠结构设有两组，所述两组滚珠丝杠结构的顶端分别通过所述连接副安装于所述横杆上，其中一组所述滚珠丝杠结构上安装有所述Y轴向水平杆、另一组所述滚珠丝框结构上安装有所述Y轴向水平杆平行的连接杆，所述连接杆的前端与所述X轴向水平杆固接，所述X轴向水平杆上、Y轴向水平杆上分别可移动地对应安装有第一倾斜杆、第二倾斜杆，所述第一倾斜杆、第二倾斜杆的底部均与所述机械手的顶部连接。
进一步的，所述滚珠丝杠结构包括螺杆和滚珠丝杆轴承，所述滚珠丝杆轴承螺纹连接于所述螺杆上，所述螺杆的顶端通过所述连接副安装于所述横杆上，所述Y轴向水平杆、连接杆的一端分别套装于对应的所述滚珠丝杠结构的螺杆上并且其底部由其对应的所述滚珠丝杆轴承支承限位。
进一步的，所述机械手的顶部可拆卸地设置有连接件，所述第一倾斜杆的底端可转动地安装于所述连接件的Y轴向前端，所述第二倾斜杆的底端可转动地安装于所述连接件的X轴向左端。
本发明物流分拣机器人机构的有益效果在于：其通过将机械手安装于具有三自由度的并联机构来实现机械手在X轴向、Y轴向和Z轴向三个方向的直线运动；并且通过将该具有三自由度的并联机构通过连接结构与具有二自由度的串联机构进行刚性连接，该具有二自由度的串联机构带动并联机构以及机械手整体绕X轴向转动、Y轴向转动，从而实现机械手五自由度的三移动两转动运动；故采用本发明机构能够实现机械手的连续抓取分拣操作，其分拣速度快、定位精度高、工作空间大，能大大提高分拣效率、降低分拣误差率，满足分拣作业的自动化作业要求。
附图说明
图1为发明基于混联的物流分拣机器人机构的结构示意图。
附图标记：10-底板；20-支架；30-机械手；31-连接件；41-固定圆杆；42-竖杆；43-滚动轴承；44-转动杆；51-横杆；52-套筒；53-连接副；61-X轴向水平杆；62-Y轴向水平杆；63-螺杆；64-滚珠丝杆轴承；65-连接杆；66-第一倾斜杆；67-第二倾斜杆。
具体实施方式
见图1，本发明基于混联的物流分拣机器人机构包括底板10、支架20、机械手30、一个二自由度的串联机构和一个三自由度的并联机构，底板10上垂直固装有沿Z轴向相互平行的两根支架20。
串联机构包括固定圆杆41，固定圆杆沿X轴向设置并安装于两根支架20上，固定圆杆41上可转动地悬挂安装有两根竖杆42，两根竖杆42的底部分别通过滚动轴承43连接有一组转动杆44；并且滚动轴承43沿Y轴向设置于竖杆42的底部，从而滚动轴承43作为转动副能够实现转动杆44绕Y轴转动。
连接结构包括沿X轴向设置的横杆51和套筒52，两组转动杆44底部分别通过套筒52固装于横杆51上，并联机构通过连接副53安装于横杆51上。
并联机构包括X轴向水平杆61、Y轴向水平杆62以及两组沿Z轴向设置的滚珠丝杠结构；滚珠丝杠结构包括螺杆63和滚珠丝杆轴承64，滚珠丝杆轴承64螺纹连接于螺杆63上，螺杆63的顶端通过连接副53安装于横杆51上；图1中，位于X轴向左侧的一组滚珠丝杠结构的螺杆63上套装有Y轴向水平杆62、位于X轴向右侧的另一组滚珠丝杠结构的螺杆3上套装有与Y轴向水平杆62平行的连接杆65，Y轴向水平杆62、连接杆65的底部分别由各自对应的滚珠丝杠结构的滚珠丝杆轴承64支承限位，防止Y轴向水平杆62、连接杆65、X轴向水平杆61受机械手30所抓物体的重力作用而下滑；连接杆65的前端固接有X轴向水平杆61，X轴向水平杆61上、Y轴向水平杆62上分别可移动地对应安装有第一倾斜杆66、第二倾斜杆67，第一倾斜杆66、第二倾斜杆67的底部均与机械手30的顶部连接。
机械手30的顶部螺纹安装设置有连接件31，从而实现机械手30的可拆卸以适应不同规格机械手的安全和使用，适用于不同大小种类物品的分拣；第一倾斜杆66的底端可转动地安装于连接件31的Y轴向前端，第二倾斜杆67的底端可转动地安装于连接件31的X轴向左端。
本发明基于混联的物流分拣机器人机构中：
并联机构的第一倾斜杆66能够沿X轴向水平杆61滑动，使得机械手30沿X轴向移动；第二倾斜杆67能够沿Y轴向水平杆62滑动，从而带动机械手30沿Y轴向移动；而并联机构的X轴向水平杆61、Y轴向水平杆62能够分别在各自对应的滚珠丝杆轴承64的推动下沿螺杆63的Z向上移或者当滚珠丝杆轴承64下移时受重力作用沿螺杆63下移，从而实现在Z轴方向上的上下运动；因此整个并联机构能够带动机械手30实现X轴向、Y轴向、Z轴向的三个自由度方向的直线移动；
并联机构中的两个滚珠丝杠结构的螺杆63通过连接结构即连接副53、横杆51、套筒52与串联机构的两个转动杆44刚性连接，而转动杆44又通过滚动轴承43与竖杆连接，从而实现整个并联机构能够随连接结构一起绕滚动轴承43转动，由于滚动轴承43沿Y轴向设置，因而也就实现了整个并联机构能够随连接结构一起绕Y轴向转动；同时，串联机构的两根竖杆42可转动地悬挂安装于固定圆杆41上，从而两根竖杆42能够带动其对应的转动杆44以及连接结构、并联机构及机械手30一起绕固定圆杆41转动，也就实现了机械手30绕X轴方向的转动；因此串联机构能够带动机械手30实现绕Y轴向的转动、以及绕X轴向转动的两个自由度的转动；
综上，本发明机构将三自由度的并联机构与两自由度的串联机构进行刚性连接，能够实现机械手的三移动两转动的五自由度运动，从而满足分拣作业的自动化作业要求。

Claims (1)

1.基于混联的物流分拣机器人机构，其包括底板、支架和机械手，所述底板上垂直固装有沿Z轴向相互平行的两根支架，其特征在于：其还包括一个二自由度的串联机构和一个三自由度的并联机构，所述机械手安装于所述并联机构的底端，所述并联机构能够带动所述机械手实现X轴向、Y轴向、Z轴向的直线移动，所述并联机构与所述串联机构之间通过连接结构刚性连接，所述串联机构支撑安装于所述两根支架上，所述串联机构能够带动所述并联机构以及安装于并联机构底端的机械手整体绕X轴向转动、Y轴向转动；所述串联机构包括固定圆杆，所述固定圆杆沿X轴向布置并安装于所述两根支架上，所述固定圆杆上可转动地悬挂安装有两根竖杆，所述两根竖杆的底部分别通过转动副连接有一组转动杆；所述转动副为滚动轴承，所述滚动轴承沿Y轴向设置于所述竖杆的底部；所述连接结构包括沿X轴向设置的横杆和套筒，两组所述转动杆底部分别通过所述套筒与所述横杆固接，所述并联机构通过连接副安装于所述横杆上；所述并联机构包括X轴向水平杆、Y轴向水平杆以及沿Z轴向的滚珠丝杠结构，所述滚珠丝杠结构设有两组，所述两组滚珠丝杠结构的顶端分别通过所述连接副安装于所述横杆上，其中一组所述滚珠丝杠结构上安装有所述Y轴向水平杆、另一组所述滚珠丝杠结构上安装有所述Y轴向水平杆平行的连接杆，所述连接杆的前端与所述X轴向水平杆固接，所述X轴向水平杆上、Y轴向水平杆上分别可移动地对应安装有第一倾斜杆、第二倾斜杆，所述第一倾斜杆、第二倾斜杆的底部均与所述机械手的顶部连接；所述滚珠丝杠结构包括螺杆和滚珠丝杆轴承，所述滚珠丝杆轴承螺纹连接于所述螺杆上，所述螺杆的顶端通过所述连接副安装于所述横杆上，所述Y轴向水平杆、连接杆的一端分别套装于对应的所述滚珠丝杠结构的螺杆上并且其底部由其对应的所述滚珠丝杆轴承支承限位；所述机械手的顶部设置有连接件，所述第一倾斜杆的底端可转动地安装于所述连接件的Y轴向前端，所述第二倾斜杆的底端可转动地安装于所述连接件的X轴向左端。
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