CN106002947B - 一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人，属于机器人技术领域。该机器人包括机架、动平台三条支链及驱动装置，各支链包括大主动臂、小主动臂、主动臂连杆、衬架及从动臂；衬架的上端部、下端部、中部分都分别设有铰接位；大主动臂的一端与驱动装置的输出轴相连，其另一端与衬架中部铰接位置相连；小主动臂一端与驱动装置的输出轴相连，其另一端通过主动连杆与衬架的上端部铰接位置相连；从动臂的上端与衬架的下端部铰接位置相连，从动臂的下端与动平台相连。本发明所提供的机器人，可通过固定三小主动臂在一定角度使机器人在三自由度与六自由度之间相互切换，有效提高了机构的灵活性，能够更好地适应搬运需求。

Description

一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人
技术领域：
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人。
背景技术：
轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装，特别是在物料搬运、机床上下料等这种重复、枯燥、危险性尤为突出工作中，为了减轻人类劳动强度，提高工作效率，在作业工序中往往需要在空间中安置重复性工作的作业机械人。当下主流的并联机器人多为三自由度或者四自由度的机器人，其活动平台的运动不够灵活，工作空间往往只是一个厚度不大的蘑菇形空间，末端件的三维转动范围一般只在60度左右。除此以外，三自由度或者四自由度的并联机器人难以承担如焊接等复杂工作，其应用的范围较小。
发明内容：
本发明针对上述现有技术中存在的不足，提供一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人，该机器人机构是一种实现物料搬运的机器人机构。
本发明所提供的一种三自由度六自由度可重构的搬运机器人包括机架4、动平台3、第一支链18、第二支链19、第三支链20及驱动装置；所述第一支链18、第二支链19及第三支链20均布于所述机架4上，所述第一支链18、第二支链19及第三支链20之间相隔120度，所述第一支链18、第二支链19及第三支链20均包括大主动臂1、小主动臂6、主动臂连杆7、衬架2及从动臂；所述衬架2的上端部、下端部及中部分别设有铰接位，所述第一支链18、第二支链19及第三支链20中的所述大主动臂1及小主动臂6均同心安装。所述大主动臂1、小主动臂6、主动臂连杆7及衬架2通过运动副连接形成平行四边形结构，保证了机构的位姿精度。
所述第一支链18上的大主动臂1的一端与第一驱动装置14的输出轴相连接，所述第一支链18上的大主动臂1的另一端与所述衬架2中部通过铰链相连接；所述第一支链18上的小主动臂6的一端与第二驱动装置13的输出轴相连，所述第一支链18上的小主动臂6的另一端与所述主动臂连杆7的一端通过球轴承相连，所述主动臂连杆7的另一端通过球轴承与所述衬架2上端相连接。
所述第一支链18中设有一个从动臂：第一支链从动臂8a，所述第一支链从动臂8a的上端与所述衬架2的下端部通过虎克铰相连接，所述第一支链从动臂8a的下端与所述动平台3通过虎克铰相连接。
所述第三支链20上的大主动臂1的一端与第三驱动装置16的输出轴相连，所述第三支链20上大主动臂1的另一端通过轴与所述衬架2中部相连接。
所述第三支链20上的小主动臂6的一端与第四驱动装置15的输出轴相连，所述第三支链20上的小主动臂6的另一端与所述主动臂连杆7的一端通过球轴承相连接，所述主动臂连杆7的另一端通过球轴承与所述衬架2上端相连接。
所述第三支链20设有两个从动臂：第三支链外侧从动臂8b、第三支链内侧从动臂8c，所述第三支链外侧从动臂8b及第三支链内侧从动臂8c的布置相同，所述第三支链外侧从动臂8b及第三支链内侧从动臂8c安装于所述衬架2的同一侧，所述第三支链外侧从动臂8b及第三支链内侧从动臂8c的上端与所述衬架2的下端部通过球关节轴承相连接，所述第三支链外侧从动臂8b及第三支链内侧从动臂8c的下端与所述动平台3通过虎克铰相连接。
所述第二支链19上的大主动臂1的一端与第五驱动装置5的输出轴相连，所述第二支链19上的大主动臂1的另一端通过轴与所述衬架2中部相连接；所述第二支链19上的小主动臂6的一端与第六驱动装置17的输出轴相连，所述第二支链19上的小主动臂6的另一端与所述主动臂连杆7的一端通过球轴承相连接，所述主动臂连杆7的另一端通过球轴承与所述衬架2上端相连。
所述第二支链19设有两个从动臂：第二支链外侧从动臂8d、第二支链内侧从动臂8e，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e的布置相同，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e安装于所述衬架2的同一侧，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e的上端与所述衬架2的下端部通过球铰关节轴承相连接，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e的下端与所述动平台3通过球铰关节轴承相连接。
本发明具有以下技术特点：
1、本发明的大主动臂与小主动臂同心安装，同时小主动臂、衬架、主动臂连杆三者保持平行。从而使得大主动臂、小主动臂、主动臂连杆、衬架形成一个并联闭环的空间五杆机构。从轴向看，大主动臂、小主动臂、主动臂连杆、衬架形成一个平行四边形结构。同时，本发明的三支链上端与机架同时相连接，下端同时与动平台相连接，从而构成一个并联机器人结构，从而使整个机器人拥有六个自由度。同时此并联机构使得机器人刚度大，承载能力强，速度快。
2、本发明中三个支链的小主动臂分别固定并与水平面成特定角度时，从轴向看，大主动臂、小主动臂、主动臂连杆及衬架2形成一个平行四边形结构，此时，衬架上端的两铰链中心与大主动臂的夹角为特定角度，从而使得衬架下端两铰链的连线与水平面夹角为特定角度，使得动平台的两铰链中心连线与衬架下端的两铰链中心连线平行，从而使得动平台与水平面平行。此时，机器人拥有的三个支链长度相同，相对于机架均匀布置，且三个从动支链的长度相同，因此，机器人转化为一个三自由度的机器人，其三个自由度为沿着x、y、z三个方向的平动。
附图说明：
图1是本发明搬运机器人的结构示意图；
图2是本发明搬运机器人中第一支链的结构示意图；
图3是本发明搬运机器人中第三支链的结构示意图；
图4是本发明搬运机器人中第二支链的结构示意图；
图5是本发明搬运机器人中各支链上并联闭环的空间五杆机构的结构示意图；
图6是本发明搬运机器人演变为三自由度时的机构示意图。
图中：1：大主动臂；2：衬架；3：动平台；4：机架；5：第五驱动装置；6：小主动臂；7：主动臂连杆；8a：第一支链从动臂；8b：第三支链外侧从动臂；8c：第三支链内侧从动臂；8d：第二支链外侧从动臂；8e：第二支链内侧从动臂；9：减速机；10：球轴承；11：虎克铰；12：球铰关节轴承；13：第二驱动装置；14：第一驱动装置；15：第四驱动装置；16：第三驱动装置；17：第六驱动装置；18：第一支链；19：第二支链；20：第三支链；a：第一支链从动臂8a的长度；b：虎克铰的中心距；c：第三支链外侧从动臂8b或第三支链内侧从动臂8c的长度；d：第二支链外侧从动臂8d或第二支链内侧从动臂8e的长度。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人，该机器人包括机架4、动平台3、三条支链及驱动装置；所述驱动装置均由电机与减速机9构成。所述运动支链包括第一支链18、第二支链19和第三支链20，且三支链均布于机架4上，各支链之间相隔120度。所述动平台3通过支链与机架4形成并联闭环结构，并被支链所驱动。
如图2、图3、图4、图5所示，各支链上的大主动臂1、小主动臂6、主动臂连杆7、衬架2形成一个并联闭环的空间五杆机构。并从轴向看，所述大主动臂1、小主动臂6、主动臂连杆7、及衬架2形成一个平行四边形结构，保证了机构的位置姿态精度。为保证此结构，如图5所示，直线A、B、C、D形成一个平行四边形，从而使得大主动臂1、小主动臂6及衬架2的一边与主动臂连杆7保持平行。为保证整个机构为并联闭环结构，所述各支链的从动支链的长度必须保持相等。
如图2、3、4所示，所述第一从动支链，只有一根从动臂：第一支链从动臂8a，第一支链从动臂8a的上端与衬架2的下端部通过虎克铰11相连接，第一支链从动臂8a的下端与动平台3通过虎克铰11相连接，长度E＝a+2b，a为第一支链从动臂8a的长度，b为虎克铰的中心距。
所述第三支链20设有两个从动臂：第三支链外侧从动臂8b、第三支链内侧从动臂8c，第三支链外侧从动臂8b与第三支链内侧从动臂8c的布置相同，且第三支链外侧从动臂8b、第三支链内侧从动臂8c安装于衬架的同一侧。第三支链外侧从动臂8b及第三支链内侧从动臂8c的上端与衬架2的下端部通过球铰关节轴承12相连接，第三支链外侧从动臂8b及第三支链内侧从动臂8c的下端与动平台3通过虎克铰11相连接。长度F＝b+c，c为第三支链外侧从动臂8b或第三支链内侧从动臂8c的长度。
所述第二支链19设有两个从动臂：第二支链外侧从动臂8d、第二支链内侧从动臂8e，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链19内侧从动臂8e的布置相同，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e安装于所述衬架2的同一侧，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e的上端与所述衬架2的下端部通过球铰关节轴承12相连接，所述第二支链外侧从动臂8d及第二支链内侧从动臂8e的下端与所述动平台3通过球铰关节轴承12相连接。长度G等于第二支链外侧从动臂8d或第二支链内侧从动臂8e的长度d。三条支链的从动支链的长度相等，即E＝F＝G。
如图6所示，本发明中的小主动臂6固定并与水平面成特定角度的时候。从轴向看，所述大主动臂1、小主动臂6、主动臂连杆7、衬架2形成一个平行四边形。此时，衬架2上端的两铰链中心与大主动臂1的夹角为特定角度，从而使得衬架2下端两铰链的连线与水平面夹角为特定角度，使得动平台3的两铰链中心连线与衬架2下端的两铰链中心连线平行，从而使得动平台3与水平面平行。此时，所述机器人转化为一个三自由度的机器人，其三个自由度为沿着x、y、z三个方向的平动。
如图1所示，所述驱动装置均采用电机减速机的驱动方式。当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。为了达到同样目的，还可以采用扭矩电机驱动，为与其连接的主动臂提供一个转动自由度。在某种应用状况下，也可以采用直线电机的驱动方式，为与其连接的主动臂提供一个移动自由度。当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。
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，不经创造性地设计出与该技术方案类似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种从动臂同侧布置自由度能够重构的搬运机器人，其特征在于该搬运机器人包括机架(4)、动平台(3)、第一支链(18)、第二支链(19)、第三支链(20)及驱动装置；所述第一支链(18)、第二支链(19)及第三支链(20)均布于所述机架(4)上，所述第一支链(18)、第二支链(19)及第三支链(20)之间相隔120度，所述第一支链(18)、第二支链(19)及第三支链(20)均包括大主动臂(1)、小主动臂(6)、主动臂连杆(7)、衬架(2)及从动臂；所述衬架(2)的上端部、下端部及中部分别设有铰接位，所述第一支链(18)、第二支链(19)及第三支链(20)中的所述大主动臂(1)及小主动臂(6)均同心安装；所述大主动臂(1)、小主动臂(6)、主动臂连杆(7)及衬架(2)通过运动副连接形成平行四边形结构；所述第一支链(18)上的大主动臂(1)的一端与第一驱动装置(14)的输出轴相连接，所述第一支链(18)上的大主动臂(1)的另一端与所述衬架(2)中部通过铰链相连接，所述第一支链(18)上的小主动臂(6)的一端与第二驱动装置(13)的输出轴相连，所述第一支链(18)上的小主动臂(6)的另一端与所述主动臂连杆(7)的一端通过球轴承相连，所述主动臂连杆(7)的另一端通过球轴承与所述衬架(2)上端相连接，所述第一支链(18)中设有一个从动臂：第一支链从动臂(8a)，所述第一支链从动臂(8a)的上端与所述衬架(2)的下端部通过虎克铰相连接，所述第一支链从动臂(8a)的下端与所述动平台(3)通过虎克铰相连接；所述第三支链(20)上的大主动臂(1)的一端与第三驱动装置(16)的输出轴相连，所述第三支链(20)上的大主动臂(1)的另一端通过轴与所述衬架(2)中部相连接，所述第三支链(20)上小主动臂(6)的一端与第四驱动装置(15)的输出轴相连，所述第三支链(20)上小主动臂(6)的另一端与所述主动臂连杆(7)的一端通过球轴承相连接，所述主动臂连杆(7)的另一端通过球轴承与所述衬架(2)上端相连接；所述第三支链(20)设有两个从动臂：第三支链外侧从动臂(8b)、第三支链内侧从动臂(8c)，所述第三支链外侧从动臂(8b)及第三支链内侧从动臂(8c)的布置相同，所述第三支链外侧从动臂(8b)及第三支链内侧从动臂(8c)安装于所述衬架(2)的同一侧，所述第三支链外侧从动臂(8b)及第三支链内侧从动臂(8c)的上端与所述衬架(2)的下端部通过球关节轴承相连接，所述第三支链外侧从动臂(8b)及第三支链内侧从动臂(8c)的下端与所述动平台(3)通过虎克铰相连接；所述第二支链(19)上的大主动臂(1)的一端与第五驱动装置(5)的输出轴相连，所述第二支链(19)上的大主动臂(1)的另一端通过轴与所述衬架(2)中部相连接，所述第二支链(19)上的小主动臂(6)的一端与第六驱动装置(17)的输出轴相连，所述第二支链(19)上的小主动臂(6)的另一端与所述主动臂连杆(7)的一端通过球轴承相连接，所述主动臂连杆(7)的另一端通过球轴承与所述衬架(2)上端相连；所述第二支链(19)设有两个从动臂：第二支链外侧从动臂(8d)、第二支链内侧从动臂(8e)，所述第二支链外侧从动臂(8d)及第二支链内侧从动臂(8e)的布置相同，所述第二支链外侧从动臂(8d)及第二支链内侧从动臂(8e)安装于所述衬架(2)的同一侧，所述第二支链外侧从动臂(8d)及第二支链内侧从动臂(8e)的上端与所述衬架(2)的下端部通过球铰关节轴承相连接，所述第二支链外侧从动臂(8d)及第二支链内侧从动臂(8e)的下端与所述动平台(3)通过球铰关节轴承相连接。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106625606B (zh) * 2017-01-16 2019-01-22 安徽工业大学 一种从动臂对称布置的七自由度搬运机器人
CN108381523A (zh) * 2018-04-03 2018-08-10 安徽海思达机器人有限公司 一种并联机器人
CN110524514A (zh) * 2019-08-28 2019-12-03 勃肯特(镇江)机器人技术有限公司 一种带能量回收间接驱动的高速并联机器人

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101913146A (zh) * 2010-08-05 2010-12-15 安徽工业大学 一种含有汇交平行四边形的三平动自由度机器人机构
CN102975194A (zh) * 2011-09-06 2013-03-20 株式会社安川电机 并联连杆机器人及其控制方法、和并联连杆机器人系统
CN103659797A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 发那科株式会社 通过球窝关节连接的并联杆机械手
DE102013225630A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Majatronic Gmbh Industrieroboter
EP2954985A1 (en) * 2013-02-08 2015-12-16 Matriruiz, S.L. Set of mechanical means that can be incorporated into a delta robot for the gumming of lids
CN205148316U (zh) * 2015-10-22 2016-04-13 广州达意隆包装机械股份有限公司 一种并联机器人

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101913146A (zh) * 2010-08-05 2010-12-15 安徽工业大学 一种含有汇交平行四边形的三平动自由度机器人机构
CN102975194A (zh) * 2011-09-06 2013-03-20 株式会社安川电机 并联连杆机器人及其控制方法、和并联连杆机器人系统
CN103659797A (zh) * 2012-08-31 2014-03-26 发那科株式会社 通过球窝关节连接的并联杆机械手
EP2954985A1 (en) * 2013-02-08 2015-12-16 Matriruiz, S.L. Set of mechanical means that can be incorporated into a delta robot for the gumming of lids
DE102013225630A1 (de) * 2013-12-11 2015-06-11 Majatronic Gmbh Industrieroboter
CN205148316U (zh) * 2015-10-22 2016-04-13 广州达意隆包装机械股份有限公司 一种并联机器人

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