CN106181982A - 多轴机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种多轴机器人，包括第一转动模块、第二转动模块以及升降件，所述第一转动模块包括座体以及多个臂件，多个所述臂件配置成平行于第一平面并相对于座体转动，所述第二转动模块包括至少一腕件，所述至少一腕件连接至第一转动模块中相对于座体排列最远的臂件，并配置成平行于第二平面并相对于第一转动模块转动，所述升降件枢接至座体且连接相邻的臂件，或连接于多个臂件与至少一腕件中之相邻两者之间，所述升降件配置成使多轴机器人相对于座体排列于升降件之后的部件沿升降方向升降。
Description
技术领域
本发明涉及一种多轴机器人。
背景技术
相较于汽车产业等其他机械手臂使用产业，3C产业产品生命周期短，淘汰率高。正因如此，3C产业对机器人产品的需求愈来愈高。目前，3C产业广泛应用于SCARA(SelectiveCompliance Assembly Robot Arm)机器人，主要是为了平面工作而设计。具体来说，SCARA机器人依靠两个旋转关节实现X-Y平面内的快速定位，并依靠一个移动关节和一个旋转关节在Z方向上做伸缩和旋转运动。这种结构特性使得SCARA机器人擅长从一点抓取物体，然后快速地安放到另一点。因此，SCARA机器人在自动装配生产线上得到了广泛的应用。
虽然SCARA机器人的优点是高速、一二臂旋转关节刚性强、价格较低、有效工作范围大、针对XY水平面优化、逆向运动学简易…等，但其缺点是只能水平工作，且Z轴行程短。因此，目前的3C产业应用SCARA机器人的自动化工站，仍受到了许多限制。
另外，为了执行立体动作，也可考虑使用传统的六轴机械臂。六轴机械臂的优点是臂长够长、角度灵活、可针对3D连续路径优化…等，几乎可适用于所有应用。然而，六轴机械臂的缺点是速度慢、价格高、球状工作范围受限、逆向运动学困难、有奇异点…等。再者，六轴机械臂的专长是打磨、抛光…等大量曲面应用，且其灵活度超过了3C产业需求，若使用在只需要少量的立体动作的3C产业时，无异于大材小用。
因此，提出一种可解决上述问题的多轴机器人，是目前业界亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种既能快捷地应用于生产活动，又能以柔性角度动作执行多样任务的多轴机器人。
为了实现上述目的以及其它相关目的，本发明提供了一种多轴机器人，包括第一转动模块、第二转动模块以及升降件；所述第一转动模块包括座体以及多个臂件；多个所述臂件配置成平行于第一平面并可相对所述座体转动；所述第二转动模块包括至少一腕件；所述至少一腕件连接至所述第一转动模块中相对于所述座体排列最远的所述臂件，并配置成平行于第二平面并可相对所述第一转动模块转动；所述升降件枢接至所述座体且连接相邻的所述臂件，或连接于多个所述臂件与所述至少一腕件中之相邻两者之间；所述升降件配置成使所述多轴机器人相对于所述座体排列于所述升降件之后的部件沿一升降方向升降。
优选地，所述升降件枢接所述座体，多个所述臂件包括第一臂件、第二臂件以及第三臂件；所述第一臂件的一端可滑动地连接所述升降件；所述第二臂件的一端枢接至所述第一臂件的另一端；所述第三臂件的一端枢接至所述第二臂件的另一端；所述至少一腕件枢接至第三臂件的另一端。
优选地，多个所述臂件包括第一臂件、第二臂件以及第三臂件；所述第一臂件的一端枢接至所述座体，且所述第一臂件的另一端可滑动地连接所述升降件；所述第二臂件的一端枢接至所述升降件；所述第三臂件的一端枢接至所述第二臂件的另一端；所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
优选地，多个所述臂件包括第一臂件、第二臂件以及第三臂件；所述第一臂件的一端枢接至所述座体，且所述第一臂件的另一端可滑动地枢接至所述升降件；所述第二臂件的一端连接所述升降件；所述第三臂件的一端枢接至所述第二臂件的另一端；所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
优选地，多个所述臂件包括第一臂件、第二臂件以及第三臂件；所述第一臂件的一端枢接至所述座体；所述第二臂件的一端枢接至所述第一臂件的另一端，且所述第二臂件的另一端可滑动地连接所述升降件；所述第三臂件的一端枢接至所述升降件；所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
优选地，多个所述臂件包括第一臂件、第二臂件以及第三臂件；所述第一臂件的一端枢接至所述座体；所述第二臂件的一端枢接至所述第一臂件的另一端，且所述第二臂件的另一端可滑动地枢接至所述升降件；所述第三臂件的一端连接所述升降件；所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
优选地，多个所述臂件包括第一臂件、第二臂件以及第三臂件；所述第一臂件的一端枢接至所述座体；所述第二臂件的一端枢接至所述第一臂件的另一端；所述第三臂件的一端枢接至所述第二臂件的另一端，且所述第三臂件的另一端可滑动地连接所述升降件；所述至少一腕件枢接至所述升降件。
优选地，所述第二平面垂直于所述第一平面。
优选地，所述升降方向垂直于所述第一平面。
优选地，所述第二转动模块包括第一腕件以及第二腕件；所述第一腕件连接至所述第一转动模块中相对于所述座体排列最远的所述臂件，并配置成平行于所述第二平面并相对于所述第一转动模块转动；所述第二腕件枢接至所述第一腕件，并配置成平行于第三平面并相对于所述第一腕件转动。
综上所述，本发明的多轴机器人改善了SCARA机器人的结构配置。具体来说，本发明的多轴机器人的结构配置不但保留了类似SCARA机器人的平面与快速的工作特性，还增加了六轴机械臂的柔性角度动作(可达五或六自由度)。由此可知，本发明的多轴机器人可针对“快速水平移动到目的地后执行水平/立体动作”之动作模式进行优化，与六轴机械臂针对“立体空间连续路径”之动作模式不同，因此并不具有逆向运动学困难、有奇异点…等缺点。再者，本发明的多轴机器人的高度可设计得较高，且可达到高圆柱范围，因此优于传统六轴机械臂针对多层测试站做优化的作法，可以有效缩小多轴机器人的占地空间。
以上所述仅系用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等，本发明之具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。
附图说明
为让本发明之上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附图之说明如下：
图1是本发明一实施例的多轴机器人的立体图；
图2是图1所示的多轴机器人的侧视图，其中多轴机器人于工作台上斜放工件；
图3是本发明一实施例的多轴机器人的系统方框图；
图4A是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图；
图4B是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图；
图4C是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图；
图4D是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图；
图4E是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图。
附图标记说明如下：
100、300、400、500、600、700：多轴机器人
110：第一转动模块
111：座体
112：第一臂件
113：第二臂件
114：第三臂件
120：第二转动模块
121：第一腕件
122：第二腕件
130：升降件
140a：控制器单元
140b：驱动器单元
140c：马达
140d：解码器
140e：I/O控制单元
140f：气阀控制单元
140g：显示器单元
140h：通讯单元
2：工作台
20：工件
A：升降方向
具体实施方式
以下将以附图揭露本发明之多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应当知晓，这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说，在本发明部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化附图起见，一些熟知惯用的结构与组件在附图中将以简化示意的方式示出。
请参照图1以及图2，图1是本发明一实施例的多轴机器人的立体图，图2是图1所示的多轴机器人的侧视图，其中，多轴机器人100于工作台2上斜放工件20。
如图1和图2所示，在本实施例中，多轴机器人100包括第一转动模块110、第二转动模块120以及升降件130。第一转动模块110包括座体111以及多个臂件(即第一臂件112、第二臂件113以及第三臂件114)。这些臂件配置成平行于第一平面(例如，平行于X轴与Y轴所形成的XY平面)并可相对于座体111转动。第二转动模块120包括第一腕件121。第一腕件121连接至第一转动模块110中相对于座体111排列最远的臂件(即第三臂件114)，并配置成平行于第二平面(例如，平行于X轴与Z轴所形成的XZ平面)并可相对于第一转动模块110转动。
在本实施例中，升降件130枢接至座体111且连接相邻的臂件(即第一臂件112)。升降件130配置成使多轴机器人100可相对于座体111排列于升降件130之后的部件沿升降方向A升降(例如，平行于Z轴的方向)。
具体来说，在本实施例中，第一臂件112的一端可滑动地连接升降件130。第二臂件113的一端枢接至第一臂件112的另一端。第三臂件114的一端枢接至第二臂件113的另一端。第一腕件121枢接至第三臂件114的另一端。进一步来说，第二转动模块120还包括第二腕件122。第二腕件122枢接至第一腕件121，并配置成平行于第三平面(例如，平行于Y轴与Z轴所形成的YZ平面)并可相对于第一腕件121转动。在一些实施例中，如图2所示，第二腕件122的末端可配置成拾取并放置工件20，但本发明并不以此为限。
基于上述结构配置，本实施例的多轴机器人100可通过第一转动模块110提供平面与快速的工作特性，并通过第二转动模块120执行柔性角度动作(可实现六自由度)，因此可针对“快速水平移动到目的地后执行水平/立体动作”的动作模式进行优化。举例来说，本实施例的多轴机器人100可轻易地对图2中所示的工件20执行斜板平放的动作，这是熟知的SCARA机器人无法执行的动作。并且，本实施例的多轴机器人100完成整个动作(即移动到目的地后执行斜板平放的动作)相比传统的六轴机械臂更为迅速。
在一些实施例中，上述的第二平面(即第一腕件121转动时所平行的平面)实质上垂直于第一平面(即第一转动模块110中之各臂件转动时所平行的平面)，但本发明并不以此为限。
在一些实施例中，上述的升降方向A实质上垂直于第一平面(即第一转动模块110中之各臂件转动时所平行的平面)，但本发明并不以此为限。
在一些实施例中，多轴机器人100所采用的第二转动模块120可仅包括第一腕件121，且第一腕件121的末端配置以拾取或放置工件20。虽然无法达到图1所示的多轴机器人100的全自由度，但仍能执行前述斜板平放的动作，且可以少用一轴马达，因此整机配置成本可降低。
在一些实施例中，多轴机器人100所采用的第一转动模块110所包括的臂件的数量亦可大于三，进而可增加自由度以符合实际需求。
请参照图3，其是本发明一实施例的多轴机器人的系统方框图。如图3所示，在本实施例中，多轴机器人100还包括控制器单元140a、驱动器单元140b、马达140c、解码器140d、I/O控制单元140e、气阀控制单元140f、显示器单元140g(配合参阅图1)以及通讯单元140h。在实际应用中，可在每一转轴处或升降件130中各别设置马达140c与解码器140d，以利用马达140c致动各臂件或各腕件转动，或致动升降件130执行升降功能，并利用解码器140d取得各臂件或各腕件的转动角度值，或取得升降件130升降所连接的马达140c的转动角度值。驱动器单元140b配置成用以驱动马达140c。I/O控制单元140e(例如，键盘)配置成供用户输入，用以控制多轴机器人100执行特定动作的指令。控制器单元140a配置成以根据所输入的指令以及解码器140d所取得的数据控制驱动器单元140b。显示器单元140g配置成显示有关多轴机器人100的信息画面。通讯单元140h配置成与其他计算机或控制器进行通讯。
请参照图4A，其是本发明的另一实施例的多轴机器人的示意图。如图4A所示，在本实施例中，多轴机器人300同样包括第一转动模块110、第二转动模块120以及升降件130。第一转动模块110同样包括第一臂件112、第二臂件113与第三臂件114。第二转动模块120同样包括第一腕件121与第二腕件122。在此要说明的是，本实施例相较于图1所示的实施例的差异之处，在于本实施例针对于臂件、腕件与升降件130的连接顺序提供了替代方案。具体来说，在本实施例的多轴机器人300中，第一臂件112的一端枢接至座体111，且第一臂件112的另一端可滑动地连接升降件130。第二臂件113的一端枢接至升降件130。第三臂件114的一端枢接至第二臂件113的另一端。第一腕件121枢接至第三臂件114的另一端。第二腕件122枢接至第一腕件121。在此结构配置之下，本实施例的多轴机器人300同样可通过第一转动模块110提供平面与快速的工作特性，并通过第二转动模块120执行柔性角度动作(可实现六自由度)，因此同样可完成前述“快速水平移动到目的地后执行斜板平放”的动作。
请参照图4B，其是本发明另一实施例的多轴机器人400的示意图。如图4B所示，在本实施例中，多轴机器人400同样包括第一转动模块110、第二转动模块120以及升降件130。第一转动模块110同样包括第一臂件112、第二臂件113与第三臂件114。第二转动模块120同样包括第一腕件121与第二腕件122。在此要说明的是，本实施例相较于图1所示的实施例的差异之处，在于本实施例针对于臂件、腕件与升降件130的连接顺序提供了替代方案。具体来说，在本实施例的多轴机器人400中，第一臂件112的一端枢接至座体111，且第一臂件112的另一端可滑动地枢接至升降件130。第二臂件113的一端连接升降件130。第三臂件114的一端枢接至第二臂件113的另一端。第一腕件121枢接至第三臂件114的另一端。第二腕件122枢接至第一腕件121。在此结构配置之下，本实施例的多轴机器人400同样可通过第一转动模块110提供平面与快速的工作特性，并通过第二转动模块120执行柔性角度动作(可实现六自由度)，因此同样可完成前述“快速水平移动到目的地后执行斜板平放”的动作。
请参照图4C，其是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图。如图4C所示，在本实施例中，多轴机器人500同样包括第一转动模块110、第二转动模块120以及升降件130。第一转动模块110同样包括第一臂件112、第二臂件113与第三臂件114。第二转动模块120同样包括第一腕件121与第二腕件122。在此要说明的是，本实施例相较于图1所示的实施例的差异之处，在于本实施例针对于臂件、腕件与升降件130的连接顺序提供了替代方案。具体来说，在本实施例的多轴机器人500中，第一臂件112的一端枢接至座体111。第二臂件113的一端枢接至第一臂件112的另一端，且第二臂件113的另一端可滑动地连接升降件130。第三臂件114的一端枢接至升降件130。第一腕件121枢接至第三臂件114的另一端。第二腕件122枢接至第一腕件121。在此结构配置之下，本实施例的多轴机器人500同样可通过第一转动模块110提供平面与快速的工作特性，并通过第二转动模块120执行柔性角度动作(可实现六自由度)，因此同样可完成前述“快速水平移动到目的地后执行斜板平放”的动作。
请参照图4D，其是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图。如图4D所示，在本实施例中，多轴机器人600同样包括第一转动模块110、第二转动模块120以及升降件130。第一转动模块110同样包括第一臂件112、第二臂件113与第三臂件114。第二转动模块120同样包括第一腕件121与第二腕件122。在此要说明的是，本实施例相较于图1所示的实施例的差异之处，在于本实施例针对于臂件、腕件与升降件130的连接顺序提供了替代方案。具体来说，于本实施例的多轴机器人600中，第一臂件112的一端枢接至座体111。第二臂件113的一端枢接至第一臂件112的另一端，且第二臂件113的另一端可滑动地枢接至升降件130。第三臂件114的一端连接升降件130。第一腕件121枢接至第三臂件114的另一端。第二腕件122枢接至第一腕件121。在此结构配置之下，本实施例的多轴机器人600同样可通过第一转动模块110提供平面与快速的工作特性，并通过第二转动模块120执行柔性角度动作(可实现六自由度)，因此同样可完成前述“快速水平移动到目的地后执行斜板平放”的动作。
请参照图4E，其是本发明另一实施例的多轴机器人的示意图。如图4E所示，在本实施例中，多轴机器人700同样包括第一转动模块110、第二转动模块120以及升降件130。第一转动模块110同样包括第一臂件112、第二臂件113与第三臂件114。第二转动模块120同样包括第一腕件121与第二腕件122。在此要说明的是，本实施例相较于图1所示的实施例的差异之处，在于本实施例针对于臂件、腕件与升降件130的连接顺序提供了替代方案。具体来说，于本实施例的多轴机器人700中，第一臂件112的一端枢接至座体111。第二臂件113的一端枢接至第一臂件112的另一端。第三臂件114的一端枢接至第二臂件113的另一端，且第三臂件114的另一端可滑动地连接升降件130。第一腕件121枢接至升降件130。第二腕件122枢接至第一腕件121。在此结构配置之下，本实施例的多轴机器人700同样可通过第一转动模块110提供平面与快速的工作特性，并通过第二转动模块120执行柔性角度动作(可达六自由度)，因此同样可完成前述“快速水平移动到目的地后执行斜板平放”的动作。
由以上对于本发明的具体实施方式作了详述描述，可以明显地看出，本发明的多轴机器人改善了SCARA机器人的结构配置。具体来说，本发明的多轴机器人的结构配置不但保留了类似SCARA机器人的平面与快速的工作特性，还增加了六轴机械臂的柔性角度动作(可达五或六自由度)。由此可知，本发明的多轴机器人可针对“快速水平移动到目的地后执行水平/立体动作”之动作模式进行优化，与六轴机械臂针对“立体空间连续路径”之动作模式不同，因此并不具有逆向运动学困难、有奇异点…等缺点。再者，本发明的多轴机器人的高度可设计得较高，且可达到高圆柱范围，因此优于传统六轴机械臂针对多层测试站做优化的作法，可以有效缩小多轴机器人的占地空间。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。
Claims (10)
1.一种多轴机器人，其特征在于，包括：
一第一转动模块，包括：
一座体；以及
多个臂件，配置成平行于一第一平面并相对于所述座体转动；
一第二转动模块，包括至少一腕件，所述至少一腕件连接至所述第一转动模块中相对于所述座体排列最远的所述臂件，并配置成平行于一第二平面并相对于所述第一转动模块转动；以及
一升降件，枢接至所述座体且连接相邻的所述臂件，或连接于多个所述臂件与所述至少一腕件中之相邻两者之间，所述升降件配置成使所述多轴机器人相对于所述座体排列于所述升降件之后的部件沿一升降方向升降。
2.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，所述升降件枢接所述座体，多个所述臂件包括：
一第一臂件，其一端滑动连接所述升降件；
一第二臂件，其一端枢接至所述第一臂件的另一端；以及
一第三臂件，其一端枢接至所述第二臂件的另一端；
其中，所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
3.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，多个所述臂件包括：
一第一臂件，其一端枢接至所述座体，且其另一端滑动连接所述升降件；
一第二臂件，其一端枢接至所述升降件；以及
一第三臂件，其一端枢接至所述第二臂件的另一端；
其中，所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
4.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，多个所述臂件包括：
一第一臂件，其一端枢接至所述座体，且其另一端滑动枢接至所述升降件；
一第二臂件，其一端连接所述升降件；以及
一第三臂件，其一端枢接至该第二臂件的另一端；
其中，所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
5.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，多个所述臂件包括：
一第一臂件，其一端枢接至所述座体；
一第二臂件，其一端枢接至所述第一臂件的另一端，且其另一端滑动连接所述升降件；以及
一第三臂件，其一端枢接至所述升降件；
其中，所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
6.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，多个所述臂件包括：
一第一臂件，其一端枢接至所述座体；
一第二臂件，其一端枢接至所述第一臂件的另一端，且其另一端滑动枢接至所述升降件；以及
一第三臂件，其一端连接所述升降件；
其中，所述至少一腕件枢接至所述第三臂件的另一端。
7.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，多个所述臂件包括：
一第一臂件，其一端枢接至所述座体；
一第二臂件，其一端枢接至所述第一臂件的另一端；以及
一第三臂件，其一端枢接至所述第二臂件的另一端，且其另一端滑动连接所述升降件；
其中，所述至少一腕件枢接至所述升降件。
8.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，所述第二平面垂直于所述第一平面。
9.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，所述升降方向垂直于所述第一平面。
10.如权利要求1所述的多轴机器人，其特征在于，所述第二转动模块包括：
一第一腕件，连接至所述第一转动模块中相对于所述座体排列最远的所述臂件，并配置成平行于所述第二平面并相对于所述第一转动模块转动；以及
一第二腕件，枢接至所述第一腕件，并配置成平行于一第三平面并相对于所述第一腕件转动。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20161207 |