CN106607887A - 一种多臂机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业机械领域，尤其涉及一种多臂机器人，安装于机架侧面的两个所述伸缩臂，和安装于所述伸缩臂一端部的终端工作机构；伸缩臂由多个剪叉式单元依次铰接组成；终端工作机构设于所述工作端；伸缩臂的驱动端处设有的剪叉式单元的铰接臂，比工作端处的铰接臂更长，使得伸缩臂处于伸展或折叠状态时，驱动端的宽度比工作端的宽度大；本发明根据所述内容，提出一种多臂机器人，其设有的伸缩臂的工作端的尺寸小于其驱动端的尺寸，使得工作端重量较小，在伸展后工作端不易出现晃动等问题，因此使用时更为稳定。此外，由于工作端尺寸更小，使得所述多臂机器人能适用于窄小的空间工作。

Description

一种多臂机器人

技术领域

本发明涉及工业机械领域，尤其涉及一种多臂机器人。

背景技术

随着现在工业的发展，机器人的使用越来越广泛，机器人的机械手的使用也变得尤其重要，机械手的个数单一，操作有限空间，机械手的好坏决定了机器人的工作能力。但是，现有的机械手，主要是采用仿真技术，设置多个可弯曲的关节，每个关节内部设置电机进行驱动；或者，采用伸缩结构，如气缸、电缸和液压缸等来实现伸缩运动。

众所周知，电机和伸缩缸自身具有重量，而且驱动力越大的电机或伸缩缸，其质量越大，体积也越大。将这些驱动结构或伸缩机构应用到机械手臂中会大大增加其重量，自身体积，应用空间，安装维修难度，生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提出一种由剪式机构的组成，结构简单，安装方便，驱动稳定，可高精度，实现多空间定点操作的多臂机器人。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多臂机器人，包括机架，安装于机架侧面的至少两个所述伸缩臂，和安装于所述伸缩臂一端部的终端工作机构；

进一步说明，所述伸缩臂由多个剪叉式单元依次铰接组成；所述剪叉式单元由两根铰接臂组成，两根所述铰接臂中部通过转动轴铰接，所述铰接臂两端设有铰接端；相邻的两个所述剪叉式单元的铰接臂的铰接端依次铰接；使所述伸缩臂呈两端可伸缩的支架结构；

更优的，所述伸缩臂一端为驱动端，一端为工作端，所述终端工作机构设于所述工作端；所述驱动端处设有的所述剪叉式单元的铰接臂，比所述工作端处设有的铰接臂更长，使得所述伸缩臂处于伸展或折叠状态时，所述驱动端的宽度比所述工作端的宽度大。

进一步说明，所述机架包括底座和安装于底座上方的立柱；所述立柱侧面设有驱动结构，所述伸缩臂的驱动端与所述驱动结构连接，所述驱动结构驱动所述伸缩臂的伸展或展开。

进一步说明，所述驱动结构包括转动座、伸缩装置和滑杆；所述转动座固定于立柱侧面，所述滑杆固定于所述立柱侧面；所述伸缩臂的驱动端设有的两个铰接端，一个转动固定于所述转动座，一个滑动套于所述滑杆外部，所述伸缩装置安装于所述立柱，并驱动所述滑杆外部套设的铰接端，使该铰接端沿所述滑杆做上下往复滑动。

更进一步说明，所述伸缩臂在所述立柱上的相对安装位置很多，可根据需要所述伸缩臂具体在那些空间内操作来设置；所述伸缩臂有两个，如两个所述伸缩臂对称设于所述立柱的两侧；也可以将两个所述伸缩臂的驱动端分别设于所述立柱的两个侧面，且两根所述伸缩臂的工作端运动轨迹共面，且两个运动轨迹之间的夹角为90度。

更优的，组成所述伸缩臂的所述剪叉式单元的铰接臂长度，从所述驱动端到所述工作端方向梯度递减。

更优的，所述铰接臂为两端设有弯折的杆状件；所述弯折背离所述剪叉式单元中部的铰接位置；向所述伸缩臂外侧弯折。

具体的，所述弯折的弯折角度范围为0-70度。

更优的，所述伸缩臂的工作端设有滑轨，所述滑轨设有一端开口的滑槽，所述滑轨的不开口端铰接于所述工作端最末端的剪叉式单元，所述伸缩臂的其他的剪叉式单元的中部转动轴突出向外，该中部转动轴滑动嵌套于所述滑槽内，所述终端工作机构固定于所述滑轨的不开口端。

更优的，所述伸缩臂中至少有一个所述剪叉式单元设有转动限位部，所述转动限位部设于所述铰接臂并凸出于所述铰接臂的侧面，用于设置所述剪叉式单元的最大转动角度。

本发明的有益效果：1、所述多臂机器人设有两个锥形的所述伸缩臂，且两个所述锥形的伸缩臂采用伸展方向单一，结构稳定的剪式机构组成，使其结构简单，运动方向唯一，可实现定向伸缩，刚性和强度增大，载荷能力提高；所述驱动端宽度比所述工作端宽度大，使其伸缩比大；2、所述多臂机器人设有的所述伸缩臂，始终呈锥形状的稳定结构，使得所述锥形臂的伸缩运动更加稳定；3、所述多臂机器人设有的所述伸缩臂的工作端窄小，使得所述多臂机器人可应用于狭小的空间内工作，如利用工作端窄小的优点，将所述伸缩臂伸进炉口夹取鍛件，应用范围更广泛；4、所述多臂机器人设有的所述伸缩臂均设于立柱上，且在所述驱动结构的稳定驱动下，实现远距离的伸缩操作，从而使得所述多臂机器的适用范围变大，工作稳定性更高。

附图说明

图1是本发明的一个实施例收缩时的结构示意图；

图2是图1中实施例的伸缩臂处于收缩状态时的结构示意图；

图3是图1中实施例的伸缩臂处于伸展状态时的结构示意图；

图4是图2和图3中实施例的伸缩臂的局部结构的处于收缩状态时的结构示意图；

图5是图2和图3中实施例的伸缩臂的局部结构的处于伸展状态时的结构示意图；

图6是本发明的一个实施例中剪叉式单元的弯折角度的测量示意图；

图7是本发明中两个伸缩臂对称设置于立柱两侧时的一个实施例的俯视结构示意图；

图8是本发明中两个伸缩臂夹角90度设置于立柱两侧时的一个实施例的俯视结构示意图；

图9是本发明的另一个实施例的俯视结构示意图。

其中：伸缩臂100，驱动端110，工作端120，终端工作机构200，剪式单元10，铰接臂11，铰接端12，弯折13，滑轨15，滑槽16，机架300，底座310，立柱320，转动座330，伸缩装置340，滑杆350。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

如图1-8所示，一种多臂机器人，包括机架300，安装于机架300侧面的两个所述伸缩臂100，和安装于所述伸缩臂100一端部的终端工作机构200；

所述伸缩臂由多个剪叉式单元10依次铰接组成；所述剪叉式单元10由两根铰接臂11组成，两根所述铰接臂11中部通过转动轴铰接，所述铰接臂11两端设有铰接端12；相邻的两个所述剪叉式单元10的铰接臂11的铰接端12依次铰接；使所述伸缩臂呈两端可伸缩的支架结构；

所述伸缩臂一端为驱动端110，一端为工作端120，所述终端工作机构200为自动夹钳，其设于所述工作端120；

所述驱动端110处设有的所述剪叉式单元10的铰接臂11，比所述工作端120处设有的铰接臂11更长，使得所述伸缩臂处于伸展或折叠状态时，所述驱动端110的宽度比所述工作端120的宽度大。

所述多臂机器人设有两个锥形的所述伸缩臂100。组成所述伸缩臂100的所述剪叉式单元10的铰接臂11长度，从所述驱动端110到所述工作端120梯度递减。使得所述伸缩臂无论处于伸展还是折叠时，都是呈锥形状，宽度较大的所述驱动端110用于固定和驱动所述伸缩臂，宽度逐渐变小、质量逐渐变轻的中间部分的所述剪叉式单元10起到主要伸缩作用，宽度最小的所述工作端120距离所述驱动端110用于进行相关工作；所述伸缩臂整体呈锥形状，又由于所述剪叉式单元10的铰接方式，使得所述伸缩臂只有一个自由度，所述驱动端110的运动方向完全决定了所述工作端120的运动方向，所以锥形状的伸缩臂具有等同于三角形的稳定性，也就是说，所述驱动端110等同于三角形的底边，所述工作端120等同于三角形中与底边相对的顶点位置；使得所述伸缩臂的伸展或折叠运动稳定，工作时结构稳定，能实现定点工作，工作精度大提高。所述多臂机器人的立柱320侧面设有两个所述伸缩臂100，使得所述驱动结构能驱动两个伸缩臂100，对立柱320周围多个空间工作，使得所述多臂机器人的工作效率更高，使用范围更广。

所述机架300包括底座310和安装于底座310上方的立柱320；所述立柱320侧面设有驱动结构，所述伸缩臂100的驱动端110与所述驱动结构连接，所述驱动结构驱动所述伸缩臂100的伸展或展开。所述底座地面较宽，所述立柱320和所述伸缩臂100固定在所述底座310上，使得所述多臂机器人的安装或放置更加稳定。所述伸缩臂100安装在所述立柱320上，所述立柱320为所述伸缩臂100提供了足够的安装位置，和工作空间；根据工作需要，可以将所述立柱320转动安装在所述底座310上，使得所述立柱310能相对于底座320转动，从而带动所述伸缩臂100摆动，实现所述多臂机器人的多角度操作。

所述驱动结构包括转动座330、伸缩装置340和滑杆350；所述转动座330固定于立柱320侧面，所述滑杆350固定于所述立柱320侧面；所述伸缩臂100的驱动端110设有的两个铰接端12，一个转动固定于所述转动座330，一个滑动套于所述滑杆350外部，所述伸缩装置100安装于所述立柱320，并驱动所述滑杆350外部套设的铰接端12，使该铰接端12沿所述滑杆350做上下往复滑动。所述伸缩臂100的驱动端110的一个铰接端12相对于所述立柱320定点转动，并在所述立柱320侧面上下移动，而另外一个铰接端12在所述立柱的侧面设有的滑杆350上滑动，从而实现了所述伸缩臂100的驱动端110处的所述剪叉单元10的张开和收缩；这样既避免了两个所述铰接端12都相对于所述立柱320滑动，导致所述伸缩臂100在所述立柱320侧面上的安装位置变动，导致工作性能不稳定，又可以保证所述伸缩臂100的伸展和收缩能保持在一条直线上，保持所述伸缩臂100的伸展方向不变，进而保证了所述多臂机器人工作的稳定。

如图7所示，两个所述伸缩臂100对称设于所述立柱320的两侧。使得所述多臂机器人能同时在立柱320对称两侧的空间内完成工作。

当然根据需要，如图8所示，两个所述伸缩臂100的驱动端120分别设于所述立柱320的两个侧面，且两根所述伸缩臂100的工作端120运动轨迹共面，且两个运动轨迹之间的夹角为90度。使得所述多臂机器人能同时在立柱320垂直两侧的空间内完成工作。

所述铰接臂11为两端设有弯折13的杆状件；所述弯折13背离所述剪叉式单元10中部的铰接位置；向所述伸缩臂100外侧弯折13。所述弯折13设于所述铰接臂11的两端，并向所述伸缩臂100的外侧弯折13，从而使得所述伸缩臂100在伸展过程中，伸展程度越大，所述驱动端110的宽度与所述工作端120的宽度比更大，使得所述伸缩臂100的结构更加稳定，工作精度更高。

所述弯折13的弯折角度范围为0-70度。具体的，所述弯折13的弯折角度如图5所示，为5度，具体测量方法为：将同一个所述铰接臂11上的弯折13的端点连接，再过该铰接臂11中部铰接点作两个弯折13端点连线的平行线，弯折13端点和中部铰接点的连线与上述水平线的夹角即为所述弯折13的弯折角度范围。因为当所述伸缩臂100伸展时，两跟铰接臂11同一端的两个所述弯折13是绕着中部铰接位置转动的，转动过程中，如果弯折13的弯折角度较小(0-70度)时，两个所述弯折13是背向远离的，才能起到增大所述驱动端110和所述工作端120宽度比的作用；如果弯折13的弯折角度偏大(大于70度)时，所述伸缩臂100伸展很小的程度，两个弯折13就开始相向靠拢，从而逐渐减小了所述驱动端110和所述工作端120宽度比；因此将所述弯折角度的弯折角度设在0-70度范围内，既能保证所述伸缩臂100有足够大的伸缩空间，又能使得弯折13在所述伸缩臂100伸缩过程中，始终起到增大所述驱动端110和所述工作端120宽度比的作用，进而使得所述伸缩臂100的结构更加稳定。

所述伸缩臂100设有的工作端120设有滑轨15，所述滑轨15设有一端开口的滑槽16，所述滑轨15的不开口端铰接于所述工作端120最末端的剪叉式单元10，所述伸缩臂100的其他的剪叉式单元10的中部转动轴突出向外，该中部转动轴滑动嵌套于所述滑槽16内，所述终端工作机构200固定于所述滑轨15的不开口端。所述滑轨15一方面将所述工作端120的端部夹住，使得其运动时可沿着所述滑轨15滑动，滑动时结构更加稳定；另一方面，所述滑轨15将所述终端工作机构200与所述工作端120连接，并使得所述终端工作机构200不能相对于所述工作端120伸缩方向发生旋转；使得所述终端工作机构200与所述伸缩臂100的连接固定更加方便、简化，进而使得所述伸缩臂100的结构更加简单、工作精度更好。

所述伸缩臂100中至少有一个所述剪叉式单元10设有转动限位部，所述转动限位部设于所述铰接臂11并凸出于所述铰接臂11的侧面，用于设置所述剪叉式单元10的最大转动角度。所述剪叉式单元10设有的两个所述铰接臂11，绕着中部的铰接位置转动，所述限位部凸起的设于所述铰接臂11的侧面，当所述铰接臂11转动到所述限位部处，会被所述限位部挡住，使其不能进一步转动，从而限制所述伸缩臂100的伸展长度和状态。

实施例2

如图9所示，本实施例与实施例1相比，区别在于所述多臂机器人设有六个所述伸缩臂100，所述立柱320为六棱柱，六个所述伸缩臂100分别设于六棱柱的六个侧面。六个所述伸缩臂100即可以所述六棱柱的几何中心为圆心，沿着径向运动，使得所述多臂机器人能在所述立柱320四周的多个空间内进行操作。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多臂机器人，其特征在于，包括机架，安装于机架侧面的至少两个所述伸缩臂，和安装于所述伸缩臂一端部的终端工作机构；

所述伸缩臂由多个剪叉式单元依次铰接组成；

所述剪叉式单元由两根铰接臂组成，两根所述铰接臂中部通过转动轴铰接，所述铰接臂两端设有铰接端；相邻的两个所述剪叉式单元的铰接臂的对应的铰接端依次铰接；使所述伸缩臂呈两端可伸缩的支架结构；

所述伸缩臂一端为驱动端，一端为工作端，所述终端工作机构设于所述工作端；

所述驱动端处设有的所述剪叉式单元的铰接臂，比所述工作端处设有的铰接臂更长，使得所述伸缩臂处于伸展或折叠状态时，所述驱动端的宽度比所述工作端的宽度大。

2.根据权利要求1所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述机架包括底座和安装于底座上方的立柱；所述立柱侧面设有驱动结构，所述伸缩臂的驱动端与所述驱动结构连接，所述驱动结构驱动所述伸缩臂的伸展或展开。

3.根据权利要求2所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述驱动结构包括转动座、伸缩装置和滑杆；所述转动座固定于立柱侧面，所述滑杆固定于所述立柱侧面；所述伸缩臂的驱动端设有的两个铰接端，一个转动固定于所述转动座，一个滑动套于所述滑杆外部，所述伸缩装置安装于所述立柱，并驱动所述滑杆外部套设的铰接端，使该铰接端沿所述滑杆做上下往复滑动。

4.根据权利要求2所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述伸缩臂有两个，两个所述伸缩臂对称设于所述立柱的两侧。

5.根据权利要求2所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述伸缩臂有两个，两根所述伸缩臂的驱动端分别设于所述立柱的两个侧面，且两根所述伸缩臂的驱动端运动轨迹共面，且两个运动轨迹之间的夹角为90度。

6.根据权利要求1所述的一种多臂机器人，其特征在于，组成所述伸缩臂的所述剪叉式单元的铰接臂长度，从所述驱动端到所述工作端方向梯度递减。

7.根据权利要求1或6所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述铰接臂为两端设有弯折的杆状件；所述弯折背离所述剪叉式单元中部的铰接位置；向

8.根据权利要求7所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述弯折的弯折角度范围为0-70度。

9.根据权利要求1所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述伸缩臂的工作端设有滑轨，所述滑轨设有一端开口的滑槽，所述滑轨的不开口端铰接于所述工作端最末端的剪叉式单元，所述伸缩臂的其他的剪叉式单元的中部转动轴突出向外，该中部转动轴滑动嵌套于所述滑槽内，所述终端工作机构固定于所述滑轨的不开口端。

10.根据权利要求1所述的一种多臂机器人，其特征在于，所述伸缩臂中至少有一个所述剪叉式单元设有转动限位部，所述转动限位部设于所述铰接臂并凸出于所述铰接臂的侧面，用于设置所述剪叉式单元的最大转动角度。