CN106625607A - 一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人 - Google Patents

一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，包括静平台、动平台、三组机械手臂、末端执行器，机械手臂包括主动臂和从动臂，静平台上安装有电机，电机通过轴承与主动臂上端部连接，主动臂下端部通过球面副Ⅰ与从动臂上端部连接，从动臂下端部通过球面副Ⅱ与动平台连接，动平台下端设有末端执行器，末端执行器的下方安装有温度传感器，末端执行器采用气动系统进行拾取。本发明的有益效果是：结构简单、成本低、应用范围广、抓取效率高、并可进行温度识别有选择的分拣产品的少自由度并联机器人。

Description

一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人
技术领域
本发明涉及一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人。
背景技术
空间少自由度并联机器人由于具有结构相对简单，刚度大，造价低等特点，在工业生产及其它领域有着广阔的应用前景。在许多场合应用的机器人只需有部分自由度，如二、三、四或五自由度就可以满足使用要求，这类自由度少于六的机器人被成为“少自由度机器人”。近年来，少自由度并联机构成为机器人技术新的研究热点。由于这种机器人与六自由度并联机器人相比具有结构简单，造价低等特点，因此在工业生产及其它领域有着广阔的应用前景。目前现有的少自由度并联机器人应用于流水线上分拣、拾取和装箱等操作的机器人主要有三种：Del ta机器人、Par4机器人和Diamond机器人。本专利基于Delta的机器人结构进行设计优化。
申请号CN201510030463.7的一种四自由度并联分拣机器人，该发明公开一种四自由度并联分拣机器人，属于工业机器人技术领域。该机器人包括机架、末端执行器、第一支链、第二支链和同步带支链，第一分支链包括第一主动臂、第一从动臂，所述第二分支链包括第二主动臂，第三主动臂、第三从动臂以及第三次级从动臂顺序连接；第一支链和第二支链分别由主动臂与驱动装置连接，同步带支链由第一带轮与第四驱动装置连接；第一支链、第二支链和同步带支链均与末端执行器连接。本发明采用四自由度并联机构效率低，结构复杂，并且没有选取分拣功能。
申请号CN201220018124.9的三自由度的分拣机器人，该专利公开了一种三自由度的分拣机器人，其包括有支架、手爪、X轴运动机构、Y轴运动机构、Z轴运动机构、定位装置、用于检测所述手爪运动位置的三个位置测定装置、控制柜、气动柜、撷取装置，所述撷取装置固定于所述支架的上方，所述撷取装置与工控机相连，工控机通过交换机与所述控制柜连接。通过撷取装置撷取物品所在的位置之后，再通过所述控制柜控制所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构及所述Z轴运动机构分别运动，带动所述手爪移动至所述撷取装置撷取的目标物所在位置，并通过三个所述位置测定装置分别检测所述X轴运动机构、所述Y轴运动机构及所述Z轴运动机构运动的距离，所述控制柜判断所述手爪是否移动至目标物所在位置。该发明结构复杂，应用的范围不广泛，没有选取分拣功能而且采用的手爪工作效率低，抓取速度慢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，包括静平台、动平台、三组机械手臂、末端执行器，机械手臂包括主动臂和从动臂，静平台上安装有电机，电机通过轴承与主动臂上端部连接，主动臂下端部通过球面副Ⅰ与从动臂上端部连接，从动臂下端部通过球面副Ⅱ与动平台连接，动平台下端设有末端执行器，末端执行器的下方安装有温度传感器，末端执行器采用气动系统进行拾取。
进一步地，从动臂采用平行四边形结构，从动臂包括两个短臂和两个长臂，两个短臂分别与主动臂、动平台连接，球面副Ⅰ安装于上面的短臂与两个长臂的连接处，球面副Ⅱ安装于下面的短臂与两个长臂的连接处。
进一步地，静平台半径为200～500mm，动平台半径为50～100mm，主动臂长度等于静平台半径，从动臂长度等于2～3倍的主动臂长度，三组机械手臂呈120度对称分布。
进一步地，温度传感器采用NTC热敏电阻，测量范围为-200～0℃及+300～+500℃。
进一步地，气动系统包括空气过滤减压阀、真空发生电磁阀、真空破坏电磁阀、与真空发生电磁阀连接的真空发生器、与真空破坏电磁阀连接的吸盘，真空发生电磁阀、真空破坏电磁阀均与空气过滤减压阀的输出端连通，空气过滤减压阀的输入端连通有压缩空气。
进一步地，静平台上设有光电限位传感器，光电限位传感器将主动臂摆角限制在-60°～80°。
本发明的有益效果是：结构简单、成本低、应用范围广、抓取效率高、并可进行温度识别有选择的分拣产品的少自由度并联机器人。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构示意图；
图2是气动系统的原理图；
其中：1.电机，2.静平台，3.从动臂，4-1.球面副Ⅰ，4-2.球面副Ⅱ，5.从动臂，6.动平台，7.末端执行器，8.温度传感器，9.空气过滤减压阀，10.真空发生电磁阀，11.真空破坏电磁阀，12.真空发生器，13.吸盘。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
如图1所示的一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，包括静平台2、动平台6、三组机械手臂、末端执行器7，机械手臂包括主动臂3和从动臂5，的静平台2上安装有电机1，电机1通过轴承与主动臂3上端部连接，主动臂3下端部通过球面副Ⅰ4-1与从动臂5上端部连接，从动臂5下端部通过球面副Ⅱ4-2与动平台6连接，动平台6下端设有末端执行器7，末端执行器7的下方安装有温度传感器8，末端执行器7采用气动系统进行拾取。
从动臂5采用平行四边形结构，从动臂5包括两个短臂和两个长臂，两个短臂分别与主动臂3、动平台6连接，球面副Ⅰ4-1安装于上面的短臂与两个长臂的连接处，球面副Ⅱ4-2安装于下面的短臂与两个长臂的连接处。
气动系统包括空气过滤减压阀9、真空发生电磁阀10、真空破坏电磁阀11、与真空发生电磁阀10连接的真空发生器12、与真空破坏电磁阀11连接的吸盘13，真空发生电磁阀10、真空破坏电磁阀11均与空气过滤减压阀9的输出端连通，空气过滤减压阀9的输入端连通有压缩空气。
气源(空气粟)产生压缩空气，经过滤减压阀过滤并将压力设定为定值后分成两个支路，一路气体通过真空发生电磁阀到达真空发生器用于产生真空，另一路气体经过真空破坏电磁阀直接与吸盘相通。两个电磁阀的通断信号来自控制器的开关量信号，当吸盘到达待抓取物体正上方时，真空发生电磁阀打开，一种高速拾取并联机器人的设计与实现真空发生器产生真空，吸盘将物体吸住；到达放置位置时，真空破坏电磁阀打幵，吸盘气高于大气压，物体被“放下”，以达到高速拾取的效果。
该结构的机器人通过温度传感器及PLC运动控制器的设计及编程，实现在流水线上对一定温度的产品进行识别及有选择的分拣、拾取功能。该机器人的温度传感器预先将阻值与温度的对应关系贮到微控制器程序存储器中的一个表内，当给定任意一个在测量范围中的电压值时，通过A/D转换将模拟量电压信号转换成数字量电压信号，并将数字量电压信号传到PLC运动控制器中。以达到对一定温度的产品进行识别及有选择的分拣、拾取功能。
由于并联机器人机构的特殊性，其工作空间受到多个方面的限制：
输入转角的限制机器人在运行过程中，其主动臂可能与静平台或者其它设施发生干涉碰撞，所以主动臂的摆动角度往往被限制在一定范围内，这样机器人的工作空间得到了限制，使得本来可达到的一部分工作空间无法达到。高速拾取并联机器人其主动臂摆角范围通过光电限位传感器被限制在-60°至80°的范围内，当主动臂的摆动角度到达上下极限位置时，触发传感器使机器人强制停止，正常工作时，机器人不会触发限位传感器。
运动副的限制机器人的胡克铰、球关节的摆角以及移动副的行程等直接决定了机器人的末端执行器能否达到理论的位置空间。高速拾取并联机器人采用多个球关，外购的球关节按照国家标准其旋转角度最大可达±25°、机器人若想达到理论计算的工作空间角度，球关节的旋转角度必须能够达到±40°所以在制造机器人时，采用了特制的球关节。
杆件间的相互干涉由于各个杆件有一定的截面尺寸，相邻杆件间有可能发生干涉。本文研究的机器人其杆件干涉一般发生在奇异位形上。
奇异位形奇异位形出现时，机器人处在一种“病态”。这些位形其实机器人并不能达到，所以工作空间上会表现出一些空洞来。本发明中机器人其奇异位形已通过约束转角限制和运动学反解过程中判别式小于零排除掉了，工作空间中会存在一些末端执行器不能到达的空洞位置。
考虑到以上的约束条件，采用搜索法求解高速拾取并联机器人的工作空间。给定机器人的几何参数。本发明的高速拾取并联机器人，其静平台半径200～500mm，主动臂长度等于静平台半径，从动臂长度等于2～3倍的主动臂长度，动平台半径为50～100mm，三个驱动关节呈120度对称分布。工作空间预测。根据构件的几何尺寸和几何关系经过简单的计算，预测出机器人的大致工作空间范围。其中x方向和y方向相同，范围在±1000mm以内，z方向的可达范围在±500mm以内。
该结构的机器人的温度传感器采用NTC热敏电阻它的测量范围一般是-10～+300℃，也可以达到-200～0℃及+300～+500℃及的温度范围，使用范围广，可以根据不同的温度要求进行选择。温度数据采集采用查表法查出电压值对应的温度值。将温度与电压对应值存贮到微控制器程序存储器中。
热敏电阻的阻值温度特性曲线是非线性曲线，因此要进行线性化处理。可采用简单的查表法从电压值中查出相应的温度值。预先将一系列温度与电压对应值存贮到微控制器程序存储器中的一个表内，给定任意一个电压值时，即可通过查表得出所对应进行补偿过的温度值。
C语言编写的获得温度值的节选程序代码如下：
将采集到的模拟电压值经过A/D转换后送给单片机，单片机查表得到温度值，通过I/O口传输给数码管显示。
C语言编写的温度值显示的节选程序代码如下：
该结构的机器人1分钟可抓取80～90次，运行速度可达5～10m/s,负重1公斤时加速度能达到85～90m/s2，可以实现快速拾取的功能。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (6)

1.一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，包括静平台(2)、动平台(6)、三组机械手臂、末端执行器(7)，机械手臂包括主动臂(3)和从动臂(5)，其特征是：所述的静平台(2)上安装有电机(1)，电机(1)通过轴承与主动臂(3)上端部连接，主动臂(3)下端部通过球面副Ⅰ(4-1)与从动臂(5)上端部连接，从动臂(5)下端部通过球面副Ⅱ(4-2)与动平台(6)连接，动平台(6)下端设有末端执行器(7)，末端执行器(7)的下方安装有温度传感器(8)，末端执行器(7)采用气动系统进行拾取。
2.根据权利要求1所述的一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，其特征是：所述的从动臂(5)采用平行四边形结构，从动臂(5)包括两个短臂和两个长臂，两个短臂分别与主动臂、动平台连接，球面副Ⅰ(4-1)安装于上面的短臂与两个长臂的连接处，球面副Ⅱ(4-2)安装于下面的短臂与两个长臂的连接处。
3.根据权利要求1所述的一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，其特征是：所述的静平台(2)半径为200～500mm，动平台(6)半径为50～100mm，主动臂(3)长度等于静平台(2)半径，从动臂(5)长度等于2～3倍的主动臂(3)长度，三组机械手臂呈120度对称分布。
4.根据权利要求1所述的一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，其特征是：所述的温度传感器(8)采用NTC热敏电阻，测量范围为-200～0℃及+300～+500℃。
5.根据权利要求1所述的一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，其特征是：所述的气动系统包括空气过滤减压阀(9)、真空发生电磁阀(10)、真空破坏电磁阀(11)、与真空发生电磁阀(10)连接的真空发生器(12)、与真空破坏电磁阀(11)连接的吸盘(13)，真空发生电磁阀(10)、真空破坏电磁阀(11)均与空气过滤减压阀(9)的输出端连通，空气过滤减压阀(9)的输入端连通有压缩空气。
6.根据权利要求1所述的一种具有温度识别功能的少自由度并联抓取机器人，其特征是：所述的静平台(2)上设有光电限位传感器，光电限位传感器将主动臂(3)摆角限制在-60°～80°。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107953339A (zh) * 2018-01-12 2018-04-24 河北省科学院应用数学研究所 一种具有柔顺结构的玻璃瓶分拣并联机器人
CN109129440A (zh) * 2018-10-21 2019-01-04 西北农林科技大学 一种果实分拣抓取机构
CN110548685A (zh) * 2019-08-15 2019-12-10 大连大华中天科技有限公司 一种三轴快速分拣机器人系统
CN112168482A (zh) * 2020-08-21 2021-01-05 西安交通大学 一种眼科角膜移植手术机器人操作机构
CN114683255A (zh) * 2022-05-31 2022-07-01 深圳市一咻科技有限公司 一种集成电路芯片拾取机械手

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101249652A (zh) * 2008-03-28 2008-08-27 天津大学 具有远架双杆的空间三平动自由度并联机构
EP2241416A1 (de) * 2009-04-17 2010-10-20 Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach Roboter mit Delta-Kinematik
CN102837308A (zh) * 2012-09-26 2012-12-26 广州达意隆包装机械股份有限公司 一种机器人
US20130060381A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Parallel link robot, parallel link robot system, and method of controlling parallel link robot
CN103231371A (zh) * 2013-04-23 2013-08-07 广州中国科学院先进技术研究所 并联机器人及其平行四边形杆组
CN103231362A (zh) * 2013-04-23 2013-08-07 广州中国科学院先进技术研究所 一种并联机器人
DE102013014273A1 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Fanuc Corporation Parallelarmroboter
CN106003096A (zh) * 2016-07-29 2016-10-12 苏州高通机械科技有限公司 一种基板冷却搬运机器人
CN106081857A (zh) * 2016-07-29 2016-11-09 江苏宇天港玻新材料有限公司 一种真空吸盘自保持系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101249652A (zh) * 2008-03-28 2008-08-27 天津大学 具有远架双杆的空间三平动自由度并联机构
EP2241416A1 (de) * 2009-04-17 2010-10-20 Weber Maschinenbau GmbH Breidenbach Roboter mit Delta-Kinematik
US20130060381A1 (en) * 2011-09-06 2013-03-07 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Parallel link robot, parallel link robot system, and method of controlling parallel link robot
DE102013014273A1 (de) * 2012-08-31 2014-03-06 Fanuc Corporation Parallelarmroboter
CN102837308A (zh) * 2012-09-26 2012-12-26 广州达意隆包装机械股份有限公司 一种机器人
CN103231371A (zh) * 2013-04-23 2013-08-07 广州中国科学院先进技术研究所 并联机器人及其平行四边形杆组
CN103231362A (zh) * 2013-04-23 2013-08-07 广州中国科学院先进技术研究所 一种并联机器人
CN106003096A (zh) * 2016-07-29 2016-10-12 苏州高通机械科技有限公司 一种基板冷却搬运机器人
CN106081857A (zh) * 2016-07-29 2016-11-09 江苏宇天港玻新材料有限公司 一种真空吸盘自保持系统

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107953339A (zh) * 2018-01-12 2018-04-24 河北省科学院应用数学研究所 一种具有柔顺结构的玻璃瓶分拣并联机器人
CN107953339B (zh) * 2018-01-12 2023-10-03 河北省科学院应用数学研究所 一种具有柔顺结构的玻璃瓶分拣并联机器人
CN109129440A (zh) * 2018-10-21 2019-01-04 西北农林科技大学 一种果实分拣抓取机构
CN110548685A (zh) * 2019-08-15 2019-12-10 大连大华中天科技有限公司 一种三轴快速分拣机器人系统
CN112168482A (zh) * 2020-08-21 2021-01-05 西安交通大学 一种眼科角膜移植手术机器人操作机构
CN114683255A (zh) * 2022-05-31 2022-07-01 深圳市一咻科技有限公司 一种集成电路芯片拾取机械手
CN114683255B (zh) * 2022-05-31 2022-08-02 深圳市一咻科技有限公司 一种集成电路芯片拾取机械手

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