CN106695745A - 一种新型平面欠驱动机械臂装置 - Google Patents

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王伟
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/12Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements electric

Abstract

本发明是一种新型平面欠驱动机械臂装置,它包括底盘,基座,步进电机,编码器,电磁制动器,四连杆机构(由推力杆、转动杆、执行杆、支撑杆等组成)和执行手爪等七个装置;所述的底盘位于整个机械臂装置最下端,与基座下端相连接;所述的基座位于底盘的上方,与步进电机和四连杆相连接;所述的推力杆与转动杆和电机轴交接一起;所述的执行杆与转动杆交接在一起,并在交接处下方安装编码器;所述的推力杆与支撑杆交接一起,并在下方安装电磁制动器;所述的支撑杆与执行杆交接一起,并在这个交接处安装机械手爪。本发明新型平面欠驱动机械臂装置,简化了六自由度机械臂的结构,使机械臂在二维平面内运动自由,大大降低了机械臂的制造成本,减轻机械臂本体的承重,充分发挥出机械臂的功能。

Description

一种新型平面欠驱动机械臂装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种物料运输装置,特点是一种利用四连杆传动的二维平面运输装 置。
背景技术
[0002]六自由度机器人是一种典型的工业机器人,在搬运、装配、焊接、喷涂等工业领域 有广泛的应用。固高科技GRB系列六自由度机器人是固高科技运用成熟的运动控制技术、先 进的设计理念以及教学理念相结合的新型智能产物,既能满足工业现场要求,也能作为教 学机构、科研机构进行运动规划和编程系统设计的理想对象。该机器人采用六关节串联结 构,各个关节以“绝对编码器电机+精密谐波减速器”为传动,在小臂处留有摄像头、气动工 具等外部设备的安装接口,并提供备用电气接口,为用户进行功能扩展提供支持。机器人的 控制方面,采用集成PC技术、图像技术、逻辑控制及专业运动控制技术的vjffi运动控制器相 结合,保证其性能更加可靠稳定,高速高精度。
[0003] 现代工业生产中六自由度机械臂工业机器人已经得到广泛应用,极大地提高了生 产效率,降低了生产成本。特别在工件运输上,机械臂以其灵活高效的优势,逐渐淘汰了高 强度低效率人工运输,最显著的例子就是码垛机器人的广泛应用。从驱动方式上来看,常用 的六自由度机械臂主要分为两类:多马达驱动机械臂和单马达驱动机械臂。多马达六自由 度机械臂每个关节分别由一个电机进行驱动,关节电机占机械臂关节比重较大,因此此类 机械臂显得极为笨重,占用空间较大。单马达驱动机械臂属于欠驱动机械臂,其采用一个电 机驱动所有关节,可以大大减轻机械臂本体承重,但其传动机构复杂于多马达机械臂,导致 单马达机械臂的定位精度较差。上述两种六自由度机械臂均可在三维空间内进行灵活运 作,但在许多工业应用场合中,比如两个工步之间的工件传递等,只需机械臂在二维平面内 运动,在这种情况下采用六自由度机械臂成本价格过于昂贵,功能也得不到充分应用,体现 不出六自由度机械臂的价值性。
发明内容
[0004] 本发明设计了一种新型的平面欠驱动机械臂,可以在二维平面内灵活运动和工 作。与传统单马达机械臂相比,具有更简单的结构,更高的定位精度,更低的制造成本。
[0005] 本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现:
[0006] 一种新型平面欠驱动机械臂装置,其特征在于:新型平面欠驱动机械臂装置包括 底盘,基座,步进电机,电磁制动器,编码器,四连杆机构(由推力杆、转动杆、执行杆、支撑杆 等组成)和执行手爪等七个装置;所述的底盘位于整个机械臂装置最下端,与基座下端相连 接;所述的基座位于底盘的上方,与步进电机和四连杆相连接;所述的推力杆与转动杆和电 机轴交接一起;所述的执行杆与转动杆交接在一起,并在交接处下方安装编码器;所述的推 力杆与支撑杆交接一起,并在下方安装电磁制动器;所述的支撑杆与执行杆交接一起,并在 这个交接处安装机械手爪。
[0007]采用以上的技术方案,利用一个电机驱动所有关节,避免了六自由度机械臂的结 构,使机械臂在二维平面内运动自由,可以大大降低机械臂的制造成本,减轻机械臂本体的 承重,更适合在两个工步之间的工件传递,充分发挥机械臂的功能。
附图说明
[0008]下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0009]图1为本发明平面欠驱动机械臂装置的总体结构示意图;
[0010]图2为本发明平面欠驱动机械臂四连杆机构的俯视图;
[0011]图3为本发明平面欠驱动机械臂装置的前视图; _2]图1中:1底座;2步进电机;3基座;4编码器;5失电式电磁制动器;6四连杆机构,7末 端手爪;
[0013] 图2中:支撑杆1、关节2、推力杆3、关节4、转动杆5、关节6、执行杆7、关节8;
具体实施方式
[0014] 为了使本发明所实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面 结合具体实施例和图示,进一步阐述本发明。
[0015]如图2和图1所示,一种新型平面欠驱动机械臂装置,包括图丨中步进电机2、基座3、 编码器4,、末端手爪7,图2中支撑杆1、推力杆3、转动杆5、执行杆7;所述的底盘位于整个机 械臂装置最下端与基座下端相连接;所述的基座位于底盘的上方与步进电机和四连杆相连 接;所述的推力杆与转动杆和电机轴交接一起;所述的执行杆与转动杆交接在一起,并在交 接处下方安装一个编码器;所述的推力杆与支撑杆交接一起,并在下方安装一个电磁制动 器;支撑杆与执行杆交接一起,在这个交接处安装一个机械手爪。
[0016] 使用时,图1中步进电机2开始工作时,带动图2中转动杆杆5绕关节4转动,此时由 于推力杆3的转动惯量较大,可以忽略其运动认定为固定。关节8的转动带动了关节6、8的转 动,四连杆机构的形状发生改变,末端执行端点与基座的距离即臂长也随之改变。图i中的 编码器4用于测量图2转动杆5和执行杆7所成夹角,当该夹角达到预期值时,图1中的失电式 电磁制动器5开始工作使关节2固定,使整个四连杆机构固定为一个整体,即确定了末端执 行点与基座的距离。电机带动转动杆5使得整个四连杆机构再次运动,转动至一定角度到达 预期位置时电机停止工作,则此时末端执行点到达平面内预订位置。
[0017]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该 了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原 理,在不脱离本发明原理和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进 都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界 定。

Claims (4)

1.一种新型平面欠驱动机械臂装置,其特征在于:所述的新型平面欠驱动机械臂装置 包括底盘,基座,步进电机,编码器,电磁制动器,四连杆机构(由转动杆、推力杆、支撑杆、执 行杆组成)和执行手爪;所述的底盘位于整个机械臂装置最下端与基座下端相连接;所述的 基座位于底盘的上方与步进电机和四连杆相连接;所述的推力杆与转动杆和电机轴交接一 起;所述的执行杆与转动杆交接在一起,并在交接处下方安装一个编码器;所述的推力杆与 支撑杆交接一起,并在下方安装一个电磁制动器;支撑杆与执行杆交接一起,在这个交接处 安装一个机械手爪。
2. 根据权利要为1所述的新型平面欠驱动机械臂装置,其特征在于:所述的电机轴与推 力杆和转动杆连为一体。
3. 根据权利要求1所述的新型平面欠驱动机械臂装置,其特征在于:所述的编码器测量 连杆转过的角度。
4.根据权利要求丨所述的新型平面欠驱动机械臂装置,其特征在于:所述的电磁制动器 限制转动杆的运动转角。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108481301A (zh) * 2018-06-11 2018-09-04 东北大学 一种基于五自由度机械臂的真空检漏机器人
CN108969108A (zh) * 2018-06-13 2018-12-11 老肯医疗科技股份有限公司 一种具有消毒功能的医疗器械盒
CN112357551A (zh) * 2020-10-13 2021-02-12 山东科技大学 一种蔬菜盆栽苗搬运机器人

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