CN107309904A - 一种多自由度夹持臂机器人 - Google Patents

Abstract

一种多自由度夹持臂机器人，该机器人的支撑杆下端固定在机架上，第一大臂中部连接在支撑杆上端，第一大臂一端连接在第一小臂上，第一小臂一端连接在第一夹持件上；第二大臂中部连接在支撑杆上端，第二大臂一端连接在第二小臂上，第二小臂一端连接在第二夹持件上。第一第二和第三连杆连接而成的传动链控制第一大臂的角度调整，第四第五第六第七第八和第九连杆连接而成的传动链控制第一小臂，第十第十一和第十二连杆连接而成的传动链控制第二大臂，第十三第十四第十五第十六和第十七连杆连接而成的传动链控制。本发明实现将全部电机和减速器安装到基座附近的低重心轻量化结构设计，电机和减速器都不随运动杆件做大幅度运动。

Description

一种多自由度夹持臂机器人

技术领域

本发明涉及机械领域，具体是一种多自由度夹持臂机器人。

背景技术

自从20世纪80年代以来，人们一直希望减少机器人运动件的质量来改善其动态性能，并取得了可喜的成果。但这些工作都是围绕减轻机器人杆件质量展开。而安装在串联机器人关节处的电机、减速器实际上对机器人动态性能影响很大。而且，为了保证电机输出大功率，其输出转速很高，就需要大传动比的减速器将其减速到适合机器人工作的速度。而研制体积小、质量轻的大传动比减速器也是我国机器人行业遇到的比较棘手的问题。目前，国产机器人用电机和减速器与国际先进水平的机器人用电机、减速器的差距之一，就是质量(重量) 和体积大，这会导致机器人的转动惯量大、机器人动态性能不佳、易产生较大振动等问题。如果电机、减速器能够安装在机架上，不是安装在关节处随机械臂运动，则没有转动惯量大所带来的各种问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种多自由度夹持臂机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种多自由度夹持臂机器人，包括支撑杆、第一大臂、第一小臂、第一夹持件、第二大臂、第二小臂、第二夹持件、第一三角件、第二三角件、第三三角件、机架、第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块、第五滑块、第六滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第十连杆、第十一连杆、第十二连杆、第十三连杆、第十四连杆、第十五连杆、第十六连杆、第十七连杆、第一三角件、第二三角件和第三三角件，

支撑杆下端固定在机架上，

第一大臂中部通过转动副一连接在支撑杆上端，

第二大臂中部通过转动副二连接在支撑杆上端，

支撑杆上设有沿轴向的第一滑槽、第二滑槽、第四滑槽和第五滑槽，

第一大臂上设有沿轴向的第三滑槽，

第二大臂上设有沿轴向的第六滑槽，

第一滑块安装在第一滑槽中，

第二滑块安装在第二滑槽中，

第三滑块安装在第三滑槽中，

第四滑块安装在第四滑槽中，

第五滑块安装在第五滑槽中，

第六滑块安装在第六滑槽中，

第一连杆一端通过转动副三连接在机架上，

第一连杆另一端通过转动副四与第二连杆一端连接，

第二连杆另一端通过转动副五连接在第一滑块上，

第三连杆一端也通过转动副五连接在第一滑块上，

第三连杆另一端通过转动副六与第一大臂一端连接，

第一大臂另一端通过转动副七连接在第一小臂中部，

第四连杆一端通过转动副八连接在机架上，

第四连杆另一端通过转动副九与第五连杆一端连接，

第五连杆另一端通过转动副十连接在第二滑块上，

第六连杆一端也通过转动副十连接在第二滑块上，

第六连杆另一端通过转动副十一与第一三角件第一角连接，

第一三角件第二角通过转动副十二与第七连杆一端连接，

第七连杆另一端通过转动副十三与第二三角件第一角连接，

第二三角件第二角通过转动副十四与第八连杆一端连接，

第八连杆另一端通过转动副十五连接在第三滑块上，

第九连杆一端也通过转动副十五连接在第三滑块上，

第九连杆另一端通过转动副十六与第一小臂一端连接，

第一小臂另一端通过转动副十七连接在第一夹持件上；

第一三角件第三角和第二三角件第三角同时通过转动副十八连接在第一大臂上，

第十连杆一端通过转动副十九连接在机架上，

第十连杆另一端通过转动副二十与第十一连杆一端连接，

第十一连杆另一端通过转动副二十一连接在第四滑块上，

第十二连杆一端也通过转动副二十一连接在第四滑块上，

第十二连杆另一端通过转动副二十二与第二大臂一端连接，

第二大臂另一端通过转动副二十三连接在第二小臂上；

第十三连杆一端通过转动副二十四连接在机架上，

第十三连杆另一端通过转动副二十五与第十四连杆一端连接，

第十四连杆另一端通过转动副二十六连接在第五滑块上，

第十五连杆一端也通过转动副二十六连接在第五滑块上，

第十五连杆另一端通过转动副二十七与第三三角件第一角连接，

第三三角件第二角通过转动副二十八与第十六连杆一端连接，

第十六连杆另一端通过转动副二十九连接在第六滑块上，

第十七连杆一端也通过转动副二十九连接在第六滑块上，

第十七连杆另一端通过转动副三十与第二小臂一端连接，

第二小臂另一端通过转动副三十一连接在第二夹持件上，

第三三角件第三角通过转动副三十二连接在第二大臂上。

还包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机，转动副三由第一伺服电机驱动，转动副八由第二伺服电机驱动，转动副二十由第三伺服电机驱动，转动副二十四由第四伺服电机驱动。

所述机架通过转动副三十四安装在底座上。

与现有技术相比较，本发明具备的有益效果：

本发明实现将全部电机和减速器安装到基座附近的低重心轻量化结构设计，电机和减速器都不随运动杆件做大幅度运动。克服了现有机器人将电机和减速器安装在关节上，所产生的运动惯量大、残余振动明显和高速工作定位精度低等缺点，具有结构可靠性高、稳定性好和成本低等特点。

附图说明

图1为本发明所述的多自由度夹持臂机器人的整体结构示意图一。

图2为本发明所述的多自由度夹持臂机器人的整体结构示意图二。

图3为本发明所述的支撑杆、第一大臂、第一小臂和第一夹持件之间的装配结构示意图。

图4为本发明所述的第一大臂角度调整传动链的装配结构示意图。

图5为本发明所述的第一小臂角度调整传动链的装配结构示意图。

图6为本发明所述的支撑杆、第二大臂、第二小臂和第二夹持件之间的装配结构示意图。

图7为本发明所述的第二大臂角度调整传动链和第二小臂角度调整传动链的装配结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明的技术方案作进一步阐述。

实施例1

一种多自由度夹持臂机器人，包括支撑杆50、第一大臂51、第一小臂52、第一夹持件 53、第二大臂54、第二小臂55、第二夹持件56、第一三角件57、第二三角件58、第三三角件59、机架60、第一滑块61、第二滑块62、第三滑块63、第四滑块64、第五滑块65、第六滑块66、第一连杆1、第二连杆2、第三连杆3、第四连杆4、第五连杆5、第六连杆6、第七连杆7、第八连杆8、第九连杆9、第十连杆10、第十一连杆11、第十二连杆12、第十三连杆13、第十四连杆14、第十五连杆15、第十六连杆16、第十七连杆17、第一三角件57、第二三角件58和第三三角件59，

如图3和图6所示，

支撑杆50下端固定在机架60上，

第一大臂51中部通过转动副一101连接在支撑杆50上端，

第二大臂52中部通过转动副二102连接在支撑杆50上端，

支撑杆50上设有沿轴向的第一滑槽71、第二滑槽72、第四滑槽74和第五滑槽75，

第一大臂51上设有沿轴向的第三滑槽73，

第二大臂54上设有沿轴向的第六滑槽76，

第一滑块61安装在第一滑槽71中，

第二滑块62安装在第二滑槽72中，

第三滑块63安装在第三滑槽73中，

第四滑块64安装在第四滑槽74中，

第五滑块65安装在第五滑槽75中，

第六滑块66安装在第六滑槽76中，

如图4所示，第一大臂角度调整传动链连接关系如下：

第一连杆1一端通过转动副三103连接在机架60上，

第一连杆1另一端通过转动副四104与第二连杆2一端连接，

第二连杆2另一端通过转动副五105连接在第一滑块61上，

第三连杆3一端也通过转动副五105连接在第一滑块61上，

第三连杆3另一端通过转动副六106与第一大臂51一端连接，

第一大臂51另一端通过转动副七107连接在第一小臂52中部，

如图5所示，第一小臂角度调整传动链连接关系如下：

第四连杆4一端通过转动副八108连接在机架60上，

第四连杆4另一端通过转动副九109与第五连杆5一端连接，

第五连杆5另一端通过转动副十110连接在第二滑块62上，

第六连杆6一端也通过转动副十110连接在第二滑块62上，

第六连杆6另一端通过转动副十一111与第一三角件57第一角连接，

第一三角件57第二角通过转动副十二112与第七连杆7一端连接，

第七连杆7另一端通过转动副十三113与第二三角件58第一角连接，

第二三角件58第二角通过转动副十四114与第八连杆8一端连接，

第八连杆8另一端通过转动副十五115连接在第三滑块63上，

第九连杆9一端也通过转动副十五115连接在第三滑块63上，

第九连杆9另一端通过转动副十六116与第一小臂52一端连接，

第一小臂52另一端通过转动副十七117连接在第一夹持件53上；

第一三角件57第三角和第二三角件58第三角同时通过转动副十八118连接在第一大臂 51上，

如图7所示，第二大臂角度调整传动链连接关系如下：

第十连杆10一端通过转动副十九119连接在机架60上，

第十连杆10另一端通过转动副二十120与第十一连杆11一端连接，

第十一连杆11另一端通过转动副二十一121连接在第四滑块64上，

第十二连杆12一端也通过转动副二十一121连接在第四滑块64上，

第十二连杆12另一端通过转动副二十二122与第二大臂54一端连接，

第二大臂54另一端通过转动副二十三123连接在第二小臂55上；

如图7所示，第二小臂角度调整传动链连接关系如下：

第十三连杆13一端通过转动副二十四124连接在机架60上，

第十三连杆13另一端通过转动副二十五125与第十四连杆14一端连接，

第十四连杆14另一端通过转动副二十六126连接在第五滑块65上，

第十五连杆15一端也通过转动副二十六126连接在第五滑块65上，

第十五连杆15另一端通过转动副二十七127与第三三角件59第一角连接，

第三三角件59第二角通过转动副二十八128与第十六连杆16一端连接，

第十六连杆16另一端通过转动副二十九129连接在第六滑块66上，

第十七连杆17一端也通过转动副二十九129连接在第六滑块66上，

第十七连杆17另一端通过转动副三十130与第二小臂55一端连接，

第二小臂55另一端通过转动副三十一131连接在第二夹持件56上，

第三三角件59第三角通过转动副三十二132连接在第二大臂54上。

进一步的，

还包括第一伺服电机67、第二伺服电机68、第三伺服电机69和第四伺服电机70，

转动副三103由第一伺服电机67驱动，

转动副八108由第二伺服电机68驱动，

转动副二十120由第三伺服电机69驱动，

转动副二十四124由第四伺服电机70驱动。

进一步的，

所述机架通过转动副三十四安装在底座77上。

第一连杆、第二连杆和第三连杆连接而成的传动链控制第一大臂的角度调整，

第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一三角件、第七连杆、第二三角件、第八连杆和第九连杆连接而成的传动链控制第一小臂的角度调整，

第十连杆、第十一连杆和第十二连杆连接而成的传动链控制第二大臂的角度调整，

第十三连杆、第十四连杆、第十五连杆、第三三角件、第十六连杆和第十七连杆连接而成的传动链控制第二小臂的角度调整。

Claims (3)

1.一种多自由度夹持臂机器人，其特征在于，包括支撑杆、第一大臂、第一小臂、第一夹持件、第二大臂、第二小臂、第二夹持件、第一三角件、第二三角件、第三三角件、机架、第一滑块、第二滑块、第三滑块、第四滑块、第五滑块、第六滑块、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆、第九连杆、第十连杆、第十一连杆、第十二连杆、第十三连杆、第十四连杆、第十五连杆、第十六连杆、第十七连杆、第一三角件、第二三角件和第三三角件，

支撑杆下端固定在机架上，

第一大臂中部通过转动副一连接在支撑杆上端，

第二大臂中部通过转动副二连接在支撑杆上端，

支撑杆上设有沿轴向的第一滑槽、第二滑槽、第四滑槽和第五滑槽，

第一大臂上设有沿轴向的第三滑槽，

第二大臂上设有沿轴向的第六滑槽，

第一滑块安装在第一滑槽中，

第二滑块安装在第二滑槽中，

第三滑块安装在第三滑槽中，

第四滑块安装在第四滑槽中，

第五滑块安装在第五滑槽中，

第六滑块安装在第六滑槽中，

第一连杆一端通过转动副三连接在机架上，

第一连杆另一端通过转动副四与第二连杆一端连接，

第二连杆另一端通过转动副五连接在第一滑块上，

第三连杆一端也通过转动副五连接在第一滑块上，

第三连杆另一端通过转动副六与第一大臂一端连接，

第一大臂另一端通过转动副七连接在第一小臂中部，

第四连杆一端通过转动副八连接在机架上，

第四连杆另一端通过转动副九与第五连杆一端连接，

第五连杆另一端通过转动副十连接在第二滑块上，

第六连杆一端也通过转动副十连接在第二滑块上，

第六连杆另一端通过转动副十一与第一三角件第一角连接，

第一三角件第二角通过转动副十二与第七连杆一端连接，

第七连杆另一端通过转动副十三与第二三角件第一角连接，

第二三角件第二角通过转动副十四与第八连杆一端连接，

第八连杆另一端通过转动副十五连接在第三滑块上，

第九连杆一端也通过转动副十五连接在第三滑块上，

第九连杆另一端通过转动副十六与第一小臂一端连接，

第一小臂另一端通过转动副十七连接在第一夹持件上；

第一三角件第三角和第二三角件第三角同时通过转动副十八连接在第一大臂上，

第十连杆一端通过转动副十九连接在机架上，

第十连杆另一端通过转动副二十与第十一连杆一端连接，

第十一连杆另一端通过转动副二十一连接在第四滑块上，

第十二连杆一端也通过转动副二十一连接在第四滑块上，

第十二连杆另一端通过转动副二十二与第二大臂一端连接，

第二大臂另一端通过转动副二十三连接在第二小臂上；

第十三连杆一端通过转动副二十四连接在机架上，

第十三连杆另一端通过转动副二十五与第十四连杆一端连接，

第十四连杆另一端通过转动副二十六连接在第五滑块上，

第十五连杆一端也通过转动副二十六连接在第五滑块上，

第十五连杆另一端通过转动副二十七与第三三角件第一角连接，

第三三角件第二角通过转动副二十八与第十六连杆一端连接，

第十六连杆另一端通过转动副二十九连接在第六滑块上，

第十七连杆一端也通过转动副二十九连接在第六滑块上，

第十七连杆另一端通过转动副三十与第二小臂一端连接，

第二小臂另一端通过转动副三十一连接在第二夹持件上，

第三三角件第三角通过转动副三十二连接在第二大臂上。

2.如权利要求1所述的多自由度夹持臂机器人，其特征在于，还包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机，转动副三由第一伺服电机驱动，转动副八由第二伺服电机驱动，转动副二十由第三伺服电机驱动，转动副二十四由第四伺服电机驱动。

3.如权利要求1所述的多自由度夹持臂机器人，其特征在于，所述机架通过转动副三十四安装在底座上。