CN107363817A - 一种六自由度码垛机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种六自由度码垛机器人，包含基座、空心臂、滑杆、右左两个平行杆、上下两个电推杆、水平杆、长臂杆、转台安装杆、抓手机构、转台电机、水平电机、竖直电机、螺纹轴、螺纹滑块，基座内部设有水平电机和竖直电机，竖直电机驱动空心臂转动，水平电机驱动螺纹轴转动从而控制螺纹滑块上下移动，左平行杆、右平行杆，平行杆安装座和水平杆构成一个平行四边形结构，长臂杆、下电推杆、转台安装杆和水平杆构成一个四边形结构，上电推杆控制长臂杆上端和空心臂上端的距离，各驱动部件配合驱动可以实现抓手机构具有六个自由度，使所述的六自由度码垛机器人能够灵活地以各种姿态抓取和释放目标物体。

Description

一种六自由度码垛机器人
技术领域
本发明涉及的是一种码垛机器人，尤其涉及的是一种六自由度码垛机器人。
背景技术
随着机械制造业的发展以及包装的种类、工厂环境和客户需求等的变化，码垛设备在各个方面都已经取得了很大的发展，目前，我国自主研究和开发的码垛机器人主要有直角坐标型和关节坐标型两种形式。其中，直角坐标型主要为4轴机器人，分别对应直角坐标系中的X轴、Y轴和Z轴，以及Z轴上带有的一个旋转轴，直角坐标型机器人具有定位精度高、空间轨迹易于求解等优点，但所占空间体积大、自由度较少、工作范围小、灵活性差、运动速度低。关节坐标型机器人所占空间体积小，动作更为灵活，应用范围广，可满足复杂的生产需求。但目前我国所研制的关节型机器人系统的动态性能较差，控制和操作均较复杂。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种码垛机器人，从而克服传统直角坐标型码垛机器人自由度较少，关节型码垛机器人系统动态性能差，控制和操作复杂的缺点。
本发明所采用的技术方案为：一种六自由度码垛机器人，包含基座、空心臂、滑杆、右平行杆、左平行杆、上电推杆、水平杆、下电推杆、长臂杆、转台安装杆、转台轴承、抓手转动电机、抓手安装座、转台大齿轮、抓手机构、转台小齿轮、转台电机、小锥齿轮、水平电机、竖直电机、小直齿轮、大直齿轮、螺纹轴、螺纹滑块、大锥齿轮，其特征在于：基座内部设有水平电机安装板和竖直电机安装板，水平电机通过螺钉安装于基座内的水平电机安装板上，竖直电机通过螺钉安装于竖直电机安装板上，竖直电机输出轴安装有小直齿轮，空心臂通过两个轴承安装于基座上部，两者构成转动副，空心臂下端固定连接有大直齿轮，大直齿轮与小直齿轮啮合传动，螺纹轴通过两个轴承安装于空心臂内部，两者构成转动副，螺纹轴外圆面设有螺纹，并且其下端固定连接有大锥齿轮，小锥齿轮安装于水平电机输出轴，大锥齿轮与小锥齿轮啮合传动，螺纹滑块内部设有内螺纹孔，其内螺纹与螺纹轴外圆面的螺纹配合安装。
进一步的，所述的空心臂中间位置设有平行杆安装座，左平行杆下端和右平行杆下端分别与平行杆安装座连接，均构成转动副，水平杆上设有四个圆孔，左平行杆上端与右平行杆上端分别与水平杆右侧两个圆孔连接，均构成转动副，右平行杆中间位置设有圆孔，滑杆上端与螺纹滑块构成转动副，滑杆下端与右平行杆中间位置圆孔连接，构成转动副，上电推杆右端与空心臂顶端构成转动副，上电推杆左端与长臂杆上端构成转动副，长臂杆靠近上端的位置设有圆孔，该圆孔和下电推杆上端与水平杆左侧的两个圆孔分别构成转动副，长臂杆下端和下电推杆下端分别与转台安装杆上侧转动连接，均构成转动副。
进一步的，所述的转台安装杆下侧设有转台电机，转台电机输出轴上安装有转台小齿轮，转台安装杆左端安装有转台轴承，转台轴承左侧安装有抓手安装座，即抓手安装座与转台安装杆通过转台轴承构成转动副，抓手安装座右端设有转台大齿轮，转台大齿轮与转台小齿轮能够啮合传动，抓手安装座左端设有圆孔，抓手机构上端设有圆轴，该圆轴安装于抓手安装座的左端圆孔内，两者构成转动副，抓手安装座左端上侧安装有抓手转动电机，抓手转动电机输出轴通过联轴器与抓手机构上端圆轴连接。
附图说明
图1为本发明外观整体示意图。
图2为本发明局部剖面示意图。
图3为本发明中抓手机构在抓手转动电机、转台电机和下电推杆共同作用下的一个姿态示意图。
附图标号：1基座、2空心臂、2.1平行杆安装座、3滑杆、4右平行杆、5左平行杆、6上电推杆、7水平杆、8下电推杆、9长臂杆、10转台安装杆、11转台轴承、12抓手转动电机、13抓手安装座、14转台大齿轮、15抓手机构、16转台小齿轮、17转台电机、18小锥齿轮、19水平电机、20竖直电机、21小直齿轮、22大直齿轮、23螺纹轴、24螺纹滑块、25大锥齿轮。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1、图2、图3所示，一种六自由度码垛机器人，包含基座1、空心臂2、滑杆3、右平行杆4、左平行杆5、上电推杆6、水平杆7、下电推杆8、长臂杆9、转台安装杆10、转台轴承11、抓手转动电机12、抓手安装座13、转台大齿轮14、抓手机构15、转台小齿轮16、转台电机17、小锥齿轮18、水平电机19、竖直电机20、小直齿轮21、大直齿轮22、螺纹轴23、螺纹滑块24、大锥齿轮25，其特征在于：基座1内部设有水平电机安装板和竖直电机安装板，水平电机19通过螺钉安装于基座内的水平电机安装板上，竖直电机20通过螺钉安装于竖直电机安装板上，竖直电机20输出轴安装有小直齿轮21，空心臂2通过两个轴承安装于基座1上部，两者构成转动副，空心臂2下端固定连接有大直齿轮22，大直齿轮22与小直齿轮21啮合传动，螺纹轴23通过两个轴承安装于空心臂2内部，两者构成转动副，螺纹轴23外圆面设有螺纹，并且其下端固定连接有大锥齿轮25，小锥齿轮18安装于水平电机19输出轴，大锥齿轮25与小锥齿轮18啮合传动，螺纹滑块24内部设有内螺纹孔，其内螺纹与螺纹轴23外圆面的螺纹配合安装。
所述的空心臂2中间位置设有平行杆安装座2.1，左平行杆5下端和右平行杆4下端分别与平行杆安装座2.1连接，均构成转动副，水平杆7上设有四个圆孔，左平行杆5上端与右平行杆4上端分别与水平杆7右侧两个圆孔连接，均构成转动副，右平行杆4中间位置设有圆孔，滑杆3上端与螺纹滑块24构成转动副，滑杆3下端与右平行杆4中间位置圆孔连接，构成转动副，上电推杆6右端与空心臂2顶端构成转动副，上电推杆6左端与长臂杆9上端构成转动副，长臂杆9靠近上端的位置设有圆孔，该圆孔和下电推杆8上端与水平杆7左侧的两个圆孔分别构成转动副，长臂杆9下端和下电推杆8下端分别与转台安装杆10上侧转动连接，均构成转动副。
所述的转台安装杆10下侧设有转台电机17，转台电机17输出轴上安装有转台小齿轮16，转台安装杆10左端安装有转台轴承11，转台轴承11左侧安装有抓手安装座13，即抓手安装座13与转台安装杆10通过转台轴承11构成转动副，抓手安装座13右端设有转台大齿轮14，转台大齿轮14与转台小齿轮16能够啮合传动，抓手安装座13左端设有圆孔，抓手机构15上端设有圆轴，该圆轴安装于抓手安装座13的左端圆孔内，两者构成转动副，抓手安装座13左端上侧安装有抓手转动电机12，抓手转动电机12输出轴通过联轴器与抓手机构15上端圆轴连接。
本发明的实施例：
如图1、图2所示，竖直电机20通过小直齿轮21和大直齿轮22啮合关系，能够驱动空心臂2绕Z轴转动，从而实现抓手机构15在水平面内的圆周转动，水平电机19通过小锥齿轮18和大锥齿轮25的啮合作用，可以实现螺纹轴23的转动，从而实现螺纹滑块24的上下移动，螺纹滑块24上下移动配合上电推杆6的伸长或收缩，可以实现抓手机构15在竖直平面内的移动，即可以实现抓手机构15沿X轴和Z轴移动，如图3所示，通过转台小齿轮16和转台大齿轮14的啮合关系，转台电机17可以驱动抓手机构15绕X轴的转动，下电推杆8的伸长和缩短可以实现转台安装杆10俯仰运动，即可以实现抓手机构15绕Y轴的转动，抓手转动电机12可以实现抓手机构15绕其自身转动，水平电机19、竖直电机20、上电推杆6和抓手转动电机12的配合驱动可以实现抓手机构15沿Y轴的移动，从而使抓手机构15具有六个自由度，使所述的六自由度码垛机器人能够灵活地以各种姿态抓取和释放目标物体。

Claims (3)

1.一种六自由度码垛机器人，包含基座(1)、空心臂(2)、滑杆(3)、右平行杆(4)、左平行杆(5)、上电推杆(6)、水平杆(7)、下电推杆(8)、长臂杆(9)、转台安装杆(10)、转台轴承(11)、抓手转动电机(12)、抓手安装座(13)、转台大齿轮(14)、抓手机构(15)、转台小齿轮(16)、转台电机(17)、小锥齿轮(18)、水平电机(19)、竖直电机(20)、小直齿轮(21)、大直齿轮(22)、螺纹轴(23)、螺纹滑块(24)、大锥齿轮(25)，其特征在于：基座(1)内部设有水平电机安装板和竖直电机安装板，水平电机(19)通过螺钉安装于基座内的水平电机安装板上，竖直电机(20)通过螺钉安装于竖直电机安装板上，竖直电机(20)输出轴安装有小直齿轮(21)，空心臂(2)通过两个轴承安装于基座(1)上部，两者构成转动副，空心臂(2)下端固定连接有大直齿轮(22)，大直齿轮(22)与小直齿轮(21)啮合传动，螺纹轴(23)通过两个轴承安装于空心臂(2)内部，两者构成转动副，螺纹轴(23)外圆面设有螺纹，并且其下端固定连接有大锥齿轮(25)，小锥齿轮(18)安装于水平电机(19)输出轴，大锥齿轮(25)与小锥齿轮(18)啮合传动，螺纹滑块(24)内部设有内螺纹孔，其内螺纹与螺纹轴(23)外圆面的螺纹配合安装。
2.如权利要求1所述的一种六自由度码垛机器人，其特征在于：所述的空心臂(2)中间位置设有平行杆安装座(2.1)，左平行杆(5)下端和右平行杆(4)下端分别与平行杆安装座(2.1)连接，均构成转动副，水平杆(7)上设有四个圆孔，左平行杆(5)上端与右平行杆(4)上端分别与水平杆(7)右侧两个圆孔连接，均构成转动副，右平行杆(4)中间位置设有圆孔，滑杆(3)上端与螺纹滑块(24)构成转动副，滑杆(3)下端与右平行杆(4)中间位置圆孔连接，构成转动副，上电推杆(6)右端与空心臂(2)顶端构成转动副，上电推杆(6)左端与长臂杆(9)上端构成转动副，长臂杆(9)靠近上端的位置设有圆孔，该圆孔和下电推杆(8)上端与水平杆(7)左侧的两个圆孔分别构成转动副，长臂杆(9)下端和下电推杆(8)下端分别与转台安装杆(10)上侧转动连接，均构成转动副。
3.如权利要求1所述的一种六自由度码垛机器人，其特征在于：所述的转台安装杆(10)下侧设有转台电机(17)，转台电机(17)输出轴上安装有转台小齿轮(16)，转台安装杆(10)左端安装有转台轴承(11)，转台轴承(11)左侧安装有抓手安装座(13)，即抓手安装座(13)与转台安装杆(10)通过转台轴承(11)构成转动副，抓手安装座(13)右端设有转台大齿轮(14)，转台大齿轮(14)与转台小齿轮(16)能够啮合传动，抓手安装座(13)左端设有圆孔，抓手机构(15)上端设有圆轴，该圆轴安装于抓手安装座(13)的左端圆孔内，两者构成转动副，抓手安装座(13)左端上侧安装有抓手转动电机(12)，抓手转动电机(12)输出轴通过联轴器与抓手机构(15)上端圆轴连接。
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