CN107901025A - 一种四构态变胞机构式码垛机器人机构 - Google Patents

Abstract

一种四构态变胞机构式码垛机器人机构，包括固定槽、圆柱形机架底座、滑槽、第一电机固定支座、第一电机固定板、滑块、第一电机、第一主动杆、第一光滑圆柱铰链、第一连接杆、第二电机、第二电机固定板、第二主动杆、第三光滑圆柱铰链、第二连接杆、圆柱形铁块、圆柱形电磁铁、第二光滑圆柱铰链、输出固定杆、第一固定块以及第二固定块。本发明工作时具有多种构态，可在工作空间范围内任意状态时实现机构的零自由度、一自由度、二自由度和三自由度的变化，使本发明适应不同的工作任务，灵活应用于不同场合和不同的工作对象。

Description

一种四构态变胞机构式码垛机器人机构

技术领域

本发明涉及机器人设计领域，特别是一种四构态变胞机构式码垛机器人机构。

背景技术

随着机械自动化水平的提高，码垛机器人具有适用范围广、灵活性强、成本低以及维护方便等特点，广泛应用于食品生产、电气作业、机械加工等自动化生产企业。现有的码垛机器人机构为固定自由度机构，运动空间有限，难以满足多种工作场合不同工作任务情况下的工作需求。中国专利201110184536.X公开了一种可控机构式码垛机器人机构，但是只有单一构态，难以满足不同工作场合面对不同工作任务的情况下的工作需求；中国专利201110184520.9公开了一种变胞机构式码垛机器人机构，但只能实现两种构态，而且单自由度构态时的轨迹是固定的，不利于面对更多任务情况时的码垛工作。目前，尚未见有一种结构简单，构态多样，能在更多种工作场合面对不同工作任务的情况下完成码垛工作的码垛机器人机构。

发明内容

本发明的目的是提供一种四构态变胞机构式码垛机器人机构，它能克服现有码垛机器人机构的不足，可以根据功能需求或环境等的变化，实现多种构态变换，结构简单，构态多样，能适应不同的工作任务。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：一种四构态变胞机构式码垛机器人机构，包括固定槽、圆柱形机架底座、滑槽、第一电机固定支座、第一电机固定板、滑块、第一电机、第一主动杆、第一光滑圆柱铰链、第一连接杆、第二电机、第二电机固定板、第二主动杆、第三光滑圆柱铰链、第二连接杆、圆柱形铁块、圆柱形电磁铁、第二光滑圆柱铰链、输出固定杆、第一固定块以及第二固定块，具体结构和连接关系为：

所述固定槽固定在圆柱形机架底座上，滑槽固定在圆柱形机架底座上，第一电机固定支座固定在圆柱形机架底座的中心，第一电机固定板一侧与第一电机固定支座相固定，第一电机固定板的底面固定在圆柱形机架底座上，滑块的底面与滑槽相接触。

所述第一电机安装固定在第一电机固定板上，第一主动杆的一端与第一电机的传动轴相固定，第一主动杆的另一端通过第一光滑圆柱铰链与第一连接杆的一端相连。

所述第二电机安装固定在第二电机固定板上，第二电机固定板固定在滑块上，第二主动杆的一端与第二电机的传动轴相固定，第二主动杆的另一端通过第三光滑圆柱铰链与第二连接杆的一端相连，圆柱形铁块固定安装在第二主动杆的另一端，圆柱形电磁铁固定安装第一连接杆上，第二连接杆的另一端和圆柱形铁块通过第二光滑圆柱铰链与第一连接杆和圆柱形电磁铁相连，第一连接杆的末端与输出固定杆的一端相固定，输出固定杆的另一端与输出部件相连。

所述第一固定块安装在固定槽的顶面上，第二固定块安装在滑槽的顶面上。

所述滑块只能沿着滑槽移动，不能脱离滑槽。

所述圆柱形机架底座能沿其轴线转动。

本发明的突出优点在于：

1、工作时具有四种构态，可在工作空间范围内任意状态时实现机构的零自由度、一自由度、二自由度和三自由度的变化，多种构态对应多种工作状态，能够满足不同场合下各类工作任务的要求。三自由度构态时，本发明能实现其所在平面空间中任意位置的定位，同时可调整出一个合适的单自由度构态或者两自由度状态，实现在单自由度构态时或者两自由度构态时完成码垛工作；两自由度构态时，本发明能实现其所在平面空间的灵活定位；一自由度构态时，本发明只需要一个自由度便可完成工作空间中的码垛工作；零自由度构态时为停机状态，本发明收缩在底部，所占用空间少，便于本发明拆卸、搬运和存放。

2、本发明可调整出一个合适的单自由度构态只需要一个自由度完成在工作范围内两个固定点反复来回的码垛工作，所使用的电机少而且工作效率高。

3、采用闭链可控连杆机构，第一电机安装在与滑槽接触的第一电机固定板上，第二电机安装在与滑槽接触的第二电机固定板上，结构简单，提高运动稳定性和工作效率。

附图说明

图1为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构工作时的结构示意图。

图2为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构工作时的结构侧视图。

图3为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构工作时的结构主视图。

图4为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构零自由度状态时的结构俯视图。

图5为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构三自由度状态时的机构运动简图。

图6为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构二自由度状态时的机构运动简图。

图7为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构一自由度状态时的机构运动简图。

图8为本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构零自由度状态时的机构运动简图。

图中标记为：固定槽1、第一电机2、第二电机3、第一主动杆4、第一光滑圆柱铰链5、圆柱形电磁铁6、圆柱形铁块7、输出固定杆8、第一连接杆9、第三光滑圆柱铰链10、第二连接杆11、第二光滑圆柱铰链12、第二主动杆13、滑槽14、第二固定块15、第一固定块16、滑块17、第二电机固定板18、第一电机固定板19、第一电机固定支座20、圆柱形机架底座21。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1至图8所示，本发明所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构，包括固定槽1、圆柱形机架底座21、滑槽14、第一电机固定支座20、第一电机固定板19、滑块17、第一电机2、第一主动杆4、第一光滑圆柱铰链5、第一连接杆9、第二电机3、第二电机固定板18、第二主动杆13、第三光滑圆柱铰链10、第二连接杆11、圆柱形铁块7、圆柱形电磁铁6、第二光滑圆柱铰链12、输出固定杆8、第一固定块16以及第二固定块15，具体结构和连接关系为：

所述固定槽1固定在圆柱形机架底座21上，滑槽14固定在圆柱形机架底座21上，第一电机固定支座20固定在圆柱形机架底座21的中心，第一电机固定板19一侧与第一电机固定支座20相固定，第一电机固定板19的底面固定在圆柱形机架底座21上，滑块17的底面与滑槽4相接触；

所述第一电机2安装固定在第一电机固定板19上，第一主动杆4的一端与第一电机2的传动轴相固定，第一主动杆4的另一端通过第一光滑圆柱铰链5与第一连接杆9的一端相连。

所述第二电机3安装固定在第二电机固定板18上，第二电机固定板18固定在滑块17上，第二主动杆13的一端与第二电机3的传动轴相固定，第二主动杆13的另一端通过第三光滑圆柱铰链10与第二连接杆11的一端相连，圆柱形铁块7固定安装在第二主动杆13的另一端，圆柱形电磁铁6固定安装第一连接杆9上，第二连接杆11的另一端和圆柱形铁块7通过第二光滑圆柱铰链12与第一连接杆9和圆柱形电磁铁6相连，第一连接杆9的末端与输出固定杆8的一端相固定，输出固定杆8的另一端与输出部件相连；

所述第一固定块16安装在固定槽1的顶面上，第二固定块15安装在滑槽14的顶面上。

所述滑块17只能沿着滑槽14移动，不能脱滑槽4。

所述圆柱形机架底座21能沿其轴线转动。

所述四构态变胞机构式码垛机器人机构在工作时，可实现零自由度、一自由度、二自由度、三自由度构态的变换，使四构态变胞机构式码垛机器人机构适应不同任务，灵活应用于不同场合和不同的工作对象。当圆柱形机架底座21沿其轴线转动时，四构态变胞机构式码垛机器人机构可实现在工作空间中360度定位。当圆柱形电磁铁6得电时产生磁性，圆柱形电磁铁6与圆柱形铁块7相固定，从而实现第一连接杆9与第二连接杆11相互固定；当圆柱形电磁铁6断电时失去磁性，圆柱形电磁铁6和圆柱形铁块7可相互转动，从而实现第一连接杆9与第二连接杆11之间相互转动。

当所述四构态变胞机构式码垛机器人机构处于零自由度状态时，圆柱形电磁铁6断电，滑块17固定不动，第一电机2和第二电机3均停止工作，第一主动杆4和第二主动杆13均与圆柱形机架底座21相接触，第一固定块16和第二固定块15均往前方移动，实现第一主动杆4和第二主动杆13固定在圆柱形机架底座21上，此时四构态变胞机构式码垛机器人机构为停机状态；

所述四构态变胞机构式码垛机器人机构处于单自由度状态时，圆柱形电磁铁6得电，此状态只有第一电机2或第二电机3工作，带动第一主动杆4或第二主动杆13转动，此时四构态变胞机构式码垛机器人机构为码垛工作状态；

所述四构态变胞机构式码垛机器人机构处于二自由度状态时，圆柱形电磁铁6断电，第一电机2和第二电机3均工作，带动第一主动杆4和第二主动杆13转动，或者只有滑块17和第一电机2或滑块17和第二电机3工作，滑块17移动和第一主动杆4转动或块17移动和第二主动杆13转动，此时四构态变胞机构式码垛机器人机构为轨迹调整状态，即根据目标输出点的位置，调整合适的构型，使四构态变胞机构式码垛机器人机构的一自由度状态满足输出轨迹要求；

所述四构态变胞机构式码垛机器人机构处于三自由度状态时，圆柱形电磁铁6断电，第一电机2和第二电机3均工作，带动第一主动杆4和第二主动杆13转动，同时滑块17移动，此时四构态变胞机构式码垛机器人机构为轨迹扩大调整状态，即当二自由度状态时的构型调整无法使其在一自由度状态到达要求时，三自由度状态来实现对机构的构型扩大调整使其满足要求。

当码垛机器人输出点轨迹无法通过单自由度状态完成码垛工作任务时，可在二自由度或三自由度状态下完成码垛工作任务。

Claims (3)

1.一种四构态变胞机构式码垛机器人机构，其特征在于，包括固定槽、圆柱形机架底座、滑槽、第一电机固定支座、第一电机固定板、滑块、第一电机、第一主动杆、第一光滑圆柱铰链、第一连接杆、第二电机、第二电机固定板、第二主动杆、第三光滑圆柱铰链、第二连接杆、圆柱形铁块、圆柱形电磁铁、第二光滑圆柱铰链、输出固定杆、第一固定块以及第二固定块，具体结构和连接关系为：

所述固定槽固定在圆柱形机架底座上，滑槽固定在圆柱形机架底座上，第一电机固定支座固定在圆柱形机架底座的中心，第一电机固定板一侧与第一电机固定支座相固定，第一电机固定板的底面固定在圆柱形机架底座上，滑块的底面与滑槽相接触；

所述第一电机安装固定在第一电机固定板上，第一主动杆的一端与第一电机的传动轴相固定，第一主动杆的另一端通过第一光滑圆柱铰链与第一连接杆的一端相连，

所述第二电机安装固定在第二电机固定板上，第二电机固定板固定在滑块上，第二主动杆的一端与第二电机的传动轴相固定，第二主动杆的另一端通过第三光滑圆柱铰链与第二连接杆的一端相连，圆柱形铁块固定安装在第二主动杆的另一端，圆柱形电磁铁固定安装第一连接杆上，第二连接杆的另一端和圆柱形铁块通过第二光滑圆柱铰链与第一连接杆和圆柱形电磁铁相连，第一连接杆的末端与输出固定杆的一端相固定，输出固定杆的另一端与输出部件相连；

所述第一固定块安装在固定槽的顶面上，第二固定块安装在滑槽的顶面上。

2.根据权利要求1所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构，其特征在于，所述滑块只能沿着滑槽移动，不能脱离滑槽。

3.根据权利要求1所述的四构态变胞机构式码垛机器人机构，其特征在于，所述圆柱形机架底座能沿其轴线转动。