CN110355747A - 两自由度平面柔性取置机构 - Google Patents

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Abstract

一种两自由度平面柔性取置机构，包括：直线驱动机构、连杆驱动机构、碳纤维连杆和末端动平台，其中：若干碳纤维连杆首尾转动连接形成平行四边形框架并通过连杆驱动机构的输出端驱动碳纤维连杆的位移，末端动平台与直线驱动机构通过弹性细杆相连并实现竖直方向上的移动，弹性细杆与至少一根碳纤维连杆活动连接，通过连杆驱动机构输出动力调整平行四边形框架形状，实现末端动平台在水平方向上的移动。本发明同时具有较强的保护越障性能以及顺应性。当运动过程中遇到障碍物时可通过弹性形变实现越障，使其在作业过程中完成取置任务的同时，提高生产安全性，为人机交互提供设备支持；机构的末端具有一定的自适应能力，可在装配过程存在偏差时，通过其结构顺应性完成装配作业。

Description

两自由度平面柔性取置机构
技术领域
本发明涉及的是一种工业自动化领域的技术，具体是一种两自由度平面柔性取置机构。
背景技术
取置机构的主要功能为动态拾取和放置目标物体，可广泛应用于装配、包装、物料分拣和搬运等工业自动化领域。现有常见的取置机构为Delta机器人，该机器人的所有零部件均为刚性元件，其末端动平台不具有柔顺特性，末端刚度较大，且其末端的三个自由度完全由三个电机所控制。人与刚性机构进行协同作业，当操作出现问题时，刚性末端会与人发生硬碰撞，此过程具有较大的安全隐患。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种两自由度平面柔性取置机构，该机构的末端具有一定的弹性，在运动过程中遇到障碍物时可通过弹性形变实现越障，提高生产安全性，为人机交互提供设备支持；机构的末端具有一定的自适应能力，可在装配过程存在偏差时，通过其结构顺应性完成装配作业。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明包括：直线驱动机构、连杆驱动机构、碳纤维连杆和末端动平台，其中：若干碳纤维连杆首尾转动连接形成平行四边形框架并通过连杆驱动机构的输出端驱动碳纤维连杆的位移，末端动平台与直线驱动机构通过弹性细杆相连并实现竖直方向上的移动，弹性细杆与至少一根碳纤维连杆活动连接，通过连杆驱动机构输出动力调整平行四边形框架形状，实现末端动平台在水平方向上的移动。
所述的平行四边形框架为四根碳纤维连杆首尾转动连接形成或三根碳纤维连杆首尾转动连接形成且一端固定设置。
所述的直线驱动机构包括：导轨、滑块、滚珠丝杆和T字形连接件，其中：滚珠丝杆、导轨和滑块组成直线运动副并由直线驱动电机驱动，滑块通过T字形连接件与弹性细杆相连以实现弹性细杆的直线驱动。
所述的连杆驱动机构包括依次相连的谐波减速器、转动驱动杆、平行四边形连杆和L型转轴，其中：转动驱动杆、平行四边形连杆和L型转轴组成转动副通过谐波减速器与转动驱动电机连接以实现框架的转动驱动。
所述的末端动平台上进一步设有定位机构。
技术效果
与现有技术相比，本发明同时具有较强的保护越障性能以及顺应性。当运动过程中遇到障碍物时可通过弹性形变实现越障，使其在作业过程中完成取置任务的同时，提高生产安全性，为人机交互提供设备支持；机构的末端具有一定的自适应能力，可在装配过程存在偏差时，通过其结构顺应性完成装配作业。
附图说明
图1为本发明的初始状态结构图；
图2为本发明的运动状态结构图；
图3为直线驱动的结构图；
图4为平行四边形驱动的结构图；
图中：直线驱动机构1、固定平台2、连杆驱动机构3、碳纤维连杆4、转动关节5、紧固螺钉6、气动吸盘7、末端动平台8、直线轴承9、弹性细杆10、直线驱动电机11、导轨固定支座12、导轨13、滑块14、滚珠丝杆15、T字形连接件16、转动驱动电机17、谐波减速器18、减速器支座19、转动驱动杆20、平行四边形连杆21、L型转轴22。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实施例包括：直线驱动机构1、连杆驱动机构3、碳纤维连杆4、末端动平台8、弹性细杆10和作为抓取端的气动吸盘7，其中：直线驱动机构1和连杆驱动机构3均固定于固定平台2上，连杆驱动机构3的输出端、碳纤维连杆4和转动关节5相连而形成平行四边形框架，弹性细杆10的两端分别与直线驱动机构1和末端动平台8相连，气动吸盘7通过末端动平台8与弹性细杆10连接。
所述的弹性细杆10通过紧固螺钉6与末端动平台8连接。
所述的碳纤维连杆4和转动关节5通过直线轴承9连接。
如图3所示，所述的直线驱动机构1包括：导轨13、滑块14、滚珠丝杆15和T字形连接件16，其中：导轨13、滑块14和滚珠丝杆15组成直线运动副并由直线驱动电机11驱动，滑块14通过T字形连接件16与弹性细杆10相连以实现弹性细杆10的直线驱动。
所述的导轨13固定于导轨固定支座12上。
如图4所示，所述的连杆驱动机构3包括依次相连的谐波减速器18、转动驱动杆20、平行四边形连杆21和L型转轴22，其中：转动驱动杆20、平行四边形连杆21和L型转轴22组成转动副通过谐波减速器18与转动驱动电机17连接以实现框架的转动驱动。
所述的谐波减速器18连有减速器支座19，该支座固定于固定平台2上。
本发明首先通过控制连杆驱动机构3运动使弹性细杆10发生变形，进而控制末端动平台8实现水平运动；然后通过控制直线驱动机构1运动使弹性细杆10产生竖直方向移动，进而控制末端动平台8实现竖直运动；当安装在末端动平台8上的气动吸盘7接触到所要抓取的物件时，通过控制吸盘，可实现对物件的吸附，然后通过控制直线驱动机构1运动使弹性细杆10产生竖直方向移动，进而实现抓取操作。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (5)

1.一种两自由度平面柔性取置机构，其特征在于，包括：直线驱动机构、连杆驱动机构、碳纤维连杆和末端动平台，其中：若干碳纤维连杆首尾转动连接形成平行四边形框架并通过连杆驱动机构的输出端驱动碳纤维连杆的位移，末端动平台与直线驱动机构通过弹性细杆相连并实现竖直方向上的移动，弹性细杆与至少一根碳纤维连杆活动连接，通过连杆驱动机构输出动力调整平行四边形框架形状，实现末端动平台在水平方向上的移动。
2.根据权利要求1所述的两自由度平面柔性取置机构，其特征是，所述的平行四边形框架为四根碳纤维连杆首尾转动连接形成或三根碳纤维连杆首尾转动连接形成且一端固定设置。
3.根据权利要求1所述的两自由度平面柔性取置机构，其特征是，所述的直线驱动机构包括：导轨、滑块、滚珠丝杆和T字形连接件，其中：滚珠丝杆、导轨和滑块组成直线运动副并由直线驱动电机驱动，滑块通过T字形连接件与弹性细杆相连以实现弹性细杆的直线驱动。
4.根据权利要求1所述的两自由度平面柔性取置机构，其特征是，所述的连杆驱动机构包括依次相连的谐波减速器、转动驱动杆、平行四边形连杆和L型转轴，其中：转动驱动杆、平行四边形连杆和L型转轴组成转动副通过谐波减速器与转动驱动电机连接以实现框架的转动驱动。
5.根据权利要求1所述的两自由度平面柔性取置机构，其特征是，所述的末端动平台上进一步设有定位机构。
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