CN110394777A - 一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，包括龙门架、设置在龙门架上端滑道上的可沿滑道直线运动的横轨、设置在横轨中可沿横轨直线运动的吊架一、设置在吊架一内且可相对吊架一竖直运动的吊架二、设置在吊架二下端的旋转轴、与旋转轴下端连接的并联机械手，旋转轴由驱动机构驱动。本发明由于采用了并联结构，其刚度大大提高，采用一大一小两个手爪，抓取时小的手爪可以嵌入大手爪里，保证回收模型时不会发生掉落现象，连接部件多采用铰链结构，结构紧凑。

Description

一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人
技术领域
本发明涉及一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，涉及机构运动学与动力学，应用于模型回收领域。
背景技术
并联机器人是机器人技术的一个重要组成部分，并联机器人的运动由多条支链共同承担，刚度较高，且灵活性好。并联抓取机器人充分利用了并联结构的优势，机器人的驱动部件产生初始运动之后，通过运动副的各种组合和布置形式，将初始运动复杂化，形成并联机器人的工作空间，运动链的末端接手爪即可实现手爪位姿的多样化。
由于并联抓取机器人整体较小，在用于大范围作业时需要一些机构配合来实现机器人整体的大幅度运动，目前多使用龙门架。
发明内容
本发明的目的是为了解决模型回收问题而提供一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人。
本发明的目的是这样实现的：包括龙门架、设置在龙门架上端滑道上的可沿滑道直线运动的横轨、设置在横轨中可沿横轨直线运动的吊架一、设置在吊架一内且可相对吊架一竖直运动的吊架二、设置在吊架二下端的旋转轴、与旋转轴下端连接的并联机械手，旋转轴由驱动机构驱动。
本发明还包括这样一些结构特征：
1.所述并联机械手包括与旋转轴下端连接的底盘、设置在底盘上的四个电动推杆、分别与四个电动推杆输出端铰接的四个连杆、分别与四个连杆两两铰接的两个手爪盘、设置在两个手爪盘上的两个手爪，两个手爪盘通过轴连接，轴设置在十字件中，十字件设置在连接件中，连接件设置在长轴端部，长轴设置在底盘上。
2.连杆与电动推杆输出端为球铰接、与手爪盘为虎克铰。
3.四个电推杆的轴线与底盘的交点和底盘的几何中心构成两个等边三角形，四个球铰的中心位于同一水平面时与该水平面与底盘轴线的交点构成两个等边三角形。
4.两个手爪的大小不相等。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明采用龙门架、横轨和伸缩吊架来实现并联抓取机械手的大幅运动，通过旋转短轴调整机械手的姿态。在机械手内部则通过一系列的运动副将电推杆的初始运动传递到通过中间轴连接的两个手爪盘上，通过控制手抓盘的运动来控制固接其上的两个手爪的开合。本发明由于采用了并联结构，其刚度大大提高，采用一大一小两个手爪，抓取时小的手爪可以嵌入大手爪里，保证回收模型时不会发生掉落现象，连接部件多采用铰链结构，结构紧凑。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是所用并联抓取机械手的结构示意图。
图3是球铰的结构示意图。
图4是球铰的爆炸视图。
图5是抓取部分示意图。
图6是抓取部分在另一个方向的示意图。
图7是手抓盘接合处所用十字连接件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明的并联抓取机器人包含龙门架1，一条横轨2，两个吊架34，一个旋转轴5，一个并联机械手6。旋转轴5与并联机械手6通过法兰连接。底盘7上的四个电推杆8、9、10、11，由四个电机12、13、14、15驱动，四个竖直布置的电推杆的轴线与底盘的交点和底盘的几何中心构成两个等边三角形，通过四个连接件16、17、18、19和四个销轴20、21、22、23与四个连杆20、21、22、23铰接，长轴28与底盘构成移动副，四个连杆通过四个组合铰链球铰29、30、31、32与两个手爪盘3334连接，四个球铰的中心位于同一水平面时与该水平面与底盘轴线的交点构成两个等边三角形，两个手爪盘通过十字件35、长轴28上固接的连接件36、轴37相接，两个手爪盘上固接两个手爪38、39。
球铰29、30、31、32采用组合铰链的形式，连接件40通过十字连接件41与短轴42上的连接部分铰接，短轴42用端盖43与44以及内部的轴承45、46固定，组合铰链的两端分别用法兰与手爪盘和连杆固接。
本发明是一种多自由度并联结构的抓取型机器人，如图1所示，横轨2可以在龙门架1上做直线运动，横轨2加工出两条工字轨道，吊架一3可以沿着这两条工字轨道做直线运动，吊架4又可以相对于吊架3在竖直方向做直线运动，吊架4下方的旋转轴5使并联抓取机械手6可以相对于吊架4做旋转运动。
如图2所示，在并联抓取机械手内部，底盘7上固接有由四个电推杆8,9,10,11和四个电机12,13,14,15构成的四个电推装置，产生四个竖直方向上的驱动。四个电推杆与与四个连杆24,25,26,27用四个连接件16,17,18,19与四个销轴20,21,22,23连接，形成四个转动副，来实现四个俯仰运动。
四个连杆24,25,26,27的运动通过四个球铰29,30,31,32传递到两个手爪盘33,34。长轴28可沿着底盘的轴线做竖直方向上的移动，通过十字连接件35、长轴上固接的叉形连接件36、轴37与两个手爪盘相接。在连接部位，手爪盘33,34可以视为一个叉形零件，与十字连接件35、连接件36和轴37构成一个虎克铰，图7所示为连接部位处的十字连接件的结构示意图，与常用的十字连接件不同的是，该十字连接件其中一个方向上加工出通孔，与轴37配合形成一个移动副，轴37可在其中自由移动，手爪38,39分别固接于两个手爪盘。上述一系列的构件和运动副与连杆的俯仰运动共同实现手爪盘即手爪的开合和向各个方向的偏移。
综上，一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，隶属于机器人手领域，它主要由三部分组成，即龙门架、构型为吊架的升降装置和用于抓取模型的并联机械手。龙门架为方形结构，布设有两路相互垂直的轨道，用于在两个方向上大幅度的调整机械手的工作位置；吊架式的升降装置则用于调整机械手在竖直方向的位置，升降装置末端与机械手的连接处增设一个转动副用于调整机械手的姿态；用于抓取模型的并联机械手由四个附带电机的电推杆产生沿着竖直方向的升降运动，四个连杆与电推杆相接处设有一个转动副主要用于实现机械手的俯仰运动，位于中心的移动杆末端的虎克铰与四个球铰则负责实现抓取位置的微调和手爪的开合，一对手爪则用于抓取模型。该机械手的工作空间大，可达范围广，灵活性好，动态性能好。

Claims (5)

1.一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，其特征在于：包括龙门架、设置在龙门架上端滑道上的可沿滑道直线运动的横轨、设置在横轨中可沿横轨直线运动的吊架一、设置在吊架一内且可相对吊架一竖直运动的吊架二、设置在吊架二下端的旋转轴、与旋转轴下端连接的并联机械手，旋转轴由驱动机构驱动。
2.根据权利要求1所述的一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，其特征在于：所述并联机械手包括与旋转轴下端连接的底盘、设置在底盘上的四个电动推杆、分别与四个电动推杆输出端铰接的四个连杆、分别与四个连杆两两铰接的两个手爪盘、设置在两个手爪盘上的两个手爪，两个手爪盘通过轴连接，轴设置在十字件中，十字件设置在连接件中，连接件设置在长轴端部，长轴设置在底盘上。
3.根据权利要求2所述的一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，其特征在于：连杆与电动推杆输出端为球铰接、与手爪盘为虎克铰。
4.根据权利要求3所述的一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，其特征在于：四个电推杆的轴线与底盘的交点和底盘的几何中心构成两个等边三角形，四个球铰的中心位于同一水平面时与该水平面与底盘轴线的交点构成两个等边三角形。
5.根据权利要求2或3或4所述的一种用于模型回收的多自由度并联抓取机器人，其特征在于：两个手爪的大小不相等。
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