CN110524513B - 一种两轴并联翻转抓取机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种两轴并联翻转抓取机器人，包括支撑座、主动臂、从动臂、末端执行器、驱动电机，在支撑座上安装一对主动臂，主动臂均连接一从动臂，从动臂下端共同连接于末端执行器，末端执行器包括动平台及夹爪；其技术特点在于：还包括抓取机构，该抓取机构包括抓取电机、抓取连杆机构、抓取连杆，抓取电机安装于所述支撑座上，抓取电机驱动所述抓取连杆机构的主动端，抓取连杆机构的从动端驱动所述抓取连杆，该抓取连杆带动末端执行器的夹爪进行抓取动作或释放动作。本发明从根本上解决了机器人在第三自由度上运动的问题。
Description
技术领域
本发明属抓取机器人技术领域，涉及两轴并联抓取机器人，尤其是一种两轴并联翻转抓取机器人。
背景技术
目前,随着工业机器人在各个领域的广泛推广与工业机器人制造企业的不断努力，工业机器人在食品、药品、3C电子及航空航天等有高标准要求的科技领域均获得越来越多的认同与应用。并联机器人在工业机器人中具有刚度高、速度快、柔性强、重量轻等特点。
现有的两轴并联机器人因结构限制只能在平面两个自由度上进行移动，运动方式单一，一般只用于末端码垛工艺上。因此为了使机器人能在第三自由度上移动,大部分都是在末端执行器上加电机驱动或者采用气压驱动方式。但在末端执行上采用常规的驱动方式，务必会对动平台最大负载产生影响，在一些高速场合因动平台自重过大而产生不可控的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、承载能力大、润滑好磨损小且易于加工制造的两轴并联翻转抓取机器人。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种两轴并联翻转抓取机器人，包括支撑座、主动臂、从动臂、末端执行器、驱动电机，在支撑座上安装一对主动臂，主动臂均连接一从动臂，从动臂下端共同连接于末端执行器，末端执行器包括动平台及夹爪；所述两轴并联翻转抓取机器人还包括抓取机构，该抓取机构包括抓取电机、抓取连杆机构、抓取连杆，抓取电机安装于所述支撑座上，抓取电机驱动所述抓取连杆机构的主动端，抓取连杆机构的从动端驱动所述抓取连杆，该抓取连杆带动末端执行器的夹爪进行抓取动作或释放动作。
而且，所述两轴并联翻转抓取机器人还包括翻转机构，该翻转机构包括翻转电机、翻转连杆机构、翻转连杆，翻转电机安装于所述支撑座上，翻转电机驱动所述翻转连杆机构的主动端，翻转连杆机构的从动端驱动所述翻转连杆，该翻转连杆带动末端执行器进行翻转动作。
而且，所述抓取连杆机构包括依次连接的第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二连杆及第二摇杆，所述第一摇杆中部转动安装于一个主动臂及从动臂的连接轴部，第一摇杆的两端分别与所述第一连杆、第二连杆转动安装，所述第二摇杆的中部转动安装于两个从动臂的连接轴部，第二摇杆的两端分别与第二连杆及抓取连杆的一端转动安装。
而且，所述翻转连杆机构包括依次连接的第二曲柄、第三连杆、第三摇杆、第四连杆，所述第三摇杆的中部转动安装于所述主动臂及从动臂的连接轴部，第三摇杆的两端分别与所述第三连杆、第四连杆转动安装，所述第四连杆的下端转动连接翻转连杆一端，该翻转连杆的另一端与固装在末端执行器的动平台上部的安装轴固定安装，翻转连杆摆动通过安装轴带动动平台翻转。
而且，所述夹爪包括转动安装于动平台上的主动夹臂、从动夹臂、夹爪主动连杆和夹爪从动连杆；所述主动夹臂的上端与夹爪主动连杆相连接，所述从动夹臂上端与夹爪从动连杆相连接；该夹爪主动连杆和夹爪从动连杆之间通过螺钉安装在一起，所述夹爪主动连杆的上端与所述抓取连杆的下端转动安装。
本发明的优点和积极效果是：
本发明重新对现有的两轴并联机器人的整体结构进行整合，使其末端执行器能完成翻转和抓取功能，翻转和抓取功能采取平面多连杆设计，从根本上解决了机器人在第三自由度上运动的问题，连杆机构不仅在结构上有承载能力较大、润滑好、磨损小、加工制造容易，而且连杆机构的低副是几何封闭，对保证工作的可靠性有很大的帮助。采用本发明在机器人负载的方面相比之前可以提升20％，而且在没有线材对末端执行器的影响。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的抓取机构示意图；
图3为本发明的翻转机构示意图；
图4为本发明的夹爪结构示意图；
图5为本发明的翻转机构、抓取结构和夹爪的连接结构剖视图；
附图标记说明
图1中：1-主动臂；2-从动臂；3-末端执行器；4-抓取机构；5-翻转机构；6-支撑座；
图2中：4-1-第一曲柄、4-2-第一连杆、4-3-第一摇杆、4-4-第二连杆；4-5-鱼眼轴承；4-6-第二摇杆，4-7-抓取连杆；4-8-抓取电机；
图3中：5-1-第二曲柄、5-2-第三连杆、5-3-第三摇杆、5-4-第四连杆；5-5-翻转连杆；5-6-翻转电机；
图4中：3-1-动平台；3-2-夹爪；3-2-1-主动夹臂；3-2-2-从动夹臂；3-2-3-螺钉；3-2-4-夹爪主动连杆；3-2-5-夹爪从动连杆；
图5中：7-固装在末端执行器的动平台上部的安装轴；8-两个从动臂下端的连接座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
一种两轴并联翻转抓取机器人，如图1至图5所示，包括支撑座、主动臂、从动臂、末端执行器、驱动电机、抓取机构和翻转机构，在支撑座上安装一对主动臂，主动臂均连接一从动臂，从动臂下端共同连接于末端执行器，末端执行器包括动平台及活动安装在动平台下方的夹爪；
所述两轴并联翻转抓取机器人还包括抓取机构，该抓取机构包括抓取电机、抓取连杆机构、抓取连杆，抓取电机安装于所述支撑座上，抓取电机驱动所述抓取连杆机构的主动端，抓取连杆机构的从动端驱动所述抓取连杆，该抓取连杆带动末端执行器的夹爪进行抓取动作或释放动作。
所述抓取连杆机构包括依次连接的第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二连杆及第二摇杆，所述第一摇杆中部转动安装于一个主动臂及从动臂的连接轴部，第一摇杆的两端分别与所述第一连杆、第二连杆转动安装，所述第二摇杆的中部转动安装于两个从动臂的连接轴部，第二摇杆的两端分别与第二连杆及抓取连杆的一端转动安装。
在本实施例中，所述第一摇杆和第二摇杆均采用直角转向连杆(直角弯)结构，该直角转向连杆包括两个运动端和单个直角固定端，所述第一摇杆的直角固定端安装在主动臂和从动臂连接轴部；所述第二摇杆的直角固定端安装在两个从动臂的连接轴部；
在本实施例中，所述夹爪包括转动安装于动平台上的主动夹臂、从动夹臂、夹爪主动连杆和夹爪从动连杆；所述主动夹臂的上端与夹爪主动连杆相连接，所述从动夹臂上端与夹爪从动连杆相连接；该夹爪主动连杆和夹爪从动连杆之间通过螺钉(塞打螺钉)安装在一起，动平台与夹爪主动连杆和夹爪从动连杆之间通过销轴固定在一起；所述夹爪主动连杆的上端与所述抓取连杆的下端转动安装，当抓取连杆产生拉伸运动时，带动末端执行器夹爪作张紧运动。
其运动过程为：通过翻转机构带动抓取连杆拉伸从而带动夹爪主动连杆上下往复运动(夹爪主动连杆向上对应主动夹臂往上运动，实现加紧的动作；反之，夹爪主动连杆向下为释放的动作)。
在本实施例中，所述第一连杆、第二连杆均为碳杆且连接处均采用塞打螺钉固定，所述第一连杆和第二连杆的两端分别安装有鱼眼轴承。
采用鱼眼轴承的好处是在摆动运动中，也可以做一定角度内的倾斜运动，在某些极限点位可以避免机构出现死点现象。
本发明的抓取机构的工作原理是：
抓取电机带动第一曲柄回转使第一摇杆产生转动从而带动下端第二摇杆运动使抓取连杆产生拉伸运动，从而带动末端执行器夹爪作张紧运动。
其中，第一曲柄为原动件，第一遥杆和第二摇杆只能做往复摆动运动；
其运动过程为：第一曲柄顺时针运动通过第一连杆带动第一摇杆做顺时针向下运动，通过直角弯(换向特性)使第一摇杆带动第二连杆做顺时针向上运动，第二连杆带动第二摇杆做顺时针向上运动，通过直角弯使第二摇杆带动抓取连杆顺时针向下运动。至此，末端执行器完成抓取运动中释放动作、其抓取的动作为第一曲柄逆时针运动，剩余步骤均为上述相反运动。
所述两轴并联翻转抓取机器人还包括翻转机构，该翻转机构包括翻转电机、翻转连杆机构、翻转连杆，翻转电机安装于所述支撑座上，翻转电机驱动所述翻转连杆机构的主动端，翻转连杆机构的从动端驱动所述翻转连杆，该翻转连杆带动末端执行器进行翻转动作。
在本实施例中，所述翻转连杆机构包括依次连接的第二曲柄、第三连杆、第三摇杆、第四连杆，所述第三摇杆的中部转动安装于所述主动臂及从动臂的连接轴部，第三摇杆的两端分别与所述第三连杆、第四连杆转动安装，所述第四连杆的下端转动连接翻转连杆一端，该翻转连杆的另一端与固装在末端执行器的动平台上部的安装轴固定安装，翻转连杆摆动通过安装轴带动动平台翻转。
所述两个从动臂下端均固装有连接座，该两个连接座均套装在所述安装轴上。
所述安装轴和动平台之间靠销孔固定(销孔在图中未指示是中间空白竖孔处)。销孔的左侧为抓取机构的第二摇杆(直角弯固定处)，右侧为翻转连杆。其中，翻转连杆(安装方式为螺钉连接直接锁紧在安装轴上)。进而能够保证翻转连杆的转动可以带动动平台的转动。
本发明的翻转机构的工作原理是：
翻转电机带动翻转连杆回转使第三摇杆(直角弯)产生转动从而带动下端翻转连杆产生运动，带动动平台上的安装轴(即夹爪的主轴)产生回转运动从而实现末端执行器的翻转运动。
其中，所述翻转连杆的上端转动连接在第四连杆的下端，该翻转连杆的下端固定安装在末端执行器的动平台上部的安装轴上，该动平台上部的安装轴通过轴座固装在动平台的上端面上。
其动过程是：翻转连杆杆绕着平台上部安装轴旋转从而带动夹爪(末端执行器)做旋转运动(立瓶运动)。
需要强调的是，本发明所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本发明保护的范围。
Claims (1)
1.一种两轴并联翻转抓取机器人，包括支撑座、主动臂、从动臂、末端执行器、驱动电机，在支撑座上安装一对主动臂，主动臂均连接一从动臂，从动臂下端共同连接于末端执行器，末端执行器包括动平台及夹爪，其特征在于：还包括抓取机构，该抓取机构包括抓取电机、抓取连杆机构、抓取连杆，抓取电机安装于所述支撑座上，抓取电机驱动所述抓取连杆机构的主动端，抓取连杆机构的从动端驱动所述抓取连杆，该抓取连杆带动末端执行器的夹爪进行抓取动作或释放动作；
所述抓取连杆机构包括依次连接的第一曲柄、第一连杆、第一摇杆、第二连杆及第二摇杆，所述第一摇杆中部转动安装于一个主动臂及从动臂的连接轴部，第一摇杆的两端分别与所述第一连杆、第二连杆转动安装，所述第二摇杆的中部转动安装于两个从动臂的连接轴部，第二摇杆的两端分别与第二连杆及抓取连杆的一端转动安装；
还包括翻转机构，该翻转机构包括翻转电机、翻转连杆机构、翻转连杆，翻转电机安装于所述支撑座上，翻转电机驱动所述翻转连杆机构的主动端，翻转连杆机构的从动端驱动所述翻转连杆，该翻转连杆带动末端执行器进行翻转动作；
所述夹爪包括转动安装于动平台上的主动夹臂、从动夹臂、夹爪主动连杆和夹爪从动连杆；所述主动夹臂的上端与夹爪主动连杆相连接，所述从动夹臂上端与夹爪从动连杆相连接；该夹爪主动连杆和夹爪从动连杆之间通过螺钉安装在一起，所述夹爪主动连杆的上端与所述抓取连杆的下端转动安装；
所述翻转连杆机构包括依次连接的第二曲柄、第三连杆、第三摇杆、第四连杆，所述第三摇杆的中部转动安装于所述主动臂及从动臂的连接轴部，第三摇杆的两端分别与所述第三连杆、第四连杆转动安装，所述第四连杆的下端转动连接翻转连杆一端，该翻转连杆的另一端与固装在末端执行器的动平台上部的安装轴固定安装，翻转连杆摆动通过安装轴带动动平台翻转。
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