CN111615441B - 带有输入装置的Delta机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有输入装置的Delta机器人，具有机器人基座、可在空间中定位的末端执行器承载件和三个将末端执行器承载件与机器人基座连接的平行四边形关节机构，平行四边形关节机构被设计为，在保持末端执行器承载件在空间中相对于机器人基座的方向的情况下，可调节地连接末端执行器承载件，每个平行四边形关节机构可借助马达驱动地调节，以便自动地移动末端执行器承载件，每个马达可借助制动器制动，以便自动地停止末端执行器承载件和/或将末端执行器承载件保持在其当前位置，末端执行器承载件具有至少一个输入装置，其与制动器控制技术地连接并被设计为，在输入装置的被致动的开关状态下释放制动器，使得可手动调节末端执行器承载件。

Description

带有输入装置的Delta机器人

技术领域

本发明涉及一种Delta机器人，其具有机器人基座，在空间中可定位的末端执行器承载件，和将末端执行器承载件连接到机器人基座的三个平行四边形关节机构，该平行四边形关节机构被设计为，在保持末端执行器承载件在空间中相对于机器人基座的方向的情况下，可调节地连接末端执行器承载件，在此，每个平行四边形关节机构可通过马达驱动地调节，以便自动地移动末端执行器承载件，其中，每个马达可通过制动器来制动，以便自动地停止末端执行器承载件和/或将末端执行器承载件保持在其当前位置。

背景技术

由专利文献DE69930009T2已知一种Delta机器人，其中，将可移动的元件相对于固定的元件进行定位。三个驱动装置分别驱动它们自己的连接装置，该连接装置布置在固定元件与可移动元件之间。连接装置可以包括布置在多关节系统中的杆，其中，关节可以包括球节。

发明内容

本发明的目的在于提出一种Delta机器人，其在手动引导运行中能够以简单的方式进行调节。

根据本发明的目的通过一种Delta机器人来实现，其具有机器人基座，在空间中可定位的末端执行器承载件，和将末端执行器承载件连接到机器人基座连接的三个平行四边形关节机构，该平行四边形关节机构被设计为，在保持末端执行器承载件在空间中相对于机器人基座的方向的情况下，可调节地连接末端执行器承载件，其中，每个平行四边形关节机构可通过马达被驱动地调节，以便自动地移动末端执行器承载件，其中，每个马达可通过制动器来制动，以便自动地停止末端执行器承载件和/或将末端执行器承载件保持在其当前位置，并且其中，末端执行器承载件具有至少一个输入装置，该输入装置被控制技术地连接到制动器并且被设计为，在输入装置的被致动的开关状态下释放制动器，以便能够手动地调节末端执行器承载件。

在本发明的范围内，马达可以特别是由电动马达构成，或者可以由包括电动马达和至少一个传动装置的电驱动器构成。在本发明的范围内，每个马达，特别是非电动马达，均可以构成一包括马达和传动装置的驱动单元。每个马达或者每个包括马达和传动装置的驱动器均可以构成一驱动单元，该驱动单元还直接具有制动器。但是，必要时也可以将各自配属的制动器与驱动单元分开地布置，在相应的传动系内部的任意位置上，该位置将马达与各自配属的平行四边形关节机构可驱动地连接。

每个平行四边形关节机构均可具有一个可枢转地安装在机器人基座上的杠杆，这些杠杆可以分别通过一马达围绕枢转轴线自动地枢转。在杠杆的远端侧端部上布置有两个彼此间隔开的轴承，分别有一平行四边形杆以其各自的近端侧端部铰接地安装在轴承上。这两个平行四边形杆始终彼此平行地延伸，并通过其远端侧端部联接在末端执行器承载件上的两个彼此间隔开的轴承上，并且更确切地说，由于末端执行器承载件是通过这三个平行四边形关节机构联接在机器人基座上，因此只能在三个空间方向上被重新定位，即，是可移动的或可调节的，并且在此始终保持其在空间中的三个方向。在板状机器人基座和板状末端执行器承载件的情况下，末端执行器承载件在空间中始终平行于机器人基座定向地运动。为此，特别是可以设置三个平行四边形关节机构，它们在机器人基座上彼此错开120度地布置。就此而言，这三个平行四边形关节机构或者说安装在机器人基座上的杠杆均可以被通过马达围绕枢转轴线可自动枢转地安装，所述枢转轴线分别与相邻平行四边形关节机构或者相邻杠杆的枢转轴线成120度地定向。例如在专利文献EP0250470B1中公开了相应的平行四边形关节机构以及特别是相应的示例性Delta机器人。可以将与平行四边形关节机构的杆联接的一个、多个或所有的关节设计为球节。

在一个特定的实施例的情况下，Delta机器人可以具有机器人基座，该机器人基座包括底板，在底板上设置三个沿周向以120度角均匀分布并且彼此错开的转动轴承，这些转动轴承各自具有一特别是水平延伸的转动轴线。在每个转动轴承上可枢转地安装有一杠杆。杠杆可以由配属的、特别是电动的马达驱动地上下枢转。就此而言，每个杠杆的相应的近端侧端部是围绕相应的转动轴承的转动轴线可枢转地安装在底板上。在各个杠杆的各自的远端侧端部上设置有以固定的距离彼此间隔开的球头。在各个球头上安装有相应的平行四边形关节机构的杆。为此，每个杆均具有一近端侧的杆端部，该近端侧的杆端部具有球窝，该球窝与杠杆的各自配属的球头一起构成球节。在杆的远端侧的杆端部上，各个平行四边形关节机构的杆分别具有另一球窝。在这些另外的球窝中安装有另外的球头，这些球头又固定地连接到末端执行器承载件。末端执行器承载件的两个彼此对应的球头彼此间以固定的距离布置，以确保每个平行四边形关节机构的两个杆的平行性。

通过使末端执行器承载件具有至少一个输入装置，该输入装置被控制技术地连接到制动器并且被设计为，在输入装置的被致动的开关状态下释放制动器，以便能够手动地调节末端执行器承载件，从而提供了一种Delta机器人，该Delta机器人可以在手动引导运行中被简单地调节。

通过将输入装置(该输入装置可以是制动打开按键)定位在Delta机器人的末端执行器承载件上，使得操作人员始终能够伸手碰到该输入装置。在输入装置被致动时，人们想要移动的、由末端执行器保持的构件可以直接保持在手中，在此，可以同时用手够到输入装置。因此，机器人法兰，即末端执行器承载件可以用手轻松、直观且精确地定位。末端执行器承载件也可以称为平行板。

制动器可以被设计为电动的制动器，至少一个输入装置在此可以是电动的输入装置，并且该输入装置可以通过电导线连接到制动器。

输入装置可以被设计为例如按键、压力开关或控制摇杆。

所述至少一个输入装置可以直接电连接到制动器，特别是绕过Delta机器人的机器人控制器。

马达的制动器可以通过以下方式连接到机器人控制器：即，可以通过机器人控制器的控制信号选择性地打开或关闭制动器，在此，将输入装置连接到机器人控制器，并将机器人控制器设计为，根据输入装置的开关状态来打开或关闭制动器。

马达可以相应地具有电执行器，特别是电磁执行器，所述执行器被相应地设计为致动相应马达的制动器，更确切地说是在执行器处于通电状态时打开制动器，并在执行器处于未通电状态时关闭制动器，并且输入装置被构造和设计为，在其被致动时对执行器通电，以打开制动器。

在这种情况下，执行器的通电状态意味着，在该状态下向执行器供应电能，其中，电能在此将执行器保持在被致动的状态下，以便打开制动器或保持制动器打开。

在这种情况下，执行器的未通电状态意味着，在该状态下中断对执行器的电能供应，在此，由于缺少能量供应，执行器不再能够将制动器保持在执行器的使制动器打开的致动状态下，由此使得执行器脱离，即，执行器自动进入到使制动器关闭的另一状态中。执行器例如可以包括起重磁铁(Hubmagnet)。

马达可以相应地具有电执行器，特别是电磁执行器，所述执行器被相应地设计为致动相应马达的制动器，更确切地说是在执行器处于通电状态时关闭制动器，并在执行器处于未通电状态时打开制动器，并且输入装置被构造和设计为，在其被致动时中断对执行器的电力供应，以打开制动器。

在这种情况下，执行器的通电状态意味着，在该状态下向执行器供应电能，其中，电能在此将执行器保持在被致动的状态下，以便关闭制动器或保持制动器关闭。

在这种情况下，执行器的未通电状态意味着，在该状态下中断对执行器的电能供应，在此，由于缺少能量供应，执行器不再能够将制动器保持在执行器的使制动器关闭的致动状态下，由此使得执行器脱离，即，执行器自动进入到使制动器打开的另一状态中。执行器例如可以包括起重磁铁。

末端执行器承载件可以具有带有中空内腔的壳体，并且在此，所述至少一个输入装置可以在末端执行器承载件的壳体的中空内腔的内部被电接触。

在该至少一个输入装置上可以连接有电导线，该电导线穿过在末端执行器承载件的壳体上形成的导线通道从壳体的内腔被引出到末端执行器承载件的壳体的外部。电导线可以在壳体外部沿着平行四边形杆之一沿着Delta机器人的基座被引导。

末端执行器承载件可以具有至少两个或至少三个输入装置，并且可以将多个输入装置控制技术地连接到Delta机器人的分析装置，使得可以根据相应的至少两个或至少三个输入装置的致动或未致动来实现两种以上的开关状态，以便除了操控制动器之外还能够确定额外的控制状态。

末端执行器承载件可以在相邻的平行四边形关节机构的每两个轴承部分之间具有孔，特别是螺纹孔，该孔被设计用于可选地固定输入装置、拉力消除护套或调节装置。

通过Delta机器人的三个臂的这种典型布置，在壳体上产生了三个区域或者表面，可以为它们分配功能。例如，一个区域可以用于连接电缆，而另一个区域可以用于安置输入装置，例如制动器打开按钮。可以利用相应设计的软件来扩展制动器打开按钮的功能。还可以使用更多数量的输入装置，例如按键。对单个的点、运动或者整个程序的示教通常可以在手动引导运行中进行。

附图说明

在下面的附图说明中将参照附图对本发明的具体实施例进行详细说明。该示例性实施例的具体特征必要时还可以单独地或组合地视为本发明的一般性特征，而与其在本文中在哪里被提及无关。其中：

图1示出了示例性Delta机器人的透视图，

图2示出了根据图1的示例性Delta机器人在末端执行器承载件的区域中的局部放大视图，该末端执行器承载件根据本发明具有至少一个输入装置，和

图3示出了穿过根据图2的末端执行器承载件的剖视图。

具体实施方式

图1示出了一种Delta机器人1，其具有机器人基座2，在空间中可定位的末端执行器承载件3和将末端执行器承载件3连接到机器人基座1的三个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3，该平行四边形关节机构被设计为，在保持末端执行器承载件3在空间中相对于机器人基座2的方向的情况下，可调节地连接到末端执行器承载件3，其中，每个平行四边形关节机构4.1，4.2，4.3均可通过一马达M1、M2、M3驱动地调节，以便自动地移动末端执行器承载件3，并且平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3具有杆5，这些杆借助于球节6集成在Delta机器人1的关节结构中。三个马达M1、M2、M3各自具有一制动器B1、B2、B3。

每个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3可以具有可枢转地安装在机器人基座2上的杠杆7，该杠杆可以分别通过一马达M1、M2、M3自动地围绕枢转轴线枢转。在每个杠杆7的远端侧端部上布置有两个彼此间隔开的轴承，在每个轴承上分别有一平行四边形杆5a以其各自的近端侧端部铰接地安装。每两个平行四边形杆5a始终彼此平行地延伸，并通过其远端侧端部联接在末端执行器承载件3的两个彼此间隔开的轴承上，并且更确切地说，由于末端执行器承载件3是通过三个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3联接在机器人基座2上，因此只能在三个空间方向上被重新定位，即，是可移动的或可调节的，并且在此始终保持其在空间中的三个方向。在板状机器人基座2和板状末端执行器承载件3的情况下，末端执行器承载件3在空间中始终平行于机器人基座2定向地运动。为此，特别是可以设置三个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3，它们在机器人基座2上彼此错开120度地布置。就此而言，这三个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3或者说安装在机器人基座2上的杠杆7均可以被通过一马达M1、M2、M3围绕枢转轴线可自动枢转地安装，所述枢转轴线分别与相邻平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3或相邻杠杆7的枢转轴线成120度地定向。

在本实施例的情况下，Delta机器人1具有机器人基座2，该机器人基座包括底板2a，在该底板上设置三个沿周向以120度角均匀分布并且彼此错开的转动轴承8，这些转动轴承各自具有一特别是水平延伸的转动轴线。在每个转动轴承8上可枢转地安装有一杠杆7。杠杆7可以通过所配属的、特别是电动的马达M1、M2、M3驱动地上下枢转。就此而言，每个杠杆7的相应的近端侧端部是围绕相应的转动轴承8的转动轴线可枢转地安装在底板2a上。在各个杠杆7的各自的远端侧端部上设置有以固定的距离彼此间隔开的球头。在各个球头上安装有相应的平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3的杆5。为此，每个杆5均具有一近端侧的杆端部，该近端侧的杆端部具有球窝，该球窝与杠杆7的各自配属的球头一起构成球节6。在其远端侧的杆端部上，各个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3的杆5分别具有另一球窝。在这些另外的球窝中安装有另外的球头，这些球头又固定地连接到末端执行器承载件3。末端执行器承载件3的两个彼此对应的球头彼此间以固定的距离布置，以确保每个平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3的两个杆5的平行性。

如图2和图3所示，末端执行器承载件3具有至少一个输入装置9，该输入装置与制动器B1、B2、B3控制技术地连接并且被设计为，在输入装置9的被致动的开关状态下，释放制动器B1、B2、B3，从而可以手动地调节末端执行器承载件3。

在本实施例的情况下，制动器B1、B2、B3被设计为电动的制动器B1、B2、B3，其中，至少一个输入装置9是电动的输入装置9，并且输入装置9通过电导线10连接到制动器B1、B2、B3。

至少一个输入装置9可以直接电连接到制动器B1、B2、B3，特别是绕过Delta机器人1的机器人控制器，或者马达M1、M2、M3的制动器B1、B2、B3可以与机器人控制器相连接，使得制动器B1、B2、B3可以通过机器人控制器的控制信号被选择性地打开或关闭，其中，输入装置9与机器人控制器相连接，并且机器人控制器被设计为，根据输入装置9的开关状态打开或关闭制动器B1、B2、B3。

在本实施例的情况下，末端执行器承载件3具有带有中空内腔的壳体11，并且在此，至少一个输入装置9可以在末端执行器承载件3的壳体11的中空内腔内部被电接触。

在该至少一个输入装置9上连接有电导线10，该电导线穿过在末端执行器承载件3的壳体11上形成的导线通道从壳体11的内腔被引出到末端执行器承载件3的壳体11的外部，该导线通道可以包括例如拉力消除护套12。

替代于所示出的唯一的输入装置9，末端执行器承载件3还可以具有至少两个或至少三个输入装置，其中，所述多个输入装置9可以与Delta机器人1的分析装置控制技术地连接，从而根据相应的至少两个或至少三个输入装置9的致动或未致动来实现两种以上的开关状态，以便除了操控制动器B1、B2、B3之外还能够确定额外的控制状态。

末端执行器承载件3在相邻的平行四边形关节机构4.1、4.2、4.3的每两个轴承部分之间具有孔，特别是具有螺纹孔，该孔被设计为，可选地固定输入装置9、拉力消除护套12或未详细示出的调节装置。

附图标记列表

1 Delta机器人

2 机器人基座

2a 底板2a

3 末端执行器承载件

4.1 平行四边形关节机构

4.2 平行四边形关节机构

4.3 平行四边形关节机构

5 杆

6 球节

7 杠杆

8 转动轴承

9 输入装置

10 电导线

11 壳体

12 拉力消除护套

B1 制动器

B2 制动器

B3 制动器

M1 马达

M2 马达

M3 马达。

Claims (12)

1.一种Delta机器人，具有机器人基座(2)，能够在空间中定位的末端执行器承载件(3)和三个将所述末端执行器承载件(3)连接到所述机器人基座(2)的平行四边形关节机构(4.1，4.2，4.3)，所述平行四边形关节机构被设计为，在保持所述末端执行器承载件在空间中相对于所述机器人基座(2)的方向的情况下，可调节地连接到所述末端执行器承载件(3)，其中，每个所述平行四边形关节机构(4.1，4.2，4.3)均能够通过一马达(M1，M2，M3)驱动地调节，以便自动地移动所述末端执行器承载件(3)，其中，每个所述马达(M1，M2，M3)均能够通过一制动器(B1，B2，B3)来制动，以便自动地停止所述末端执行器承载件(3)和/或将所述末端执行器承载件(3)保持在其当前位置，其中，所述末端执行器承载件(3)具有至少一个输入装置(9)，所述输入装置与所述制动器(B1，B2，B3)控制技术地连接并且被设计为，在所述输入装置(9)的被致动的开关状态下，释放所述制动器(B1，B2，B3)，以便能够手动地调节所述末端执行器承载件(3)，

其中，所述末端执行器承载件(3)具有带有中空内腔的壳体(11)，

其中，至少一个所述输入装置(9)在所述末端执行器承载件(3)的壳体(11)的中空内腔的内部被电接触，并且

其中，在至少一个所述输入装置(9)上连接有电导线(10)，所述电导线穿过在所述末端执行器承载件(3)的壳体(11)上形成的导线通道从所述壳体(11)的内腔被引出到所述末端执行器承载件(3)的壳体(11)的外部，所述导线通道包括拉力消除护套(12)。

2.根据权利要求1所述的Delta机器人，其中，所述制动器(B1，B2，B3)被设计为电动的制动器(B1，B2，B3)，至少一个所述输入装置(9)是电动的输入装置(9)，并且所述输入装置(9)通过电导线(10)与所述制动器(B1，B2，B3)相连接。

3.根据权利要求1所述的Delta机器人，其中，至少一个所述输入装置(9)与所述制动器(B1，B2，B3)直接电连接。

4.根据权利要求3所述的Delta机器人，其中，至少一个所述输入装置(9)与所述制动器(B1，B2，B3)直接电连接为绕过所述Delta机器人(1)的机器人控制器。

5.根据权利要求4所述的Delta机器人，其中，所述马达(M1，M2，M3)的制动器(B1，B2，B3)与所述机器人控制器相连接，使得所述制动器(B1，B2，B3)能够通过所述机器人控制器的控制信号被选择性地打开或关闭，其中，所述输入装置(9)与所述机器人控制器相连接，并且所述机器人控制器被设计为，根据所述输入装置(9)的开关状态来打开或关闭所述制动器(B1，B2，B3)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的Delta机器人，其中，所述马达(M1，M2，M3)分别具有电的执行器，所述执行器分别被设计为如下地致动相应的马达(M1，M2，M3)的制动器(B1，B2，B3)：在所述执行器的通电状态下打开所述制动器(B1，B2，B3)，并在所述执行器的未通电状态下关闭所述制动器(B1，B2，B3)，并且所述输入装置(9)被构造和设计为，在其被致动时对所述执行器通电，以打开所述制动器(B1，B2，B3)。

7.根据权利要求6所述的Delta机器人，其中，所述执行器是电磁的执行器。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的Delta机器人，其中，所述马达(M1，M2，M3)分别具有电的执行器，所述执行器分别被设计为如下地致动相应的马达(M1，M2，M3)的制动器(B1，B2，B3)：在所述执行器的通电状态下关闭所述制动器(B1，B2，B3)，并在所述执行器的未通电状态下打开所述制动器(B1，B2，B3)，并且所述输入装置(9)被构造和设计为，在其被致动时中断对所述执行器的电力供应，以打开所述制动器(B1，B2，B3)。

9.根据权利要求8所述的Delta机器人，其中，所述执行器是电磁的执行器。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的Delta机器人，其中，所述末端执行器承载件(3)具有至少两个或至少三个输入装置(9)，并且多个所述输入装置(9)被控制技术地连接到所述Delta机器人(1)的分析装置，使得根据相应的至少两个或至少三个所述输入装置(9)的致动或未致动来实现两种以上的开关状态，以便除了操控所述制动器(B1，B2，B3)之外还能够确定额外的控制状态。

11.根据权利要求1至5中任一项所述的Delta机器人，其中，所述末端执行器承载件(3)在相邻的平行四边形关节机构(4.1，4.2，4.3)的每两个轴承部分之间具有孔，所述孔被设计为，选择性地固定输入装置(9)、拉力消除护套(12)或调节装置。

12.根据权利要求11所述的Delta机器人，其中，所述孔是螺纹孔。