CN112605975B - 一种六自由度的夹取机器人 - Google Patents
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Abstract
一种具有六自由度的夹取机器人,涉及机器人技术领域。该机器人包括定平台(6),可用于实现夹取操作的可重构动平台组件(5),以及连接可重构动平台和定平台的第一,第二,第三,第四驱动分支。第一至第四驱动分支的驱动电机(1‑1、1‑2、2‑1、2‑2、3‑1、4‑1)分别与定平台(6)固定连接。第一至第四驱动分支的连接件(1‑19、2‑19、3‑17、4‑17)与可重构动平台组件(5)通过转动副铰接。通过电机(1‑1、1‑2、2‑1、2‑2、3‑1、4‑1)驱动连接件(1‑3、1‑14、2‑3、2‑13、3‑2、4‑2),实现动平台夹取操作和两转动三移动的操作自由度。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域,特别涉及一种六自由度的夹取机器人。
背景技术
夹取机器人可以在复杂工况或危险环境中代替人力完成任务,在工业、军事领域有广泛的应用前景。目前的夹取机器人主要有串联机械手和并联夹取机器人等结构形式。串联机械手虽然工作空间大,但存在刚度差,误差累计,对夹取物体的形状有局限性等缺点,导致此类机械手的应用受到限制。基于并联机构的优点,提出一种基于具有可重构动平台的并联机构的夹取机器人。可以有效提高夹取机器人的刚度,精度,转动能力和工作空间,其可重构的动平台可以夹取不规则形状的物体,使夹取机器人在复杂工况或危险环境中得到更广泛的应用。
发明内容
本发明主要解决的问题是,解决串联机械手刚度差,误差累计,对夹取物体的形状有局限性等缺点。提供一种六自由度的夹取机器人,可以有效提高夹取机器人的刚度,精度,转动能力和工作空间,其可重构的动平台可以夹取不规则形状的物体。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是:
一种具有六自由度的夹取机器人,该机器人包括:定平台,第一驱动分支,第二驱动分支,第三驱动分支,第四驱动分支,可重构动平台组件。
定平台与可重构动平台组件之间的连接:第一驱动分支的第一、第二驱动电机与定平台固定连接。第一驱动分支的第八连接件与可重构动平台组件的第三十三连接件形成转动副铰接。第二驱动分支第三、第四驱动电机与定平台固定连接。第二驱动分支的第十六连接件与可重构动平台组件的第三十五连接件形成转动副铰接。第三驱动分支第五驱动电机与定平台固定连接。第三驱动分支的第二十四连接件与可重构动平台组件的第三十五连接件形成转动副铰接。第四驱动分支第六驱动电机与定平台固定连接。第四驱动分支的第三十二连接件与可重构动平台组件的第三十三连接件形成转动副铰接。
第一驱动分支包括:第一驱动电机、第二驱动电机,第一丝杠,第二丝杠,第一连接件,第二连接件,第三连接件,第四连接件,第五连接件,第六连接件,第七连接件,第八连接件,第一连接轴,第二连接轴,第三连接轴,第四连接轴,第五连接轴,第六连接轴,第七连接轴。
第一驱动分支零件之间的连接:第一连接件与第一丝杠连接形成移动副,第一连接件、第二连接件、第三连接件和第四连接件通过第一连接轴、第二连接轴、第三连接轴和第四连接轴连接形成一个平行四边形复杂铰链,第四连接件与第七连接件通过第五连接轴连接形成转动副,第五连接件与第二丝杠连接形成圆柱副,第五连接件与第六连接件通过第六连接轴连接形成转动副,第六连接件与第七连接件通过第七连接轴连接形成转动副,第七连接件与第八连接件通过转动副铰接。
第二驱动分支包括:第三、第四驱动电机,第三丝杠,第四丝杠,第九连接件,第十连接件,第十一连接件,第十二连接件,第十三连接件,第十四连接件,第十五连接件,第十六连接件,第八连接轴,第九连接轴,第十连接轴,第十一连接轴,第十二连接轴,第十三连接轴,第十四连接轴。
第二驱动分支零件之间的连接:第九连接件与第三丝杠连接形成移动副,第九连接件、第十连接件、第十一连接件和第十二连接件通过第八连接轴、第九连接轴、第十连接轴和第十一连接轴连接形成一个平行四边形复杂铰链,第十二连接件与第十五连接件通过第十二连接轴连接形成转动副,第十三连接件与第四丝杠连接形成圆柱副,第十三连接件与第十四连接件通过第十三连接轴连接形成转动副,第十四连接件与第十五连接件通过第十四连接轴连接形成转动副,第十五连接件与第十六连接件通过转动副铰接。
第三驱动分支包括:第五驱动电机,第五丝杠,第十七连接件,第十八连接件,第十九连接件,第二十连接件,第二十一连接件,第二十二连接件,第二十三连接件,第二十四连接件,第十五连接轴,第十六连接轴,第十七连接轴,第十八连接轴,第十九连接轴,第二十连接轴,第二十一连接轴。
第三驱动分支零件之间的连接:第十七连接件与第五丝杠连接形成移动副,第十七连接件、第十八连接件、第十九连接件和第二十连接件通过第十五连接轴、第十六连接轴、第十七连接轴和第十八连接轴连接形成一个平行四边形复杂铰链,第二十连接件与第二十三连接件通过第十九连接轴连接形成转动副,第二十一连接件与第五丝杠连接形成圆柱副,第二十一连接件与第二十二连接件通过第二十连接轴连接形成转动副,第二十二连接件与第二十三连接件通过第二十一连接轴连接形成转动副,第二十三连接件与第二十四连接件通过转动副铰接。
第四驱动分支包括:第六驱动电机,第六丝杠,第二十五连接件,第二十六连接件,第二十七连接件,第二十八连接件,第二十九连接件,第三十连接件,第三十一连接件,第三十二连接件,第二十二连接轴,第二十三连接轴,第二十四连接轴,第二十五连接轴,第二十六连接轴,第二十七连接轴,第二十八连接轴。
第四驱动分支零件之间的连接:第六驱动电机,第二十五连接件与第六丝杠连接形成移动副,第二十五连接件、第二十六连接件、第二十七连接件和第二十八连接件通过第二十二连接轴、第二十三连接轴、第二十四连接轴和第二十五连接轴连接形成一个平行四边形复杂铰链,第二十八连接件与第三十一连接件通过第二十六连接轴连接形成转动副,第二十九连接件与第六丝杠连接形成圆柱副,第二十九连接件与第三十连接件通过第二十七连接轴连接形成转动副,第三十连接件与第三十一连接件通过第二十八连接轴连接形成转动副,第三十一连接件与第三十二连接件通过转动副铰接。
可重构动平台组件包括:第三十三连接件,第三十四连接件,第三十五连接件,第三十六连接件。
可重构动平台组件的零件之间的连接:第三十三连接件与第三十四连接件通过转动副铰接。第三十四连接件与第三十五连接件通过转动副铰接。第三十五连接件与第三十六连接件通过转动副铰接。第三十六连接件与第三十三连接件通过转动副铰接。组成的可重构动平台组件为一个平行四边形结构。
在本机器人中,当六个电机驱动时,可重构动平台可以完成夹取操作和两转动三移动运动。
本发明和已有技术相比所具有的有益效果:
本发明提出一种基于具有可重构动平台的并联机构的夹取机器人。可以有效提高夹取机器人的刚度,精度,转动能力和工作空间,其可重构的动平台可以夹取不规则形状的物体,使夹取机器人在复杂工况或危险环境中得到更广泛的应用。
附图说明
图1一种六自由度的夹取机器人整体结构示意图之一;
图2一种六自由度的夹取机器人整体结构示意图之二;
图3定平台结构示意图;
图4第一驱动分支结构示意图;
图5第二驱动分支结构示意图;
图6第三驱动分支结构示意图;
图7第四驱动分支结构示意图;
图8可重构动平台组件结构示意图;
图中:第一驱动分支1,第二驱动分支2,第三驱动分支3,第四驱动分支4,可重构动平台组件5,定平台6。第一至第六驱动电机1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、4-1,第一至第六丝杠1-4、1-13、2-4、2-14、3-3、4-3,第一至第三十六连接件1-3、1-7、1-8、1-11、1-14、1-16、1-18、1-19、2-3、2-7、2-8、2-11、2-13、2-16、2-18、2-19、3-2、3-6、3-7、3-10、3-12、3-14、3-16、3-17、4-2、4-6、4-7、4-10、4-12、4-14、4-16、4-17、5-1、5-2、5-3、5-4,第一至第二十八连接轴1-5、1-6、1-9、1-10、1-12、1-15、1-17、2-5、2-6、2-9、2-10、2-12、2-15、2-17、3-4、3-5、3-8、3-9、3-11、3-13、3-15、4-4、4-5、4-8、4-9、4-11、4-13、4-15。
具体实施方式
为进一步了解本发明提供的一种六自由度夹取机器人,下面结合附图和详细实施例对本发明进行具体阐述。
图1、2为本发明提供的一种六自由度夹取机器人的整体结构示意图,包括定平台(6),可用于实现夹取操作的可重构动平台组件(5),以及连接可重构动平台和定平台的第一驱动分支(1),第二驱动分支(2),第三驱动分支(3),第四驱动分支(4)。可重构动平台与定平台之间的连接:第一驱动分支(1)的驱动电机(1-1、1-2)与定平台(6)固定连接,连接件(1-19)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接。第二驱动分支(2)的驱动电机(2-1、2-2)与定平台(6)固定连接,连接件(2-19)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接。第三驱动分支(3)的驱动电机(3-1)与定平台(6)固定连接,连接件(3-17)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接。第四驱动分支(4)的驱动电机(4-1)与定平台(6)固定连接,连接件(4-17)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接。
图3为定平台(6)结构示意图
图4第一驱动分支(1)结构示意图,包括:第一驱动电机(1-1)、第二驱动电机(1-2),第一丝杠(1-4),第二丝杠(1-13),第一连接件(1-3),第二连接件(1-7),第三连接件(1-8),第四连接件(1-11),第五连接件(1-14),第六连接件(1-16),第七连接件(1-18),第八连接件(1-19),第一连接轴(1-5),第二连接轴(1-6),第三连接轴(1-9),第四连接轴(1-10),第五连接轴(1-12),第六连接轴(1-15),第七连接轴(1-17)。构成第一驱动分支的零件之间的连接:第一连接件(1-3)与第一丝杠(1-4)连接形成移动副,第一连接件(1-3)、第二连接件(1-7)、第三连接件(1-8)和第四连接件(1-11)通过第一连接轴(1-5)、第二连接轴(1-6)、第三连接轴(1-9)和第四连接轴(1-10)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第四连接件(1-11)与第七连接件(1-18)通过第五连接轴(1-12)连接形成转动副,第五连接件(1-14)与第二丝杠(1-13)连接形成圆柱副,第五连接件(1-14)与第六连接件(1-16)通过第六连接轴(1-15)连接形成转动副,第六连接件(1-16)与第七连接件(1-18)通过第七连接轴(1-17)连接形成转动副,第七连接件(1-18)与第八连接件(1-19)通过转动副铰接。
图5第二驱动分支(2)结构示意图,包括:第三驱动电机(2-1),第四驱动电机(2-2),第三丝杠(2-4),第四丝杠(2-14),第九连接件(2-3),第十连接件(2-7),第十一连接件(2-8),第十二连接件(2-11),第十三连接件(2-13),第十四连接件(2-16),第十五连接件(2-18),第十六连接件(2-19),第八连接轴(2-5),第九连接轴(2-6),第十连接轴(2-9),第十一连接轴(2-10),第十二连接轴(2-12),第十三连接轴(2-15),第十四连接轴(2-17)。构成第二驱动分支的零件之间的连接:第九连接件(2-3)与第三丝杠(2-4)连接形成移动副,第九连接件(2-3)、第十连接件(2-7)、第十一连接件(2-8)和第十二连接件(2-11)通过第八连接轴(2-5)、第九连接轴(2-6)、第十连接轴(2-9)和第十一连接轴(2-10)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第十二连接件(2-11)与第十五连接件(2-18)通过第十二连接轴(2-12)连接形成转动副,第十三连接件(2-13)与第四丝杠(2-14)连接形成圆柱副,第十三连接件(2-13)与第十四连接件(2-16)通过第十三连接轴(2-15)连接形成转动副,第十四连接件(2-16)与第十五连接件(2-18)通过第十四连接轴(2-17)连接形成转动副,第十五连接件(2-18)与第十六连接件(2-19)通过转动副铰接。
图6第三驱动分支(3)结构示意图,包括:第五驱动电机(3-1),第五丝杠(3-3),第十七连接件(3-2),第十八连接件(3-6),第十九连接件(3-7),第二十连接件(3-10),第二十一连接件(3-12),第二十二连接件(3-14),第二十三连接件(3-16),第二十四连接件(3-17),第十五连接轴(3-4),第十六连接轴(3-5),第十七连接轴(3-8),第十八连接轴(3-9),第十九连接轴(3-11),第二十连接轴(3-13),第二十一连接轴(3-15)。构成第三驱动分支的零件之间的连接:第十七连接件(3-2)与第五丝杠(3-3)连接形成移动副,第十七连接件(3-2)、第十八连接件(3-6)、第十九连接件(3-7)和第二十连接件(3-10)通过第十五连接轴(3-4)、第十六连接轴(3-5)、第十七连接轴(3-8)和第十八连接轴(3-9)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第二十连接件(3-10)与第二十三连接件(3-16)通过第十九连接轴(3-11)连接形成转动副,第二十一连接件(3-12)与第五丝杠(3-3)连接形成圆柱副,第二十一连接件(3-12)与第二十二连接件(3-14)通过第二十连接轴(3-13)连接形成转动副,第二十二连接件(3-14)与第二十三连接件(3-16)通过第二十一连接轴(3-15)连接形成转动副,第二十三连接件(3-16)与第二十四连接件(3-17)通过转动副铰接。
图7第四驱动分支(4)结构示意图,包括:第六驱动电机(4-1),第六丝杠(4-3),第二十五连接件(4-2),第二十六连接件(4-6),第二十七连接件(4-7),第二十八连接件(4-10),第二十九连接件(4-12),第三十连接件(4-14),第三十一连接件(4-16),第三十二连接件(4-17),第二十二连接轴(4-4),第二十三连接轴(4-5),第二十四连接轴(4-8),第二十五连接轴(4-9),第二十六连接轴(4-11),第二十七连接轴(4-13),第二十八连接轴(4-15)。构成第四驱动分支的零件之间的连接:第二十五连接件(4-2)与第六丝杠(4-3)连接形成移动副,第二十五连接件(4-2)、第二十六连接件(4-6)、第二十七连接件(4-7)和第二十八连接件(4-10)通过第二十二连接轴(4-4)、第二十三连接轴(4-5)、第二十四连接轴(4-8)和第二十五连接轴(4-9)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第二十八连接件(4-10)与第三十一连接件(4-16)通过第二十六连接轴(4-11)连接形成转动副,第二十九连接件(4-12)与第六丝杠(4-3)连接形成圆柱副,第二十九连接件(4-12)与第三十连接件(4-14)通过第二十七连接轴(4-13)连接形成转动副,第三十连接件(4-14)与第三十一连接件(4-16)通过第二十八连接轴(4-15)连接形成转动副,第三十一连接件(4-16)与第三十二连接件(4-17)通过转动副铰接。
图8可重构动平台组件(5)结构示意图,包括:第三十三连接件(5-1),第三十四连接件(5-2),第三十五连接件(5-3),第三十六连接件(5-4)。构成可重构动平台组件的零件之间的连接:第三十三连接件(5-1)与第三十四连接件(5-2)通过转动副铰接。第三十四连接件(5-2)与第三十五连接件(5-3)通过转动副铰接。第三十五连接件(5-3)与第三十六连接件(5-4)通过转动副铰接。第三十六连接件(5-4)与第三十三连接件(5-1)通过转动副铰接。组成的可重构动平台组件为一个平行四边形结构。
在本机器人中,当第一、第二、第三、第四、第五、第六驱动电机(1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、4-1)运动时,可重构动平台(5)可完成夹取操作和空间两转动三移动。
Claims (1)
1.一种六自由度的夹取机器人,其特征在于:定平台(6),可用于实现夹取操作的可重构动平台组件(5),以及连接可重构动平台和定平台的第一驱动分支(1),第二驱动分支(2),第三驱动分支(3),第四驱动分支(4),第一驱动分支(1)的驱动电机(1-1、1-2)与定平台(6)固定连接,连接件(1-19)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接,第二驱动分支(2)的驱动电机(2-1、2-2)与定平台(6)固定连接,连接件(2-19)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接,第三驱动分支(3)的驱动电机(3-1)与定平台(6)固定连接,连接件(3-17)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接,第四驱动分支(4)的驱动电机(4-1)与定平台(6)固定连接,连接件(4-17)与可重构动平台组件(5)形成转动副铰接,在电机驱动下,可重构动平台完成夹取物体操作后,机构本体可实现空间两转动和三移动;所述的第一驱动分支(1)包括:第一、第二驱动电机(1-1、1-2),第一连接件(1-3)与第一丝杠(1-4)连接形成移动副,第一连接件(1-3)、第二连接件(1-7)、第三连接件(1-8)和第四连接件(1-11)通过第一连接轴(1-5)、第二连接轴(1-6)、第三连接轴(1-9)和第四连接轴(1-10)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第四连接件(1-11)与第七连接件(1-18)通过第五连接轴(1-12)连接形成转动副,第五连接件(1-14)与第二丝杠(1-13)连接形成圆柱副,第五连接件(1-14)与第六连接件(1-16)通过第六连接轴(1-15)连接形成转动副,第六连接件(1-16)与第七连接件(1-18)通过第七连接轴(1-17)连接形成转动副,第七连接件(1-18)与第八连接件(1-19)通过转动副铰接;所述的第二驱动分支(2)包括:第三、第四驱动电机(2-1、2-2),第九连接件(2-3)与第三丝杠(2-4)连接形成移动副,第九连接件(2-3)、第十连接件(2-7)、第十一连接件(2-8)和第十二连接件(2-11)通过第八连接轴(2-5)、第九连接轴(2-6)、第十连接轴(2-9)和第十一连接轴(2-10)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第十二连接件(2-11)与第十五连接件(2-18)通过第十二连接轴(2-12)连接形成转动副,第十三连接件(2-13)与第四丝杠(2-14)连接形成圆柱副,第十三连接件(2-13)与第十四连接件(2-16)通过第十三连接轴(2-15)连接形成转动副,第十四连接件(2-16)与第十五连接件(2-18)通过第十四连接轴(2-17)连接形成转动副,第十五连接件(2-18)与第十六连接件(2-19)通过转动副铰接;所述的第三驱动分支(3)包括:第五驱动电机(3-1),第十七连接件(3-2)与第五丝杠(3-3)连接形成移动副,第十七连接件(3-2)、第十八连接件(3-6)、第十九连接件(3-7)和第二十连接件(3-10)通过第十五连接轴(3-4)、第十六连接轴(3-5)、第十七连接轴(3-8)和第十八连接轴(3-9)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第二十连接件(3-10)与第二十三连接件(3-16)通过第十九连接轴(3-11)连接形成转动副,第二十一连接件(3-12)与第五丝杠(3-3)连接形成圆柱副,第二十一连接件(3-12)与第二十二连接件(3-14)通过第二十连接轴(3-13)连接形成转动副,第二十二连接件(3-14)与第二十三连接件(3-16)通过第二十一连接轴(3-15)连接形成转动副,第二十三连接件(3-16)与第二十四连接件(3-17)通过转动副铰接;所述的第四驱动分支(4)包括:第六驱动电机(4-1),第二十五连接件(4-2)与第六丝杠(4-3)连接形成移动副,第二十五连接件(4-2)、第二十六连接件(4-6)、第二十七连接件(4-7)和第二十八连接件(4-10)通过第二十二连接轴(4-4)、第二十三连接轴(4-5)、第二十四连接轴(4-8)和第二十五连接轴(4-9)连接形成一个平行四边形复杂铰链,第二十八连接件(4-10)与第三十一连接件(4-16)通过第二十六连接轴(4-11)连接形成转动副,第二十九连接件(4-12)与第六丝杠(4-3)连接形成圆柱副,第二十九连接件(4-12)与第三十连接件(4-14)通过第二十七连接轴(4-13)连接形成转动副,第三十连接件(4-14)与第三十一连接件(4-16)通过第二十八连接轴(4-15)连接形成转动副,第三十一连接件(4-16)与第三十二连接件(4-17)通过转动副铰接;所述的可重构动平台组件(5)包括:第三十三连接件(5-1)与第三十四连接件(5-2)通过转动副铰接,第三十四连接件(5-2)与第三十五连接件(5-3)通过转动副铰接,第三十五连接件(5-3)与第三十六连接件(5-4)通过转动副铰接,第三十六连接件(5-4)与第三十三连接件(5-1)通过转动副铰接,组成的可重构动平台组件为一个平行四边形结构。
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