CN201998175U - 平面多关节型机器人手臂组件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及工业机器人的机械本体，具体地说是一种平面多关节型机器人手臂组件，包括底座和至少两组可伸缩旋转的五连杆机构，其中底座上设有至少两个分别由驱动电机驱动的旋转轴，每组五连杆机构的一端连接在一个旋转轴上，另一端设有抓持工件的执行器；底座上的各旋转轴同轴设置；每组五连杆机构均包括两个大臂及两个小臂，两个大臂的一端分别连接一个旋转轴，两个大臂的另一端分别铰接一个小臂的一端，两个小臂的另一端相铰接；每组五连杆机构中的大臂相间隔设置，两相邻大臂之间的夹角为钝角或锐角。本实用新型具有结构简单可靠、结构刚性好、速度快、运动灵活可靠等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人的机械本体，具体地说是一种平面多关节型机器人手臂组件。
背景技术
随着电子、航天、军事和生物医药等工业的不断发展，现代工业产品和现代科学实验活动要求微型化、精密化、高纯度、高质量和高可靠性，要求半导体元器件在相当高的真空度和洁净度环境下加工。
用于半导体器件搬运的小型机器人，必须能够适应高洁净度而空间狭小的使用环境，同时满足结构简单紧凑、结构刚度高、运动灵活可靠、重复定位精度高和可靠性高的要求。
为了提高工作效率，通常将两组机械手臂安装在一起，当一组手臂取片之后，另一组手臂可以放片。目前，最常见的用于真空环境的双手臂搬运机器人主要有跳蛙型双臂真空机器人、双蛙腿型双臂真空机器人和斜置跳蛙型双臂真空机器人，这些双臂真空机器人结构虽然简洁，但在并联手臂的末端通常都需要8字形钢带进行约束以实现运动同步，而8字形钢带是提高整个机械臂刚度和获得理想的最大无故障工作时间的主要瓶颈。近来又出现了采用两组七杆连杆机构实现双臂运动的机器人，但由于杆件过多，运动控制较复杂，更重要的是最小回转半径较大，不适合用于空间宝贵的真空腔室。
实用新型内容
针对现有真空机器人存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种平面多关节型机器人手臂组件。该机器人手臂组件能够适应空间狭小的高真空度和高洁净度使用环境，同时满足结构简单紧凑、结构刚度高、重复定位精度高和可靠性高的要求，可用于半导体器件搬运，也适用于其他需要小型机器人的行业和场合。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
本实用新型包括底座和至少两组可伸缩旋转的五连杆机构，其中底座上设有至少两个分别由驱动电机驱动的旋转轴，每组五连杆机构的一端连接在一个旋转轴上，另一端设有抓持工件的执行器。
其中：所述底座上的各旋转轴同轴设置；所述每组五连杆机构均包括两个大臂及两个小臂，两个大臂的一端分别连接一个旋转轴，两个大臂的另一端分别铰接一个小臂的一端，两个小臂的另一端相铰接；每组五连杆机构中的大臂相间隔设置，两相邻大臂之间的夹角为钝角或锐角。
所述旋转轴包括外轴及内轴，外轴与内轴同轴安装在底座上，五连杆机构为两组，分别为第一组五连杆机构及第二组五连杆机构，第一组五连杆机构与第二组五连杆机构对称设置；第一组五连杆机构包括第一大臂、第一小臂、第二大臂及第二小臂，其中第一大臂的一端与外轴相连，另一端与第一小臂的一端铰接；第二大臂的一端与内轴相连，另一端与第二小臂的一端铰接，第二小臂的另一端与第一小臂的另一端相铰接；第一小臂的另一端安装有第一末端执行器；第二组五连杆机构包括第三大臂、第三小臂、第四大臂及第四小臂，其中第三大臂的一端与外轴相连，另一端与第三小臂的一端铰接；第四大臂的一端与内轴相连，另一端与第四小臂铰接，第四小臂的另一端与第三小臂相铰接；第三小臂的另一端安装有第二末端执行器；第四大臂位于第一组五连杆机构的下方，第三大臂、第三小臂及第四小臂位于第一组五连杆机构的上方。
本实用新型的优点与积极效果为：
1.结构简单可靠：本实用新型末端执行器直接固连在手臂的五连杆机构上，代替齿轮啮合传动或钢带传动，避免了齿轮间隙调节的复杂性或钢带的可靠性瓶颈，保证了小臂运动的同步性；并且简化了传动结构，通过减少不可靠部件，提高可靠性，降低生产成本。
2.结构刚性好：本实用新型每组手臂组件均采用并联五杆机构的手臂形式，提高了手臂的刚性，比采用其它形式手臂的伸展距离更大，满足较大物体的搬运和较远距离的搬运。
3.两组手臂的伸缩方向之间夹角通常在60°左右，只需转动较小角度就可以交换晶片，因此速度更快。
4.运动灵活可靠：本实用新型采用五连杆机构，只有旋转运动副，使得手臂的运动更加灵活。
附图说明
图1为本实用新型立体结构(对称双臂)示意图；
图2为本实用新型左右侧手臂均处于缩回工作位置的俯视图；
图3为本实用新型左右侧手臂处于一伸一缩工作位置的俯视图；
其中：1为底座，2为外轴，3为内轴，4为第一大臂，5为第二大臂，6为第三大臂，7为第四大臂，8为第一小臂，9为第二小臂，10为第三小臂，11为第四小臂，12为第一工件，13为第二工件，14为第一末端执行器，15为第二末端执行器。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详述。
本实用新型平面多关节型机器人手臂组件包括底座1和至少两组可伸缩旋转的五连杆机构，其中底座1上设有至少两个分别由驱动电机驱动的旋转轴，每组五连杆机构的一端连接在一个旋转轴上，另一端设有抓持工件的执行器。底座1上的各旋转轴同轴设置；每组五连杆机构均包括两个大臂及两个小臂，两个大臂的一端分别连接一个旋转轴，两个大臂的另一端分别铰接一个小臂的一端，两个小臂的另一端相铰接；每组五连杆机构中的大臂相间隔设置，两相邻大臂之间的夹角为钝角或锐角。
本实施例的旋转轴包括外轴2及内轴3，外轴2与内轴3同轴安装在底座1上，分别由两台驱动电机驱动；五连杆机构为两组，分别为第一组五连杆机构及第二组五连杆机构，第一组五连杆机构与第二组五连杆机构对称设置。
如图1～3所示，第一组五连杆机构包括第一大臂4、第一小臂8、第二大臂5及第二小臂9，其中第一大臂4的一端固接在外轴2上，另一端与第一小臂8的一端铰接；第二大臂5的一端固接在内轴3上，另一端与第二小臂9的一端铰接，第二小臂9的另一端与第一小臂8的另一端相铰接；在第一小臂8的另一端安装有第一末端执行器14。
第二组五连杆机构包括第三大臂6、第三小臂10、第四大臂7及第四小臂11，其中第三大臂6的一端固接在外轴2上，另一端与第三小臂10的一端铰接；第四大臂7的一端固接在内轴3上，另一端与第四小臂11铰接，第四小臂11的另一端与第三小臂10相铰接；在第三小臂10的另一端安装有第二末端执行器15。
第一大臂4与第一小臂8的铰接端，第一大臂4的另一端在下、第一小臂8的一端在上；第二大臂5与第二小臂9的铰接端，第二大臂5的另一端在下、第二小臂9的一端在上；第二小臂9与第一小臂8的铰接端，第二小臂9的另一端在下、第一小臂8的另一端在上。
第四大臂7位于整个第一组五连杆机构的下方，第三大臂6、第三小臂10及第四小臂11位于整个第一组五连杆机构的上方。第三大臂6与第三小臂10的铰接端，第三大臂6的另一端在下、第三小臂10的一端在上；第四大臂7与第四小臂11的铰接端，第四大臂7的另一端在下、第四小臂11的一端在上；第四小臂11与第三小臂10的铰接端，第三小臂10的另一端在下、第四小臂11的另一端在上。第一末端执行器14及第二末端执行器15分别用于抓持着第一工件12及第二工件13，第一工件12与第二工件13可以是晶圆或玻璃基板等。
第一大臂4与第三大臂6之间的夹角可以为钝角或锐角，第二大臂5与第四大臂7之间的夹角可以为钝角或锐角。
本实用新型的工件原理为：
旋转运动：与外轴2及内轴3分别相连的驱动电机工作，驱动外轴2及内轴3同速同向旋转，分别带动第一组五连杆机构中的第一大臂4及第二组五连杆机构中的第三大臂6同速同向旋转，同理，第一组五连杆机构中的第二大臂5及第二组五连杆机构中的第四大臂7同速同向旋转；由于第一大臂4与第三大臂6之间没有相对角度变化，第二大臂5与第四大臂7之间也没有相对角度变化，机器人手臂组件的形状就不会发生改变，因此，产生了机器人手臂组件的旋转运动，也就是第一末端执行器14及第二末端执行器15的旋转运动。
伸缩运动：与外轴2及内轴3分别相连的驱动电机工作，驱动外轴2及内轴3变速反向旋转，分别带动第一组五连杆机构中的第一大臂4及第二组五连杆机构中的第三大臂6变速反向旋转，同理，第一组五连杆机构中的第二大臂5及第二组五连杆机构中的第四大臂7变速反向旋转；通过对驱动外轴2、内轴3旋转的驱动电机的转向和转速的控制，达到对第一末端执行器14和第二末端执行器15沿直线L的伸缩运动。
Claims (9)
1.一种平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：包括底座(1)和至少两组可伸缩旋转的五连杆机构，其中底座(1)上设有至少两个分别由驱动电机驱动的旋转轴，每组五连杆机构的一端连接在一个旋转轴上，另一端设有抓持工件的执行器。
2.按权利要求1所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述底座(1)上的各旋转轴同轴设置。
3.按权利要求1所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述每组五连杆机构均包括两个大臂及两个小臂，两个大臂的一端分别连接一个旋转轴，两个大臂的另一端分别铰接一个小臂的一端，两个小臂的另一端相铰接；每组五连杆机构中的大臂相间隔设置，两相邻大臂之间的夹角为钝角或锐角。
4.按权利要求1或2所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述旋转轴包括外轴(2)及内轴(3)，外轴(2)与内轴(3)同轴安装在底座(1)上，五连杆机构为两组，分别为第一组五连杆机构及第二组五连杆机构，第一组五连杆机构与第二组五连杆机构对称设置。
5.按权利要求4所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述第一组五连杆机构包括第一大臂(4)、第一小臂(8)、第二大臂(5)及第二小臂(9)，其中第一大臂(4)的一端与外轴(2)相连，另一端与第一小臂(8)的一端铰接；第二大臂(5)的一端与内轴(3)相连，另一端与第二小臂(9)的一端铰接，第二小臂(9)的另一端与第一小臂(8)的另一端相铰接。
6.按权利要求5所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述第一小臂(8)的另一端安装有第一末端执行器(14)。
7.按权利要求4所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述第二组五连杆机构包括第三大臂(6)、第三小臂(10)、第四大臂(7)及第四小臂(11)，其中第三大臂(6)的一端与外轴(2)相连，另一端与第三小臂(10)的一端铰接；第四大臂(7)的一端与内轴(3)相连，另一端与第四小臂(11)铰接，第四小臂(11)的另一端与第三小臂(10)相铰接。
8.按权利要求7所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述第三小臂(10)的另一端安装有第二末端执行器(15)。
9.按权利要求7所述的平面多关节型机器人手臂组件，其特征在于：所述第四大臂(7)位于第一组五连杆机构的下方，第三大臂(6)、第三小臂(10)及第四小臂(11)位于第一组五连杆机构的上方。
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|---|---|---|---|---|
| CN102554909A (zh) * | 2010-12-15 | 2012-07-11 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种平面多关节型机器人手臂组件 |
| CN103192371A (zh) * | 2012-01-06 | 2013-07-10 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 空间连杆型机械手 |
| CN110948511A (zh) * | 2018-09-26 | 2020-04-03 | 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 | 一种交替步进式机器人供料装置 |
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2010
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