CN203592483U - 四关节码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种四关节码垛机器人，采用四关节结构架构，由轴承座、一级主动臂、一级从动臂、一级臂连接板组成第一个平行四边形，由一级臂连接板、二级主动臂、二级从动臂、二级臂连接板组成第二个平行四边形。在工作过程中，此结构能够保证手部法兰始终保持水平状态，且所有电机均安装在机架上，臂件采用板材并配有加强筋板，通过链条进行传动，机器人运动惯量小，动力学性能好，能较好满足高速重载搬运码垛的要求，关节式结构，所有电缆通过手臂内部布置，只有在关节处有微小弯曲动作，简化了电缆布置，延长了电缆弯曲伸缩的寿命，结构简单、降低成本。

Description

四关节码垛机器人

技术领域：

本实用新型涉及一种空间四自由度码垛机器人，属于机器人领域，尤其与一种结构简单、使用方便、成本低的四关节码垛机器人有关。

背景技术：

机器人码垛技术是物流自动化技术领域的后起之秀，近年来在自动化生产线、物流等领域得到广泛应用。随着我国国民经济的持续发展和企业生产规模的不断扩大以及各行业机械自动化水平的日益提高，机器人码垛技术以其在提高生产效率、增进经济效益、保证产品质量、改善劳动条件、优化作业布局等方面的突出作用而获得人们的普遍青睐，正在以前所未有的速度向前发展。但是，由于码垛机器人应用的行业及场合有针对性，多用于大型自动化生产线、物流等专业领域，故其应用受到限制，而且码垛机器人多为六关节，其结构复杂，制造成本高，小型工厂没有能力承担其高额的费用。

现有机器人的缺点在于：

1、昂贵，专用，限制了应用的范围。

2、结构复杂，制造成本高。

3、专用的控制器，通用性差。

发明内容：

本实用新型目的在于克服上述缺点，提供一种结构简单，使用方便，普及的四关节码垛机器人，以巧妙的结构设计和独创的控制系统架构，彻底降低建造成本，使机器人能广泛应用于更多的行业和场合。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

四关节码垛机器人，所述的机器人包括：

腰式机座结构：

机座；

第一电机：安装在机座上，由控制系统控制；

第一行星齿轮减速器：与第一电机配合安装在机座上，其输出转轴向上伸出机座外；

转盘：设置在机座上方，与第一行星齿轮减速器的输出转轴配合；

第一轴承座：设置在机座上方，与第一行星齿轮减速器输出轴套接；

底座：安装在转盘上；

第二轴承座：设置在底座上方与其固接；

其中，第一电机带动第一行星齿轮减速器转动，进而带动转盘、底座进行360度旋转；

大臂机构组件：

第二电机：由控制系统控制；

第二行星齿轮减速器：安装在第二轴承座上，其输出转轴向内，与第二电机配合由其带动动作；

一级主动轴：安装在第二轴承座上，与第二电机、第二行星齿轮减速器配合，由第二电机带动其旋转；

2个一级主动臂：一端设置在第二轴承座上，与一级主动轴配合，由其带动转动；

2个一级从动臂：一端铰接设置在第二轴承座上；

一级从动臂加强筋板：设置在2个一级从动臂之间，增加从动臂在水平方向上的刚性；

一级臂连接板：将2对一级主、从动臂的另一端连接起来，与第二轴承座、2个一级主、从动臂形成平行四边形的运动机构；

其中，第二电机带动第二行星减速器动作，进而带动一级主动轴转动，平行四边形运动机构绕一级主动轴进行水平方向到垂直方向90度转动；

小臂机构组件：

第三电机：安装在第二轴承座上，由控制系统控制；

第三行星齿轮减速器：安装在第二轴承座上，与第三电机配合，其输出转轴向内；

二级主动轴：设置在第三轴承座上，与第三行星齿轮减速器及第三电机配合，由第三电机带动其旋转；

链条：一端套设在二级主动轴上，由其带动动作；

从动链轮：其套设在链条的另一端；

链轮轴：其设置在2个一级从动臂的另一端，供从动链轮、一级臂连接板等套设其上；

二级主动臂：其一端套设在链轮轴上并由其带动动作；

二级从动臂：其一端铰接在一级臂连接板上；

二级臂连接板：将二级主、从动臂的另一端连接起来，与一级臂连接板、二级主、从动臂形成平行四边形的运动机构；

其中，二级主动臂、二级从动臂、一个一级臂连接板、一个二级臂连接板组成另一个平行四边形运动机构，第三电机带动第三行星齿轮减速器及二级主动轴旋转，二级主动轴借链条带动从动链轮及链轮轴旋转，进而带动小臂的平行四边形运动机构绕链轮轴36在垂直方向180度转动；

手部组件：

第四电机：安装在第二轴承座上，由控制系统控制；

第四行星齿轮减速器：安装在第二轴承座上，与第四电机配合，其输出轴向内；

手部主动轴：安装在第二轴承座上，与第四电机、第四行星齿轮减速器配合，由第四电机带动其旋转；

手部一级链条：一端套设在手部转轴上，由其带动动作；

手部中转链轮：套设在链轮轴上，供手部一级链条的另一端套设；

手部二级链条：一端套设在手部中转链轮上；

手部二级链轮：设置在二级臂连接板上，其轴伸出连接板，与手部二级链条的另一端套设在一起；

2个伞形齿轮：由水平轴伞形齿轮与竖直轴伞形齿轮相互啮合组成，水平轴伞形齿轮与手部二级链轮的轴固接，竖直轴伞形齿轮通过轴承设置在二级连接板底部平面上，2个锥形齿轮相互配合工作，将手部二级链轮的水平轴转换为竖直轴；

手部法兰：设置在2个锥形齿轮的竖直轴伞形齿轮底部，由爪手链轮通过2个锥形齿轮带动其在水平方向上旋转；

其中，第四电机带动第四行星齿轮减速器及手部转轴旋转，通过由手部转轴、手部一级链条、手部中转链轮、手部二级链条、手部二级链轮组成的传动机构带动手部二级链轮转动，手部二级链轮通过2个伞形齿轮将其绕水平轴的转动传动给手部法兰，使其绕竖直轴旋转；

爪手：设置在手部法兰上，由控制系统控制，可根据不同需求更换相应功能的爪手。

采用上述技术方案，本实用新型由轴承座、一级主动臂、一级从动臂、一级臂连接板组成第一个平行四边形，由一级臂连接板、二级主动臂、二级从动臂、二级臂连接板组成第二个平行四边形。在工作过程中，此结构能够保证手部法兰始终保持水平状态。且所有电机均安装在机架上，臂件采用钢板材并配有加强筋板，通过链条进行传动，机器人运动惯量小，动力学性能好，能较好满足高速重载搬运码垛的要求。

本实用新型有一下有点：

1、腰式机座结构，使得整个机器人站立很稳固平稳，便于安放，移动；

2、手臂的平行四边形结构，保证手部角度不随手臂伸缩而变化；

3、驱动电机，减速传动机构全部下置，减轻手臂重量，使手臂的运动轻巧，机械惯量小，便于快速加减速，快速运动；

4、关节式结构，所有电缆通过手臂内部布置，只有在关节处有微小弯曲动作，简化了电缆布置，延长了电缆弯曲伸缩的寿命，并且布局美观；

5、关节结构的巧妙设计，使手臂的伸缩范围达到极致，水平面作业范围可达270°；

6、关节之间采用链条进行传动，重复定位精度高。

附图说明：

以下用附图对本实用新型详细说明：

图1为本实用新型码垛机器人的主视结构示意图；

图2为本实用新型码垛机器人的俯视结构示意图；

图3为本实用新型码垛机器人的左视结构示意图。

具体实施方式：

以下结合附图及实施例对本实用新型详述：

如图1-图3所示的本实用新型的实施方式，四关节码垛机器人，所述的机器人包括：腰式机座结构1包括：机座11；第一电机12：安装在机座11上，第一电机是由控制系统控制；第一行星齿轮减速器13：与第一电机12配合安装在机座上，其输出转轴向上伸出机座外；转盘14：设置在机座上方，与第一行星齿轮减速器的输出转轴配合；第一轴承座15：设置在机座上方，与第一行星齿轮减速器13输出轴套接；底座16：安装在转盘14上；第二轴承座17：设置在底座16上方与其固接；其中，第一电机12带动第一行星齿轮减速器13转动，进而带动转盘14、底座16进行360度转动。

大臂机构组件2包括：第二电机21：由控制系统控制；第二行星齿轮减速器22：安装在第二轴承座17上，其输出转轴向内，与第二电机21配合由其带动动作；一级主动轴23；安装在第二轴承座17上，与第二电机21、第二行星齿轮减速器22配合，由第二电机21带动其旋转；2个一级主动臂24：一端设置在第二轴承座17上，与一级主动轴23配合，由其带动转动；2个一级从动臂25：一端铰接设置在轴承座17上；一级从动臂加强筋板26；一级臂连接板27：将2对一级主、从动臂24、25的另一端连接起来，与2个轴承座17、2个一级主、从动臂24、25形成平行四边形的运动机构；其中，第二电机21带动第二行星减速器22动作，进而带动一级主动轴23转动，平行四边形运动机构绕一级主动轴23进行水平方向到垂直方向90度转动。

小臂机构组件3包括：第三电机31：安装在第二轴承座17上，由控制系统控制；第三行星齿轮减速器32：安装在第二轴承座17上，与第三电机31配合，其输出转轴向内；二级主动轴33：设置在第二轴承座17上，与第三行星齿轮减速器32及第三电机31配合，由第在电机31带动其旋转；链条34：一端套设在二级主动轴33上，由其带动动作；从动链轮35：其套设在链条34的另一端；链轮轴36：其设置在2个一级从动臂25的另一端，供从动链轮35、一级臂连接板27等套设其上；2个二级主动臂37：其一端套设在链轮轴36上并由其带动动作；2个二级从动臂38：其一端铰接设置在一级臂连接板27上；二级臂连接板39：将2对二级主、从动臂的另一端连接起来，与一级臂连接板27、2对二级主、从动臂37、38形成平行四边形的运动机构；其中，2个二级主动臂37、2个二级从动臂38、一个一级臂连接板27、一个二级臂连接板39组成另一个平行四边形运动机构，第三电机31带动第三行星齿轮减速器32及二级主动轴33旋转，二级主动轴33借链条34带动从动链轮35及链轮轴36旋转，进而带动小臂的平行四边形运动机构绕链轮轴36在垂直方向180度转动。

手部组件4：第四电机41：安装在第二轴承座17上，由控制系统控制；第四行星齿轮减速器42：安装在第二轴承座17上，与第四电机41配合，其输出轴向内；手部转轴43：安装在第二轴承座17上，与第四电机41、第四行星齿轮减速器42配合，由第四电机41带动其旋转；手部一级链条44：一端套设在手部转轴43上，由其带动动作；手部中转链轮45：套设在链轮轴36上，供手部一级链条44的另一端套设；手部二级链条46：一端套设在手部中转链轮45上；手部二级链轮47：设置在二级臂连接板39上，其轴伸出连接板，与手部二级链条46的另一端套设在一起；2个伞形齿轮48：由水平轴伞形齿轮与竖直轴伞形齿轮相互啮合组成，水平轴伞形齿轮与手部二级链轮47的轴固接，竖直轴伞形齿轮通过轴承设置在二级连接板39底部平面上，2个锥形齿轮相互配合工作，将手部二级链轮47的水平轴转换为竖直轴；手部法兰49：设置在2个锥形齿轮48的竖直轴伞形齿轮底部，由爪手链轮47通过2个锥形齿轮48带动其在水平方向上旋转。

爪手5：设置在手部法兰49上，由控制系统控制，可根据不同需求更换相应功能的爪手。

本实用新型结构设计巧妙，采用四关节结构架构，由轴承座、一级主动臂、一级从动臂、一级臂连接板组成第一个平行四边形，由一级臂连接板、二级主动臂、二级从动臂、二级臂连接板组成第二个平行四边形。在工作过程中，此结构能够保证手部法兰始终保持水平状态。且所有电机均安装在机架上，臂件采用板材并配有加强筋板，通过链条进行传动，机器人运动惯量小，动力学性能好，能较好满足高速重载搬运码垛的要求。腰式机座结构，使得整个机器人站立很稳固平稳，便于安放、移动。关节式结构，所有电缆通过手臂内部布置，只有在关节处有微小弯曲动作，简化了电缆布置，延长了电缆弯曲伸缩的寿命，并且布局美观。关节结构的巧妙设计，使手臂的伸缩范围达到极致，水平面作业范围可达270°。

本实用新型控制系统：以“基于PLC的运动控制系统”为控制系统架构的核心，通用性好，易使用，而且极为可靠。人性化示教界面。模块化软件结构，开放的用户开发接口，便于开发针对于专用应用场合的应用程序。可远程编程、监控。多台机器人可联网运行。

上述说明示出并描述了本实用新型的优选实施例，如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (3)

1.四关节码垛机器人，其特征在于：

包括：

腰式机座结构（1）：

机座（11）；

第一电机（12）：安装在机座（11）上，由控制系统控制；

第一行星齿轮减速器（13）：与第一电机（12）配合安装在机座上，其输出转轴向上伸出机座外；

转盘（14）：设置在机座上方，与第一行星齿轮减速器的输出转轴配合；

第一轴承座（150：设置在机座上方，与第一行星齿轮减速器（13）输出轴套接；

底座（16）：安装在转盘（14）上；

第二轴承座（17）：设置在底座（16）上方与其固接；

其中，第一电机（12）带动第一行星齿轮减速器（13）转动，进而带动转盘（14）、底座（16）进行360度旋转；

大臂机构组件（2）：

第二电机（21）：由控制系统控制；

第二行星齿轮减速器（22）：安装在第二轴承座（17）上，其输出转轴向内，与第二电机（21）配合由其带动动作；

一级主动轴（23）：安装在第二轴承座（17）上，与第二电机（21）、行第二星齿轮减速器（22）配合，由第二电机（21）带动其旋转；

两个一级主动臂（24）：一端设置在第二轴承座（17）上，与一级主动轴（23）配合，由其带动转动；

两个一级从动臂（25）：一端铰接设置在第二轴承座（17）上；

一级臂连接板（27）：将两对一级主动臂（24）、从动臂（25）的另一端连接起来，与第二轴承座（17）、两对一级主动臂（24）、两对一级从动臂（25）形成平行四边形的运动机构；

其中，第二电机（21）带动第二行星减速器（22）动作，进而带动一级主动轴（23）转动，平行四边形运动机构绕一级主动轴（23）进行水平方向到垂直方向90度转动；

小臂机构组件（3）：

第三电机（31）：安装在第二轴承座（17）上，由控制系统控制；

第三行星齿轮减速器（32）：安装在第二轴承座（17）上，与第三电机（31）配合，其输出转轴向内；

二级主动轴（33）：设置在第二轴承座（17）上，与第三行星齿轮减速器（32）及第三电机（31）配合，由第三电机（31）带动其旋转；

链条（34）：一端套设在二级主动轴（33）上，由其带动动作；

从动链轮（35）：其套设在链条（34）的另一端；

链轮轴（36）：其设置在两个一级从动臂（25）的另一端，供从动链轮（35）、一级臂连接板（27）等套设其上；

两个二级主动臂（37）：其一端套设在链轮轴（36）上并由其带动动作；

两个二级从动臂（38）：其一端铰接在一级臂连接板（27）上；

二级臂连接板（39）：将两对二级主、从动臂的另一端连接起来，与一级臂连接板（26）、两对二级主、从动臂形成平行四边形的运动机构；

其中，两个二级主动臂（37）、两个二级从动臂（38）、一个一级臂连接板（26）、一个二级臂连接板（39）组成另一个平行四边形运动机构，第三电机（31）带动第三行星齿轮减速器（32）及二级主动轴（33）旋转，二级主动轴（33）借链条（34）带动从动链轮（35）及链轮轴（36）旋转，进而带动小臂的平行四边形运动机构绕链轮轴（360在垂直方向180度转动；

手部组件(4)：

第四电机（41）：安装在第二轴承座（17）上，由控制系统控制；

第四行星齿轮减速器（42）：安装在第二轴承座（17）上，与第四电机（41）配合，其输出轴向内；

手部转轴（43）：安装在第二轴承座（17）上，与第四电机（41）、第四行星齿轮减速器（42）配合，由第四电机（41）带动其旋转；

手部一级链条（44）：一端套设在手部转轴（43）上，由其带动动作；

手部中转链轮（45）：套设在链轮轴（36）上，供手部一级链条（44）的另一端套设；

手部二级链条（46）：一端套设在手部中转链轮（45）上；

手部二级链轮（47）：设置在二级臂连接板（39）上，其轴伸出连接板，与手部二级链条（46）的另一端套设在一起；

两个伞形齿轮（48）：由水平轴伞形齿轮与竖直轴伞形齿轮相互啮合组成，水平轴伞形齿轮与手部二级链轮（47）的轴固接，竖直轴伞形齿轮通过轴承设置在二级连接板（39）底部平面上，两个锥形齿轮相互配合工作，将手部二级链轮（47）的水平轴转换为竖直轴；

手部法兰（49）：设置在两个锥形齿轮（48）的竖直轴伞形齿轮底部，由爪手链轮（47）通过两个锥形齿轮（48）带动其在水平方向上旋转；

其中，第四电机（41）带动第四行星齿轮减速器（42）及手部转轴（43）旋转，通过由手部转轴（43）、手部一级链条（44）、手部中转链轮（45）、手部二级链条（46）、手部二级链轮（47）组成的传动机构带动手部二级链轮（47）转动，手部二级链（47）通过两个伞形齿轮将其绕水平轴的转动传动给手部法兰（49），使其绕竖直轴旋转；

爪手（5）：设置在手部法兰（49）上，由控制系统控制，根据不同需求更换相应功能的爪手。

2.如权利要求1所述的四关节码垛机器人，其特征在于：在两个一级从动臂之间设置一级从动臂加强筋板（26）增加从动臂在水平方向上的刚性。

3.如权利要求1或2所述的四关节码垛机器人，其特征在于：所述的第一、第二、第三及第四电机为伺服电机。

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