CN206373904U - 小型桌面搬运机器人结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种小型桌面搬运机器人结构，包括底座，底座上水平转动连接有转台，大臂的一端与转台的顶面摆动连接，大臂的另一端与小臂的一端摆动连接，小臂的另一端摆动连接有腕部，腕部与执行机构活动连接，底座与转台之间设有驱动元件A，驱动元件A带动转台与底座转动，大臂在驱动元件B的作用下与转台摆动连接，小臂在驱动元件C的作用下与大臂摆动连接，腕部通过驱动元件D与小臂摆动连接，驱动元件B和驱动元件C分别固定于转台上，驱动元件D固定于大臂上，驱动元件A、驱动元件B、驱动元件C和驱动元件D分别与控制系统电连接。由本实用新型的结构可知，可加载多种末端执行器已完成不同工作任务。

Description

小型桌面搬运机器人结构

技术领域

本实用新型涉及机器人的领域，具体涉及一种小型桌面搬运机器人结构。

背景技术

随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、涂胶、点焊、弧焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。有很多个原因，包括包装的种类、工厂环境和客户需求等将码垛变成包装工厂里一块难啃的骨头。为了克服这些困难，码垛设备的各个方面都在发展改进，包括从机械手到操纵它的软件。市场上对灵活性的需求不断增长，这一个趋势已经影响到了包装的多个方面，生产线的后段也不例外。零售客户，尤其是那些具有影响力的如沃尔玛一样的大型超市，经常需要定制一些随机货盘，但是他们不得不定制每一个货盘，而货盘的形式只是偶尔会有重复。而且这类随机的货盘的高效生产是比较困难的。

发明内容

本实用新型的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种小型桌面搬运机器人结构，可加载多种末端执行器已完成不同工作任务；在机器人的操作过程中，可以通过驱动元件A和驱动元件E的同时动作，保证了物件在被机器人的周转过程中，角度不会放生变化，避免操作工在周机器人的周转之后还需要对物件进行转动角度的操作；通过平行四边形四杆机构A、平行四边形四杆机构B、平行四边形四杆机构C的传动机构，从而实现了大臂与小臂并联操作，腕部余大臂串联操作、并与小臂并联操作的结构，便于机器人的动作更加便利。

本实用新型所采取的技术方案是：

小型桌面搬运机器人结构，包括底座，所述底座上水平转动连接有转台，大臂的一端与转台的顶面摆动连接，所述大臂的另一端与小臂的一端摆动连接，所述小臂的另一端摆动连接有腕部，所述腕部与执行机构活动连接，所述底座与转台之间设有驱动元件A，所述驱动元件A带动转台与底座转动，所述大臂在驱动元件B的作用下与转台摆动连接，所述小臂在驱动元件C的作用下与大臂摆动连接，所述腕部通过驱动元件D与小臂摆动连接，所述驱动元件B和驱动元件C分别固定于转台上，所述驱动元件D固定于大臂上，所述驱动元件A、驱动元件B、驱动元件C和驱动元件D分别与控制系统电连接。

本实用新型进一步的技术方案是，小臂通过平行四边形四杆机构A与大臂摆动连接。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述平行四边形四杆机构A由作为机架的大臂、作为主动连架杆的摇臂A、作为连杆的杆件A和作为从动连架杆的小臂构成，所述摇臂A的一端与驱动元件C的输出轴固定、并与大臂转动连接，另一端与杆件A的一端连接，所述杆件A的另一端与小臂连接。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述腕部通过平行四边形四杆机构B和平行四边形四杆机构C与小臂摆动连接。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述平行四边形四杆机构B由作为机架的大臂、作为主动连架杆的摇臂B、作为连杆的杆件B和作为从动连架杆的摇臂C构成，所述平行四边形四杆机构C由作为机架的小臂、作为主动连架杆的摇臂C、作为连杆的杆件C和作为从动连架杆的摇臂D构成；所述摇臂B的一端与驱动元件D的输出轴固定、并与大臂转动连接，另一端与杆件B连接，所述杆件B的另一端与摇臂C的A端摆动连接，所述摇臂C的B端与大臂和小臂的摆动轴摆动连接，所述摇臂C的C端与杆件C的一端连接，所述杆件C的另一端与摇臂D连接，所述摇臂D与腕部固定。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述执行机构为多自由度的执行器。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述执行机构为两自由度的执行器，所述执行器包括转动连接于腕部下部的转动架和与活动连接与转动架下部的抓取机构，所述转动架在驱动元件E的作用下与腕部转动连接，所述抓取机构在驱动元件F的作用下执行抓取、释放的动作，所述驱动元件E固定于腕部上，所述驱动元件F固定于转动架上。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述驱动元件A、驱动元件B、驱动元件C和驱动元件D均为直流私服电动机。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述直流私服电动机为数字舵机。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述驱动元件A、驱动元件B和驱动元件C选用扭力为20kg*cm的LF-20MG数字舵机；驱动元件D选用扭力为4.8kg*cm的3689MG数字舵机；执行器的驱动元件E和驱动元件F选用扭力为1.6kg*cm的SG90模拟舵机。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述控制系统的主控芯片采用8位单片机。

本实用新型更进一步的技术方案是，主控芯片所采用8位单片机的型号为STM8S105K4。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述控制系统与PC端电连接。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述控制系统与PC端通过蓝牙方式通信连接。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述PC端支持示教机器人软件。

本实用新型更进一步的技术方案是，所述底座固定于桌面上。

本实用新型的有益效果在于：

第一、本实用新型的小型桌面搬运机器人结构，可加载多种末端执行器已完成不同工作任务。

第二、本实用新型的小型桌面搬运机器人结构，在机器人的操作过程中，可以通过驱动元件A和驱动元件E的同时动作，保证了物件在被机器人的周转过程中，角度不会放生变化，避免操作工在周机器人的周转之后还需要对物件进行转动角度的操作。

第三、本实用新型的小型桌面搬运机器人结构，通过平行四边形四杆机构A、平行四边形四杆机构B、平行四边形四杆机构C的传动机构，从而实现了大臂与小臂并联操作，腕部余大臂串联操作、并与小臂并联操作的结构，便于机器人的动作更加便利。

附图说明

图1为本实用新型的立体示意图。

图2为本实用新型的主视示意图。

具体实施方式

结合图1~图2可知，本实用新型包括底座1，所述底座1上水平转动连接有转台2，大臂3的一端与转台2的顶面摆动连接，所述大臂3的另一端与小臂4的一端摆动连接，所述小臂4的另一端摆动连接有腕部5，所述腕部5与执行机构活动连接，所述底座1与转台2之间设有驱动元件A8，所述驱动元件A8带动转台2与底座1转动，所述大臂3在驱动元件B9的作用下与转台2摆动连接，所述小臂4在驱动元件C10的作用下与大臂3摆动连接，所述腕部5通过驱动元件D11与小臂4摆动连接，所述驱动元件B9和驱动元件C10分别固定于转台2上，所述驱动元件D11固定于大臂3上，所述驱动元件A8、驱动元件B9、驱动元件C10和驱动元件D11分别与控制系统电连接；小臂4通过平行四边形四杆机构A与大臂3摆动连接；所述平行四边形四杆机构A由作为机架的大臂3、作为主动连架杆的摇臂A14、作为连杆的杆件A15和作为从动连架杆的小臂4构成，所述摇臂A14的一端与驱动元件C10的输出轴固定、并与大臂3转动连接，另一端与杆件A15的一端连接，所述杆件A15的另一端与小臂4连接；所述腕部5通过平行四边形四杆机构B和平行四边形四杆机构C与小臂4摆动连接；所述平行四边形四杆机构B由作为机架的大臂3、作为主动连架杆的摇臂B16、作为连杆的杆件B17和作为从动连架杆的摇臂C18构成，所述平行四边形四杆机构C由作为机架的小臂4、作为主动连架杆的摇臂C18、作为连杆的杆件C19和作为从动连架杆的摇臂D20构成；所述摇臂B16的一端与驱动元件D11的输出轴固定、并与大臂3转动连接，另一端与杆件B17连接，所述杆件B17的另一端与摇臂C18的A端摆动连接，所述摇臂C18的B端与大臂3和小臂4的摆动轴摆动连接，所述摇臂C18的C端与杆件C19的一端连接，所述杆件C19的另一端与摇臂D20连接，所述摇臂D20与腕部5固定；所述执行机构为多自由度的执行器；所述执行机构为两自由度的执行器，所述执行器包括转动连接于腕部5下部的转动架6和与活动连接与转动架6下部的抓取机构7，所述转动架6在驱动元件E12的作用下与腕部5转动连接，所述抓取机构在驱动元件F13的作用下执行抓取、释放的动作，所述驱动元件E12固定于腕部5上，所述驱动元件F13固定于转动架6上；所述驱动元件A8、驱动元件B9、驱动元件C10和驱动元件D11均为直流私服电动机；所述直流私服电动机为数字舵机；所述驱动元件A8、驱动元件B9和驱动元件C10选用扭力为20kg*cm的LF-20MG数字舵机；驱动元件D11选用扭力为4.8kg*cm的3689MG数字舵机；执行器的驱动元件E12和驱动元件F13选用扭力为1.6kg*cm的SG90模拟舵机；所述控制系统的主控芯片采用8位单片机；主控芯片所采用8位单片机的型号为STM8S105K4；所述控制系统与PC端电连接；所述控制系统与PC端通过蓝牙方式通信连接；所述PC端支持示教机器人软件；所述底座1固定于桌面上。

本实用新型采用关节坐标型结构，具有四自由度，分别为腰部转台2的回转运动、大臂3的俯仰运动、小臂4的俯仰运动和腕部5的俯仰运动。末端执行器具有二自由度，分别为转动架6的回转运动和抓取机构7的抓取、释放运动。

本实施例中，底座1的高度为100mm，大臂3的长度为135mm，小臂4的长度为160mm。空间直角坐标的确定方法如下，底座1的中心轴定为Z轴，向上为Z轴正方向；转台2的转动范围是180°，转台2在中间位置时，大臂3和小臂4所在平面为XOZ平面，原点位于大臂3与转台2连接处下方的100mm处，X轴为水平方向，大臂3和小臂4的延伸方向为X轴正方向。最后，通过右手笛卡尔直角坐标系定Y轴方向。

如果执行器正在持握物体将其从起点搬运到终点，将以20mm/s的速度直线运动；如果执行器已释放物体返回物体起点，将以33mm/s的速度快速返回，以节省工作时间。执行器跟随转台2转动，角度一致，方向相反，使物体在空间中只作平移运动，无旋转运动。

示教机器人软件通过PC端与机器人的控制系统通过蓝牙模块通信。示教机器人软件可以示教机器人抓取点、释放点和运动路径。软件控制面板上可以实时显示小臂4末端的空间坐标，软件可以控制机器人空间的三个坐标轴方向的直线运动，也可以控制机器人抓取机构7的抓取、释放物体运动。

本实施例中，起始点按键可以使机器人运动到起始位置和姿态，即小臂4末端坐标为某一具体数值坐标，执行器处于竖直姿态，旋转角度为0度，抓取机构7处于张开姿态；然后开始使用示教机器人软件软件依次示教机器人抓取点、释放点和无障碍路径所经过的几个点。每次示教机器人到达一个点后，单击记录按键，就可以在软件控制面板中显示出机器人的直线运动轨迹，包含了这段轨迹包含了起点和终点的坐标信息。软件所记录的一条条运动轨迹信息也是STM8S105K4单片机可识别的程序代码，在机器人示教操作完毕之后，把记录的信息写入单片机主程序中，机器人就可以开始进行循环作业。

Claims (10)

1.小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：包括底座（1），所述底座（1）上水平转动连接有转台（2），大臂（3）的一端与转台（2）的顶面摆动连接，所述大臂（3）的另一端与小臂（4）的一端摆动连接，所述小臂（4）的另一端摆动连接有腕部（5），所述腕部（5）与执行机构活动连接，所述底座（1）与转台（2）之间设有驱动元件A（8），所述驱动元件A（8）带动转台（2）与底座（1）转动，所述大臂（3）在驱动元件B（9）的作用下与转台（2）摆动连接，所述小臂（4）在驱动元件C（10）的作用下与大臂（3）摆动连接，所述腕部（5）通过驱动元件D（11）与小臂（4）摆动连接，所述驱动元件B（9）和驱动元件C（10）分别固定于转台（2）上，所述驱动元件D（11）固定于大臂（3）上，所述驱动元件A（8）、驱动元件B（9）、驱动元件C（10）和驱动元件D（11）分别与控制系统电连接。

2.如权利要求1所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：小臂（4）通过平行四边形四杆机构A与大臂（3）摆动连接。

3.如权利要求2所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述平行四边形四杆机构A由作为机架的大臂（3）、作为主动连架杆的摇臂A（14）、作为连杆的杆件A（15）和作为从动连架杆的小臂（4）构成，所述摇臂A（14）的一端与驱动元件C（10）的输出轴固定、并与大臂（3）转动连接，另一端与杆件A（15）的一端连接，所述杆件A（15）的另一端与小臂（4）连接。

4.如权利要求3所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述腕部（5）通过平行四边形四杆机构B和平行四边形四杆机构C与小臂（4）摆动连接。

5.如权利要求4所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述平行四边形四杆机构B由作为机架的大臂（3）、作为主动连架杆的摇臂B（16）、作为连杆的杆件B（17）和作为从动连架杆的摇臂C（18）构成，所述平行四边形四杆机构C由作为机架的小臂（4）、作为主动连架杆的摇臂C（18）、作为连杆的杆件C（19）和作为从动连架杆的摇臂D（20）构成；所述摇臂B（16）的一端与驱动元件D（11）的输出轴固定、并与大臂（3）转动连接，另一端与杆件B（17）连接，所述杆件B（17）的另一端与摇臂C（18）的A端摆动连接，所述摇臂C（18）的B端与大臂（3）和小臂（4）的摆动轴摆动连接，所述摇臂C（18）的C端与杆件C（19）的一端连接，所述杆件C（19）的另一端与摇臂D（20）连接，所述摇臂D（20）与腕部（5）固定。

6.如权利要求1所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述执行机构为多自由度的执行器。

7.如权利要求6所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述执行机构为两自由度的执行器，所述执行器包括转动连接于腕部（5）下部的转动架（6）和与活动连接与转动架（6）下部的抓取机构（7），所述转动架（6）在驱动元件E（12）的作用下与腕部（5）转动连接，所述抓取机构在驱动元件F（13）的作用下执行抓取、释放的动作，所述驱动元件E（12）固定于腕部（5）上，所述驱动元件F（13）固定于转动架（6）上。

8.如权利要求1所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述控制系统的主控芯片采用8位单片机。

9.如权利要求1所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述控制系统与PC端电连接。

10.如权利要求9所述的小型桌面搬运机器人结构，其特征在于：所述控制系统与PC端通过蓝牙方式通信连接。