CN207824876U - 一种龙门式单机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种龙门式单机械臂，包括第一导杆和第二导杆，其上均设置有滑台，两个滑台上连接有第三导杆，第三导杆上连接有第四导杆，第四导杆与第一导杆、第二导杆和第三导杆所在面垂直，第四导杆可沿第三导杆滑动，第四导杆上的滑台上连接有旋转模块，旋转模块上连接有两个相机模块，旋转模块带动两个相机发生多自由度转动。本实用新型机械臂一共有六个自由度，可实现以任意姿势到达空间中每一点。

Description

一种龙门式单机械臂

技术领域

本实用新型属于机械臂技术领域，具体涉及一种龙门式单机械壁。

背景技术

首先关于龙门式机械臂，目前现有的龙门式机械臂，一般都是在三个方向(X轴、Y轴、Z轴)上进行移动，从而实现机械臂在空间上的平动已到达空间内任意一点。随着科技的进步，机械臂的智能化发展也越来越明显，装配机器人机械臂逐渐进入工厂中代替装配工进行装配作业。而传统的装配机器人只能实现对固定位置的工件的抓取装配，所以对于工件的定位精度要求较高.但在实际的生产装配中，由于工装材料、加工工艺、工件本身精度等原因，传统的机器人无法达到装配要求。

发明内容

为了解决上述存在的问题，本实用新型提供一种龙门式单机械壁，精度高，装配更加灵活。

本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种龙门式单机械臂，包括两个相机模块、第一导杆和第二导杆，第一导杆和第二导杆上均设置有滑台，两个滑台上连接有第三导杆，第三导杆上连接有第四导杆，第四导杆与第一导杆、第二导杆和第三导杆所在面垂直，第四导杆可沿第三导杆滑动，第四导杆上设置有滑台上连接有旋转模块，旋转模块上连接有两个所述相机模块，所述旋转模块带动两个相机模块发生多自由度转动。

本实用新型中，所述多自由度转动转动包括滚动、偏航及俯仰。

上述滚动、偏航及俯仰的实现方式为：第四导杆上的滑台上连接有第一旋转电机，第一旋转电机的输出轴与第二旋转电机连接，第二旋转电机的输出轴与第三旋转电机连接，第一旋转电机、第二旋转电机和第三旋转电机分别实现滚动、偏航及俯仰，第三旋转电机上连接两个所述相机模块。

第三旋转电机上连接两个所述相机模块进一步包括：第三旋转电机两侧分别连接有一个第一水平导杆，第一水平导杆上均设置有滑台，其中一个第一水平导杆的滑台上连接有一个所述相机，另一个第一水平导杆的滑台上连接有一竖向导杆，竖向导杆的滑台上同时连接有第二水平导杆，第二水平导杆上设置有滑台，滑台与另一个所述相机连接。

滑台沿着导杆的移动通过导杆上设置的电机驱动。

第一导杆和第二导杆共同固定于支撑底座上。

第一导杆和第二导杆通过直线轴承固定于支撑底座上。

所述支撑底座包括由横梁、纵梁以及立梁固定的矩形框架。

所述龙门式单机械臂还包括控制系统，用于控制滑台的同步移动。

与现有的技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型采用龙门式机械臂，包括四根立柱和四根横梁。其中两根横梁上固定有光滑直轴，保证活动横梁可以在其上移动。活动横梁下端固定用两根光滑直轴，保证X向活动导轨可以在其上移动。活动导轨上固定用两根光滑直轴，保证Z向活动滑块可以在其上移动。前端机械臂采用三坐标轴平动式结构，相比于旋转式结构而言其控制更简单，因为旋转轴通常会引起连杆间的大量运动学与动力学耦合，会引起误差累积。末端执行机构，采用三轴旋转式，实现末端执行机构的姿态的变换。前端机械臂加末端执行机构所构成的整体一共有六个自由度，所以可以实现以任意姿势到达空间中的每一点，抓取工件更灵活。

附图说明

图1为本实用新型龙门式装配机器人的轴测视图。

图2为本实用新型龙门式装配机器人的局部轴测视图(不含支撑框架)。

图3为本实用新型龙门式装配机器人的正面视图。

图4为图3中C处的放大视图。

图5为图4的右侧视图。

图中：1—第一导杆，2—第二导杆，3—第三导杆，4—第四导杆，5—第一水平导杆，6—竖向导杆，7—第二水平导杆，9—支撑底座，10—直线轴承，11、12、13、14、15、16均为滑台，17、18为相机，19、20、21、22均为电机，23—第一旋转电机，24—第二旋转电机，25—第三旋转电机。

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

具体实施方式

实施例1：

如图1-4所示，本实施例提供一种龙门式单机械臂，包括第一导杆1和第二导杆2，第一导杆1和第二导杆2上均设置有滑台11、12，两个滑台11、12上连接有第三导杆3，采用导杆滑台组合使得第三导杆3可以沿着第一导杆1和第二导杆2移动，第三导杆3上连接有第四导杆4，第四导杆4与第一导杆1、第二导杆2和第三导杆3所在面垂直，第四导杆4可绕第三导杆3滑动，第四导杆4上设置有滑台13，实现三个自由度的平动。

第四导杆4上的滑台13上连接有旋转模块，旋转模块上连接有两个相机17、18，所述旋转模块带动两个相机17、18发生多自由度转动，包括滚动、偏航及俯仰。第四导杆4上的滑台上连接有第一旋转电机23，第一旋转电机23的输出轴与第二旋转电机24连接，第二旋转电机24的输出轴与第三旋转电机25连接，第一旋转电机23、第二旋转电机24和第三旋转电机25分别实现滚动、偏航及俯仰，第三旋转电机25上连接两个相机。本实用新型的滚动、偏航及俯仰来自航空界的叫法，类似于现有欧拉角的旋转方式，即绕x轴、y轴、z轴的旋转，滚动、偏航及俯仰的实现分别通过第一旋转电机23、第二旋转电机24，第三旋转电机25实现，第一旋转电机23实现的是滚动，带动后面的第二旋转电机24，第三旋转电机25有连接在第三旋转电机25的两个相机一起动；第二旋转电机24实现偏航，带动后面的第三旋转电机25和连接在第三旋转电机25上的两个相机一起动；第三旋转电机25实现俯仰，带动连接在第三旋转电机25上的两个相机运动，实现三自由度的旋转，其中，第一旋转电机23、第二旋转电机24和第三旋转电机25联合实现滚动、偏航及俯仰均为现有技术。(《机器人建模和控制》出版社：机械工业出版社)

此外，本实用新型的相机17还具有一个局部的平移运动，由电机21带动，相机18有三个局部运动，即三个坐标轴向的平移运动，分别由三个方向的导杆上的电机(图中未全部标出)带动，具体实现方式为：第三旋转电机25两侧分别连接有一个第一水平导杆5，第一水平导杆5上均设置有滑台，其中一个第一水平导杆5的滑台上连接有一个相机17，另一个第一水平导杆的滑台上连接有一竖向导杆6，竖向导杆6的滑台上同时连接有第二水平导杆7，第二水平导杆7上设置有滑台，滑台与另一个相机18连接。

本实用新型所有滑台沿着导杆的移动通过各自导杆上分别设置的电机19、20、21、22驱动，图中仅列出部分。

第一导杆1和第二导杆2通过直线轴承10共同固定于支撑底座9上。支撑底座9包括由横梁、纵梁以及立梁固定的矩形框架，具体的可采用龙门框架，典型的龙门框架是两根立柱加一根横梁，形成一个门的样式，本实用新型所涉及的龙门机构包括了四个立柱和顶端的四根横梁，该结构可以大大的加强整体的刚度，有利于机械臂的准确定位。

龙门式单机械臂还包括控制系统，用于控制滑台的同步移动，保证导杆的平稳移动。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型的三自由度的平动包括X、Y、Z三个方向的运动模块，通过第一导杆1、第二导杆2、第三导杆3和第四导杆4在X、Y、Z三个方向的移动实现，移动均通过现有的导杆与滑台组合模块，每一个运动模块的实现都是通过丝杠电机带动滑台，滑台在导杆上滑动，带动与之连接的结构的运动。

本实用新型中相机17、18可以实现三自由的转动，在此基础上，相机17还可以实现一个单自由度平动模块，即在第一水平导杆5一侧的平动移动。相机18可以实现三自由度的移动，通过与第一水平导杆5连接的三个坐标轴向的导杆滑块组合实现。

本实用新型通过相机来摄取工件的特征。

本实用新型三自由度的平动模块实现机械臂在空间中位置的变换，使得末端相机可以到达空间中的任何的位置。多自由度转动模块实现机械臂的姿态的变换，使得末端相机可以任意的姿态接近工件。控制系统控制以上所有模块的运动，使得末端相机以合适的姿势运动到准确的位置。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种龙门式单机械臂，包括两个相机模块，其特征在于，还包括第一导杆(1)和第二导杆(2)，第一导杆(1)和第二导杆(2)上均设置有滑台，两个滑台上连接有第三导杆(3)，第三导杆(3)上连接有第四导杆(4)，第四导杆(4)与第一导杆(1)、第二导杆(2)和第三导杆(3)所在面垂直，第四导杆(4)可沿第三导杆(3)滑动，第四导杆(4)上设置有滑台，第四导杆(4)上的滑台上连接有旋转模块，旋转模块上连接有两个所述相机模块，所述旋转模块带动两个相机模块发生多自由度转动。

2.如权利要求1所述龙门式单机械臂，其特征在于，所述多自由度转动转动包括滚动、偏航及俯仰。

3.如权利要求2所述龙门式单机械臂，其特征在于，所述滚动、偏航及俯仰的实现方式包括：第四导杆(4)上的滑台上连接有第一旋转电机(23)，第一旋转电机(23)的输出轴与第二旋转电机(24)连接，第二旋转电机(24)的输出轴与第三旋转电机(25)连接，第一旋转电机(23)、第二旋转电机(24)和第三旋转电机(25)分别实现滚动、偏航及俯仰，第三旋转电机(25)上连接两个所述相机模块。

4.如权利要求3所述龙门式单机械臂，其特征在于，第三旋转电机(25)上连接两个所述相机模块包括：第三旋转电机(25)两侧分别连接有一个第一水平导杆(5)，第一水平导杆(5)上均设置有滑台，其中一个第一水平导杆(5)的滑台上连接有一个相机，另一个第一水平导杆(5)的滑台上连接有一竖向导杆(6)，竖向导杆(6)的滑台上同时连接有第二水平导杆(7)，第二水平导杆(7)上设置有滑台，滑台与另一个相机连接。

5.如权利要求1所述龙门式单机械臂，其特征在于，滑台沿着导杆的移动通过导杆上设置的电机驱动。

6.如权利要求1所述龙门式单机械臂，其特征在于，第一导杆(1)和第二导杆(2)共同固定于支撑底座(9)上。

7.如权利要求6所述龙门式单机械臂，其特征在于，第一导杆(1)和第二导杆(2)通过直线轴承(10)固定于支撑底座(9)上。

8.如权利要求6所述龙门式单机械臂，其特征在于，所述支撑底座(9)包括由横梁、纵梁以及立梁固定的矩形框架。

9.如权利要求1所述龙门式单机械臂，其特征在于，所述龙门式单机械臂还包括控制系统，用于控制滑台的同步移动。