CN215511032U - 一种六自由度混联机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种六自由度混联机器人，所述机器人由三自由度并联部分、三自由度串联部分、末端执行器和传感机构组成，并联部分包括定平台、三组驱动装置、三组驱动臂、三组从动支杆和动平台；串联部分包括串联部分包括沿X轴方向转动关节、沿Y轴方向转动关节、沿Z轴方向转动关节、法兰盘。并联部分可使动平台在X、Y、Z轴方向做线性运动，串联部分可使末端执行器在X、Y轴方向做关节运动，实现沿X、Y轴方向的摆动，同时支持末端执行器在任意姿态的旋转。该混联机器人采用模块化设计，便于轨迹规划和实时控制，且在保证速度和精度的基础上增大末端执行器的运动范围。

Description

一种六自由度混联机器人

技术领域

本发明涉及一种混联机器人技术领域，特别是一种六自由度混联机器人。

背景技术

我国从上世纪90年代开始对工业机器人进行研究和开发，就目前我国的现状来看，对工业机器人的需求量居高不下。随着我国工业、制造业迅速发展，人工操作已经满足不了当前岗位需求，更加省时、省力、精准的工业机器人正在代替人工岗位。目前串联机器人和并联机器人已经大量分布在工厂中，可这两种机器人都存在不足，串联机器人工作范围大且灵活，但是精度低、累计误差大、速度较低；并联机器人精度高、速度快、刚度大，但是工作范围小、运动耦合性大、不够灵活，所以一旦有同时要求速度、精度和灵活度的工作任务时，这两种机器人都是不能达到要求的，以至于兼备精度高、速度快且运动范围大的混联机器人面世。

现有的混联机器人较为灵活且刚性大的大多为五自由度混联机器人，如中国专利文献发布的CN 110053026 A 、CN 109877807 A 、CN 109664275 A 等，但对于工作要求较复杂的工序五自由度混联机器人是不能满足的。因此，本发明提出一种精度高、速度快、运动范围大且工作灵活的六自由度混联机器人，可用于机械加工、分拣、搬运、码垛、焊接等多种领域。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种六自由度混联机器人，该机器人具有速度快、精度高、活动范围大且工作灵活的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种六自由度混联机器人，包括三自由度并联部分、三自由度串联部分、末端执行器和传感机构。

为提高本机器人的运动速度、精度和刚度，并联部分包括定平台、三组驱动装置、三组驱动臂、三组从动支杆和动平台，三组驱动装置呈对称方式安装在定平台上，并分别与驱动臂上端相连，驱动臂下端装有球头轴。每组从动杆包括两个支链杆，支链杆两端装有球头套管，支链杆上端球头套管和驱动臂下端球头轴配合，动平台上同样装有球头轴，并与支链杆下端球头套管配合。

为提高本机器人的灵活度和工作范围，串联部分包括沿X轴方向旋转关节、沿Y轴方向旋转关节、沿Z轴方向转旋转关节、法兰盘，三个旋转关节依次串联安装在动平台下方，法兰盘与Z轴旋转关节相连。

为提高本机器人工作类型，末端执行器具有可重构性，本体安装为夹具，安装在法兰盘下端，可根据实际要求安装吸盘、焊枪、刀具、夹爪等工具。

为提高本机器人本体智能型，传感机构包括压力传感器、力/力矩传感器、触觉传感器。压力传感器安装在压力阀后面，力/力矩传感器安装在法兰盘和末端执行器之间，触觉传感器安装在末端执行器上。压力传感器可以感知末端工具是否吸取上物体，并及时传给机器人信号，通过程序设定可实现若末端工具吸取物体则机器人继续运行，若未吸取物体机器人可重新吸取等措施；力/力矩传感器可感知机器人末端执行器的力度，所有反馈到末端执行器上的力都在机器人的监控之中；触觉传感器能够检测力度并得出力度分布情况，从而知道对象的确切位置，达到可以控制抓取的位置和末端执行器的抓取力度。

所述驱动装置和旋转关节动力系统均由电机、减速器和编码器构成，电机为伺服电机，减速器为RV减速器。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

1、提高自动化程度，减少人力成本，促进生产节奏，并且工艺精准，降低误差。

2、灵活度较高，由于采用并联和串联一体的六自由度混联结构，在保证精度和速度的基础上大大提高了末端执行器的活动范围。

3、功能多样，末端执行器可安装吸盘、焊枪、刀具和夹爪等多种工具以满足实际工作需要。

4、采用模块化设计，便于轨迹规划和实时控制。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图

图2是图1中三自由度并联部分的结构示意图

图3是图2中静平台的结构示意图

图4是图2中连接杆的结构示意图

图5是图2中动平台的结构示意图

图6是图1中三自由度串联部分的结构示意图

1-三自由度并联部分，2-三自由度串联部分，3-末端执行器，4-定平台，5-驱动装置，6-驱动臂，7-从动支杆，8-动平台，9-球头轴，10-支链杆，11-球头套管，12-沿X轴方向旋转关节，13-沿Y轴方向旋转关节，14-沿Z轴方向旋转关节，15-法兰盘。

具体实施方式

如图1一种六自由度混联机器人包括三自由度并联部分1、三自由度串联部分2、末端执行器3和传感机构。

如图2并联部分包括定平台4、三组驱动装置5、三组驱动臂6、三组从动支杆7，三组驱动装置5呈对称方式安装在定平台4上，并分别与驱动臂6上端相连，通过所述装置，并联部分可为该机器人提供空间X、Y、Z轴方向线性移动三个自由度，同时令机器人具有刚性大、速度快、误差小等特点。

如图3是定平台、驱动装置和驱动臂的具体结构示意图。

如图4是支链杆的具体结构示意图。

如图5是动平台的具体结构示意图。

如图6串联部分2包括沿X轴方向旋转关节12、沿Y轴方向旋转关节13、沿Z轴方向旋转关节14、法兰盘15，三个转动关节依次串联安装在动平台8下方，法兰盘15与Z轴旋转关节14相连，末端执行器3为夹具，安装在法兰盘15下端，可根据实际要求安装吸盘、焊枪、刀具、夹爪等工具。通过所述装置，串联部分为该机器人提供X、Y、Z轴方向关节转动三个自由度，同时令机器人具有活动范围大、使末端执行器更灵活等特点。

驱动装置和旋转关节动力系统均由电机、减速器和编码器构成，电机为伺服电机，减速器为RV减速器。

传感机构包括压力传感器、力/力矩传感器、触觉传感器。压力传感器安装在压力阀后面，力/力矩传感器安装在法兰盘和末端执行器之间，触觉传感器安装在末端执行器3上。压力传感器可以感知末端工具是否吸取上物体，并及时传给机器人信号，通过程序设定可实现若末端工具吸取物体则机器人继续运行，若未吸取物体机器人可重新吸取等措施；力/力矩传感器可感知机器人末端执行器的力度，所有反馈到末端执行器上的力都在机器人的监控之中；触觉传感器能够检测力度并得出力度分布情况，从而知道对象的确切位置，达到可以控制抓取的位置和末端执行器的抓取力度。

综上所述该六自由度混联机器人结合串联和并联机器人特点，相对传统串联机器人该机器人刚性更大、精度更准、速度更快。相对传统并联机器人该机器人自由度更多、更加灵活。在分拣、搬运、码垛、焊接、机械加工等领域可起到更好的效果。

Claims (3)

1.一种六自由度混联机器人包括三自由度并联部分、三自由度串联部分、末端执行器和传感机构，其特征在于，并联部分包括定平台、三组驱动装置、三组驱动臂、三组从动支杆和动平台，三组驱动装置呈对称方式安装在定平台上，并分别与驱动臂上端相连，驱动臂下端装有球头轴；每组从动杆包括两个支链杆，支链杆两端装有球头套管，支链杆上端球头套管和驱动臂下端球头轴配合，动平台上同样装有球头轴，并与支链杆下端球头套管配合；串联部分包括沿X轴方向旋转关节、沿Y轴方向旋转关节、沿Z轴方向旋转关节、法兰盘，三个旋转关节依次串联安装在动平台下方，法兰盘与Z轴旋转关节相连，末端执行器为夹具，安装在法兰盘下端，可根据实际要求安装吸盘、焊枪、刀具、夹具等工具。

2.根据权利要求1所述一种六自由度混联机器人，其特征在于，所述驱动装置和旋转关节动力系统均由电机、减速器和编码器构成，电机为伺服电机，减速器为RV减速器。

3.根据权利要求2所述一种六自由度混联机器人，其特征在于，所述传感机构包括压力传感器、力/力矩传感器、触觉传感器；压力传感器安装在压力阀后面，力/力矩传感器安装在法兰盘和末端执行器之间，触觉传感器安装在末端执行器上。

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