CN2804018Y - 码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的是一种码垛机器人。它包括手臂机构、机架、伺服驱动系统、手腕、手腕姿态调整机构等。手臂机构由平行四边形连杆构成，其驱动系统安装在机架上，由水平、垂直两个驱动机构组成。其中手臂的水平主动关节F安装在水平移动板上，垂直主动关节E安装在垂直移动板上。机架安装在底座上，可实现在水平面内绕Ⅰ轴回转。手腕固定在AC连杆的A点及JI连杆的J点上，设有末端执行器回转轴Ⅱ。手腕姿态调整机构由两个平行四边形机构通过一个三运动副杆件构成。本实用新型的平行四边形连杆手臂机构与其驱动系统配置形式，非常方便地实现了码垛机器人末端执行器的线性运动轨迹。

Description

码垛机器人

(一)技术领域

本实用新型涉及一种属于机器人制造领域，涉及机器人机械结构和驱动系统，特别涉及位置运动解耦的机器人。

(二)背景技术

机器人码垛技术是自动化物料后处理成套装备中的关键技术之一，随着自动称重、包装技术的发展和性能指标的提高，对码垛技术也提出了更高的要求。码垛机器人是一种具有特殊功能的垂直多关节型机器人，广泛应用于石油、化工、食品加工、饮料等领域。可通过主计算机根据不同的物料包装、堆垛顺序、层数等参数进行设置实现不同型包装的码垛要求。

码垛机器人通常为多关节型机器人，其驱动机构主要由伺服电机、减速机直联在关节处。手臂各臂段只能绕其关节运动副进行旋转运动，这样就使机器人的工作位置机构存在非线性运动耦合。为使末端执行器处于所需工作位置，需协调控制手臂各关节的驱动伺服电机，即必须在控制算法中对各关节运动加以补偿，从而加大了工作位置机构运动分析难度，位置控制系统程序更为复杂。

(三)发明内容

本实用新型的目的在于提供一种控制系统程序简单，位置运动解耦，易实现高速码垛的机器人。

本实用新型的目的是这样实现的：它包括手腕、手臂机构、手腕姿态调节整机构、机架、伺服驱动系统以及底座，手臂机构由AC、BF、FD、CE四个连杆构成，其中AC连杆的BC杆段与CD、DF、FB等连杆构成平行四边形，BC杆段与DF连杆平行，CD连杆与FB连杆平行，AC连杆的A端点为工作负荷承载点。姿态调节机构由两个平行四边形机构通过一个三运动副杆件联接，其中AB、BI、IJ、AJ四个连杆构成一个平行四边形，BF、FG、GH、HB四个连杆构成另一个平行四边形，连杆BF的F点与水平滚珠丝杠副连接，连杆CE的E点与垂直滚珠丝杠副连接，手腕固定在AC连杆的A点及JI连杆的J点上，机架内安装垂直直线导轨与垂直直线导轨相配合的垂直滚珠丝杠副和水平直线导轨与水平直线导轨相配合的水平滚珠丝杠副，滚珠丝杠副连接驱动机构，在垂直滚珠丝杠副及水平滚珠丝杠副上通过转轴连接手臂机构。

本实用新型还可以包括这样一些结构特征：

1、与垂直和水平滚珠丝杠副相连的驱动机构包括安装在机架上的伺服电机、安装在伺服电机轴上的主动带轮、安装在滚珠丝杠上的从动带轮和连接于主动带轮与从动带轮之间的同步带。

2、在手腕上设置末端执行器回转轴II，底座设有机架回转轴I。

本实用新型的特点是：手臂机构由AC、BF、FD、CE四个连杆构成，AC连杆的A端点为负荷承载点。连杆BF的F点为手臂机构的水平主动关节，其随水平移动板在水平方向作直线运动。连杆CE的E点为手臂机构的垂直主动关节，其随垂直移动板在垂直方向作直线运动。利用该手臂机构，在水平驱动机构使BF连杆的主动关节F水平移动时，AC连杆的负荷承载点A仅在水平方向移动；垂直驱动机构使CE连杆的主动关节E在垂直移动时，AC连杆的工作负荷承载点A仅在垂直方向移动，从而实现了码垛机器人的负荷承载点沿水平轴、垂直轴无藕合线性运动。

本实用新型的手腕固定在AC连杆的A点及JI连杆的J点上，其姿态调整机构由两个平行四边形机构及一个三运动副杆件组成，其中AB、BI、IJ、JA四个连杆构成一个平行四边形，BF、FG、GH、HB四个连杆构成另一个平行四边形。机器人的手腕姿态调整机构与位置机构相互关联，但互不影响。利用该机构调整时，机器人的手腕姿态保持不变。

本实用新型实现了码垛机器人位置机构的运动解耦，从而极大地简化了码垛机器人的运动分析和控制程序。

(四)附图说明

附图是本实用新型的结构示意图。

(五)具体实施方案

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

本实用新型包括手腕1、手臂机构2、手腕姿态调整机构3、机架4、底座12以及手臂机构2的伺服驱动系统等。手臂机构2由AC、BF、FD、CE四个连杆构成，其中AC连杆的BC杆段与CD、DF、FB等连杆构成平行四边形，BC杆段与DF连杆平行，CD连杆与FB连杆平行，AC连杆的A端点为工作负荷承载点。连杆BF的F点为手臂机构2的水平主动关节，其安装在水平移动板19上，连杆CE的E点为手臂机构的垂直主动关节，其安装在垂直移动板6上。

本实用新型的手臂机构2的驱动系统安装在机架4上，由水平、垂直两个驱动机构组成。水平驱动机构由伺服电机13、主动带轮14、滚珠丝杠副15、直线导轨16、同步带17、从动带轮18、移动板19等组成。通过滚珠丝杠传动副15，将伺服电机13的旋转运动转换为移动板19的直线运动，从而带动手臂机构2水平主动关节F在水平方向移动，此时手臂机构2的工作负荷承载点A仅在水平方向移动。垂直驱动机构由伺服电机10、主动带轮11、同步带9、从动带轮8、直线导轨7、滚珠丝杠副5、移动板6等组成。通过滚珠丝杠传动副5，将伺服电机10的旋转运动转换为移动板6的直线运动，从而带动手臂机构2的垂直主动关节F在垂直方向移动，此时手臂机构2的工作负荷承载点A仅在垂直方向移动。利用这种平行四边形连杆手臂机构及其驱动系统配置形式，非常方便的实现了手臂机构工作位置点的线性运动，从而极大地简化了码垛机器人的运动分析和控制程序。

本实用新型的手腕1安装在AC连杆的A点及JI连杆的J点上，设有末端执行器回转轴II。手腕姿态调整机构3由两个平行四边形机构及一个三运动副杆件组成。其中手臂机构AC连杆的AB杆段、三运动副杆件的BI杆段、拉杆IJ、及手腕部JA杆段构成一个平行四边形，手臂机构BF连杆、固定连杆FG、拉杆GH、三运动副杆件的HB杆段构成另一个平行四边形。机器人的手腕姿态调整机构与位置机构相互关联，但互不影响。利用该机构调整时，码垛机器人的手腕1姿态保持不变，即与之相连的末端执行器工作姿态保持不变。

本实用新型的底座12设有机架4的回转机构，机架4可以绕回转轴I作回转运动，从而扩大了码垛机器人的作业范围。

Claims (3)

1、一种码垛机器人，它包括手腕、手臂机构、手腕姿态调节整机构、机架、伺服驱动系统以及底座，其特征是：手臂机构由AC、BF、FD、CE四个连杆构成，姿态调节机构由两个平行四边形机构通过一个三运动副杆件联接，其中AB、BI、IJ、AJ四个连杆构成一个平行四边形，BF、FG、GH、HB四个连杆构成另一个平行四边形，连杆BF的F点与水平滚珠丝杠副连接，连杆CE的E点与垂直滚珠丝杠副连接，手腕固定在AC连杆的A点及JI连杆的J点上，机架内安装垂直直线导轨与垂直直线导轨相配合的垂直滚珠丝杠副和水平直线导轨与水平直线导轨相配合的水平滚珠丝杠副，滚珠丝杠副连接驱动机构，在垂直滚珠丝杠副及水平滚珠丝杠副上通过转轴连接手臂机构。

2、根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征是：与垂直和水平滚珠丝杠副相连的驱动机构包括安装在机架上的伺服电机、安装在伺服电机轴上的主动带轮、安装在滚珠丝杠上的从动带轮和连接于主动带轮与从动带轮之间的同步带。

3、根据权利要求1所述的码垛机器人，其特征是：在手腕上设置末端执行器回转轴II，底座设有机架回转轴I。

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