專利名稱：多功能龍門式六軸工業(yè)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種工業(yè)用機(jī)器人，主要涉及一種六個(gè)自由度、串連、龍門 結(jié)構(gòu)可以完成多種作業(yè)的工業(yè)用機(jī)器人結(jié)構(gòu)。
(二)
背景技術(shù)：
目前，機(jī)器人廣泛被應(yīng)用于檢測(cè)、噴砂、裝配、搬運(yùn)、焊接等各種加工作業(yè) 當(dāng)中，工業(yè)用串連式機(jī)器人結(jié)構(gòu)基本四種一下基本結(jié)構(gòu)直角坐標(biāo)型機(jī)器人、圓 柱坐標(biāo)型機(jī)器人、極坐標(biāo)型機(jī)器人和多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其中直角坐標(biāo)機(jī)器人，它的 精度和位置分辨率不隨工作場(chǎng)合而變化，容易達(dá)到高精度，但是它的操作范圍小， 手臂收縮的同時(shí)，向相反方向伸出并妨礙工作。圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人可以繞中心軸 旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度，因此其工作范圍可以相對(duì)擴(kuò)大，且計(jì)算簡(jiǎn)單，但是它的手臂可以 到達(dá)的空間受到限制，不能到達(dá)靠近立柱或地面的空間；極坐標(biāo)型機(jī)器人又稱為 球坐標(biāo)型機(jī)器人，可以繞中心軸旋轉(zhuǎn)，在中心支架附近的工作范圍相對(duì)較大，但 是，它的坐標(biāo)系復(fù)雜，教難控制。多關(guān)節(jié)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)多方向的自由運(yùn)動(dòng)，其 中的類型也較多，給出了它的各種類型，因其安裝固定方式致使運(yùn)動(dòng)范圍受到限 制。
因傳統(tǒng)工業(yè)用機(jī)器人結(jié)構(gòu)的限制，致使其作業(yè)空間受限和無(wú)法完成大空間作 業(yè)；而采用爬行或者移動(dòng)式機(jī)器人完成所要求的作業(yè)，其運(yùn)動(dòng)精度低并且控制算 法相對(duì)較難，無(wú)法勝任大空間作業(yè)，現(xiàn)多處于研究階段，還無(wú)法達(dá)到實(shí)用。現(xiàn)實(shí) 中急需能完成多種作業(yè)和能勝任大空間作業(yè)的一種工業(yè)用機(jī)器人新結(jié)構(gòu)。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能完成多種作業(yè)和能勝任大空間作業(yè)的多功能 龍門式六軸工業(yè)機(jī)器人。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的-
第一立柱3、第二立柱6分別通過(guò)第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸5安 裝于第一軌道1與第二軌道4上，橫梁7安裝于第一立柱3和第二立柱6之間。 移動(dòng)臂9通過(guò)第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸8安裝于橫梁7上。升降臂11通過(guò)第四移動(dòng)關(guān)節(jié)軸10安裝在移動(dòng)臂9上。第一旋轉(zhuǎn)臂13通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12安裝在升降臂 11端部。第二旋轉(zhuǎn)臂15通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14安裝在第一旋轉(zhuǎn)臂13上。末端 執(zhí)行器17通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸16安裝在第二旋轉(zhuǎn)臂15的端部。
第一軌道l、第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2、第一立柱3、第二軌道4、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸 5、第二立柱6和橫梁7構(gòu)成X關(guān)節(jié)，立柱3、立柱6和橫梁7構(gòu)成龍門架，第 一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2和第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸5互相平行；第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸8和移動(dòng)臂9構(gòu) 成Y關(guān)節(jié)，Y關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向與X關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相垂直；第四移動(dòng)關(guān)節(jié)軸10 和升降臂11構(gòu)成Z關(guān)節(jié)，Z關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向與Y關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向和X關(guān)節(jié)的移 動(dòng)方向相互垂直；第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12和第一旋轉(zhuǎn)臂13構(gòu)成U關(guān)節(jié)，其中第一旋 轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12的軸心與Z關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相平行；第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14和第二旋轉(zhuǎn) 臂15構(gòu)成V關(guān)節(jié)，其中第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14的軸心與第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12的軸心 相垂直；第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸16和末端執(zhí)行器17構(gòu)成W關(guān)節(jié)，其中第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸 16的軸心與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14的軸心相垂直。
為了實(shí)現(xiàn)在大空間范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、噴丸、噴涂、清刷、搬運(yùn)、裝配和各種 加工作業(yè)，本發(fā)明采用串連式結(jié)構(gòu)，具有六個(gè)自由度，其中三個(gè)為移動(dòng)關(guān)節(jié)，三 個(gè)為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。為了實(shí)現(xiàn)大空間作業(yè)，相對(duì)于其安裝固定位置，在龍門架上連續(xù) 采用三個(gè)移動(dòng)自由度；在龍門架兩個(gè)底腳處，為第一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)，按照龍門跨度 來(lái)決定采用是單邊驅(qū)動(dòng)還是雙邊驅(qū)動(dòng)，無(wú)論是單邊驅(qū)動(dòng)還是雙邊驅(qū)動(dòng)都不改變此 處只有一個(gè)自由度的性質(zhì)，并命名此處為X關(guān)節(jié)；在龍門架橫梁上實(shí)現(xiàn)第二移動(dòng)
關(guān)節(jié)，沿著橫梁縱向移動(dòng)，并命名此處為Y關(guān)節(jié)；在橫梁上相對(duì)于與X關(guān)節(jié)移動(dòng) 方向和Y關(guān)節(jié)移動(dòng)方向都垂直的方向上實(shí)現(xiàn)第三個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)；并命名為Z關(guān)節(jié)； 因此，以龍門架為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)了x,y和z三個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，其中的大空間是以這三 個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)的。在Z關(guān)節(jié)的手臂下端，即升降臂的下端安裝第一個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié), 并且此關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸心與Z關(guān)節(jié)上升降臂的移動(dòng)方向相同，并命名為U關(guān)節(jié)；在 U關(guān)節(jié)手臂上安裝旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)V，并且U關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸心與V關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸心互相 垂直；V關(guān)節(jié)手臂上安裝W旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，V旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸心與W旋轉(zhuǎn)軸心相垂直， 從而實(shí)現(xiàn)空間姿態(tài)的調(diào)整，即而實(shí)現(xiàn)了在大空間內(nèi)確定位置和姿態(tài)。

圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述
結(jié)合圖l，本發(fā)明的組成包括第一軌道l、第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2、第一立柱3、
第二軌道4、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸5、第二立柱6、橫梁7、第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸8、移動(dòng) 臂9、第四移動(dòng)關(guān)節(jié)軸IO、升降臂ll、第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12、第一旋轉(zhuǎn)臂13、第 二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14、第二旋轉(zhuǎn)臂15、第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸16和末端執(zhí)行器17。
第一立柱3、第二立柱6分別通過(guò)第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸5安 裝于第一軌道1與第二軌道4上，橫梁7安裝于第一立柱3和第二立柱6之間。 移動(dòng)臂9通過(guò)第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸8安裝于橫梁7上。升降臂11通過(guò)第四移動(dòng)關(guān)節(jié) 軸10安裝在移動(dòng)臂9上。第一旋轉(zhuǎn)臂13通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12安裝在升降臂 11端部。第二旋轉(zhuǎn)臂15通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14安裝在第一旋轉(zhuǎn)臂13上。末端 執(zhí)行器17通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸16安裝在第二旋轉(zhuǎn)臂15的端部。
X關(guān)節(jié)由第一軌道l、第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2、第一立柱3、第二軌道4、第二移 動(dòng)關(guān)節(jié)軸5、第二立柱6和橫梁7構(gòu)成，第一立柱3、第二立柱6和橫梁7構(gòu)成 龍門架，第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸2和第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸5互相平行，根據(jù)龍門架的跨度， 來(lái)確定是采用單邊驅(qū)動(dòng)還是雙邊驅(qū)動(dòng)，但無(wú)論是單邊驅(qū)動(dòng)還是雙邊驅(qū)動(dòng)其仍為一 個(gè)自由度；Y關(guān)節(jié)是由第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸8和移動(dòng)臂9構(gòu)成，Y關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向與 X關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相垂直；Z關(guān)節(jié)是由第四移動(dòng)關(guān)節(jié)軸10和升降臂11構(gòu)成，Z 關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向與Y關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向和X關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相互垂直；U關(guān)節(jié)是由 第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12和第一旋轉(zhuǎn)臂13構(gòu)成，其中第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12的軸心與Z 關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相平行；V關(guān)節(jié)是由第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14和第二旋轉(zhuǎn)臂15構(gòu)成， 其中第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14的軸心與第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸12的軸心相垂直；W關(guān)節(jié)是由 第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸16和末端執(zhí)行器17構(gòu)成，其中第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸16的軸心與第 二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸14的軸心相垂直。其中各軸的驅(qū)動(dòng)方式可以根據(jù)使用環(huán)境、定位 精度、重復(fù)定位精度和具體的作業(yè)情況來(lái)確定。
權(quán)利要求
1、一種多功能龍門式六軸工業(yè)機(jī)器人，其特征是第一立柱(3)、第二立柱(6)分別通過(guò)第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(2)、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(5)安裝于第一軌道(1)與第二軌道(4)上，橫梁(7)安裝于第一立柱(3)和第二立柱(6)之間；移動(dòng)臂(9)通過(guò)第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(8)安裝于橫梁(7)上；升降臂(11)通過(guò)第四移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(10)安裝在移動(dòng)臂(9)上；第一旋轉(zhuǎn)臂(13)通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(12)安裝在升降臂(11)端部；第二旋轉(zhuǎn)臂(15)通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(14)安裝在第一旋轉(zhuǎn)臂(13)上；末端執(zhí)行器(17)通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(16)安裝在第二旋轉(zhuǎn)臂(15)的端部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的多功能龍門式六軸工業(yè)機(jī)器人，其特征是第一 軌道(l)、第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(2)、第一立柱(3)、第二軌道(4)、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸 (5)、第二立柱(6)和橫梁(7)構(gòu)成X關(guān)節(jié)，立柱(3)、立柱(6)和橫梁(7)構(gòu)成龍 門架，第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(2)和第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(5)互相平行；第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(8) 和移動(dòng)臂(9)構(gòu)成Y關(guān)節(jié)，Y關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向與X關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相垂直；第四 移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(10)和升降臂(11)構(gòu)成Z關(guān)節(jié)，Z關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向與Y關(guān)節(jié)的移動(dòng) 方向和X關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相互垂直；第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(12)和第一旋轉(zhuǎn)臂(13)構(gòu) 成U關(guān)節(jié)，其中第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(12)的軸心與Z關(guān)節(jié)的移動(dòng)方向相平行；第二 旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(14)和第二旋轉(zhuǎn)臂(15)構(gòu)成V關(guān)節(jié)，其中第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(14)的軸 心與第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(12)的軸心相垂直；第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(16)和末端執(zhí)行器(17) 構(gòu)成W關(guān)節(jié)，其中第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(16)的軸心與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(14)的軸心相垂直。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種多功能龍門式六軸工業(yè)機(jī)器人。第一立柱(3)、第二立柱(6)分別通過(guò)第一移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(2)、第二移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(5)安裝于第一軌道(1)與第二軌道(4)上，橫梁(7)安裝于第一立柱(3)和第二立柱(6)之間；移動(dòng)臂(9)通過(guò)第三移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(8)安裝于橫梁(7)上；升降臂(11)通過(guò)第四移動(dòng)關(guān)節(jié)軸(10)安裝在移動(dòng)臂(9)上；第一旋轉(zhuǎn)臂(13)通過(guò)第一旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(12)安裝在升降臂(11)端部；第二旋轉(zhuǎn)臂(15)通過(guò)第二旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(14)安裝在第一旋轉(zhuǎn)臂(13)上；末端執(zhí)行器(17)通過(guò)第三旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸(16)安裝在第二旋轉(zhuǎn)臂(15)的端部。本發(fā)明具有六個(gè)自由度，其中三個(gè)為移動(dòng)關(guān)節(jié)，三個(gè)為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。是一種能完成多種作業(yè)和能勝任大空間作業(yè)的工業(yè)用機(jī)器人新結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)B25J9/08GK101559598SQ200910072008
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月12日
發(fā)明者劉富強(qiáng), 劉少剛, 杜宏旺, 王立權(quán), 趙亞楠 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)