一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)，該機(jī)器人機(jī)構(gòu)的第一主動桿一端與機(jī)架連接另一端與第四連桿一端連接，第四連桿另一端連接在第七連桿上；第二主動桿一端與機(jī)架連接另一端與第五連桿一端連接，第五連桿另一端連接在第四連桿上；第一連桿一端與機(jī)架連接另一端與第二連桿一端連接另一端同時與第一主動桿、第四連桿和第三連桿連接；第三連桿一端同時與第一主動桿、第四連桿和第二連桿連接，第三連桿另一端與第六連桿一端連接，第六連桿另一端與第七連桿一端連接，所述第七連桿另一端通過與末端執(zhí)行器連接；彈簧一端連接在第二連桿上，彈簧另一端連接在第三連桿上。本發(fā)明具有比傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)碼垛機(jī)器人剛度高、承載能力強(qiáng)、誤差累積小等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碼垛機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]碼垛機(jī)器人是一種對紙箱、袋裝、罐裝、瓶裝等各種形狀成品進(jìn)行包裝、搬運(yùn)及整齊有序擺放的工業(yè)機(jī)器人，在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，傳統(tǒng)的碼垛機(jī)器人一般采用開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)構(gòu)。開鏈?zhǔn)酱?lián)機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡單、動作靈活、占地面積小、工作空間大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于石油、化工、食品加工、飲料、物流等領(lǐng)域，但同樣存在剛度低，不能應(yīng)用于高速、大承載場合的不足。開鏈?zhǔn)酱?lián)結(jié)構(gòu)機(jī)器人因其自身結(jié)構(gòu)的限制，驅(qū)動電機(jī)都需要安裝在鉸接處，會導(dǎo)致手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積、機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能較差等問題，難以滿足高速高精度定位碼垛的要求。
[0003]傳統(tǒng)的碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)是基于固定數(shù)目的構(gòu)件和運(yùn)動副，有固定的自由度。產(chǎn)品包裝的種類越來越復(fù)雜、生產(chǎn)環(huán)境非結(jié)構(gòu)化和客戶需求不確定性等多種因素對碼垛機(jī)器人的多功能、多自由度提出了更高的要求。變胞機(jī)構(gòu)可按不同的需求，在運(yùn)動中改變構(gòu)態(tài)，從而提供可變自由度或可變構(gòu)件數(shù)機(jī)構(gòu)，使變胞機(jī)構(gòu)適應(yīng)不同的任務(wù)要求，應(yīng)用于不同的場合。變胞機(jī)構(gòu)的變胞方式多種多樣，實(shí)質(zhì)是設(shè)置、調(diào)整或限制運(yùn)動副運(yùn)動的方式。力變胞是在待消失運(yùn)動副的運(yùn)動方向預(yù)先施加一定量的阻止運(yùn)動的力，如彈簧等，在工作阻力小于該阻止作用力時，則該運(yùn)動副不產(chǎn)生相對運(yùn)動，使得被連接的兩構(gòu)件沒有相對運(yùn)動而被固結(jié)形成一個構(gòu)件作用；當(dāng)在工作過程中產(chǎn)生的力大于預(yù)先設(shè)置的阻止力而使變胞構(gòu)件產(chǎn)生運(yùn)動時，該機(jī)構(gòu)具有另一種特性，實(shí)現(xiàn)變胞機(jī)構(gòu)的功能，具有多功能階段變化特征、多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化特征和多自由度變化特征。這在欠驅(qū)動多自由度機(jī)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)，利用力變胞的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的變胞功能，而且解決傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)結(jié)構(gòu)碼垛機(jī)器人承載能力小及電機(jī)安裝在鉸接處，導(dǎo)致手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積、機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能較差，難以滿足高速高精度定位碼垛作業(yè)要求等問題。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來達(dá)到上述目的:
[0006]一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架、回轉(zhuǎn)平臺、第一主動桿、第四連桿、第七連桿、第二主動桿、第五連桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第六連桿、第七連桿、末端執(zhí)行器以及彈簧；
[0007]所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺上；
[0008]所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第一主動桿另一端通過復(fù)合鉸鏈與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副連接在第七連桿上；
[0009]所述第二主動桿一端通過第二轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第二主動桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副連接在第四連桿上；
[0010]所述第一連桿一端通過第三轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第一連桿另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，第二連桿另一端通過復(fù)合鉸鏈同時與第一主動桿、第四連桿和第三連桿連接；
[0011]所述第三連桿一端通過復(fù)合鉸鏈同時與第一主動桿、第四連桿和第二連桿連接，第三連桿另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第六連桿一端連接，第六連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第七連桿一端連接，所述第七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接；
[0012]所述彈簧一端連接在第二連桿上，彈簧另一端連接在第三連桿上。
[0013]本發(fā)明突出優(yōu)點(diǎn)在于:
[0014]1，采用力變胞的方式實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的變胞功能，實(shí)現(xiàn)變胞功能機(jī)構(gòu)不僅具有變胞前機(jī)構(gòu)運(yùn)動特征，而且可以使末端執(zhí)行器在空間運(yùn)動姿態(tài)更靈活，適應(yīng)于不同任務(wù)、不同場合和不同的工作對象，具有多功能階段、多拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和多自由度變化特征。
[0015]2，采用并聯(lián)碼垛機(jī)器人，具有比傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)碼垛機(jī)器人剛度高、承載能力強(qiáng)、誤差累積小等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合應(yīng)用于高速、大承載場合，而且易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，有效降低工人勞動強(qiáng)度。
[0016]3，所有伺服電機(jī)均安裝在機(jī)架上，機(jī)器人運(yùn)動慣量小，動力學(xué)性能好，更好滿足高速高精度碼垛工作的需求。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所述變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下通過附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0019]一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括機(jī)架2、回轉(zhuǎn)平臺1、第一主動桿12、第四連桿20、第七連桿21、第二主動桿17、第五連桿19、第一連桿4、第二連桿10、第三連桿14、第六連桿8、第七連桿21、末端執(zhí)行器24以及彈簧6 ;
[0020]所述機(jī)架2安裝在回轉(zhuǎn)平臺I上；
[0021]所述第一主動桿12 —端通過第一轉(zhuǎn)動副11與機(jī)架2連接，第一主動桿12另一端通過復(fù)合鉸鏈13與第四連桿20 —端連接，第四連桿20另一端通過第十轉(zhuǎn)動副22連接在第七連桿21上；
[0022]所述第二主動桿17 —端通過第二轉(zhuǎn)動副16與機(jī)架2連接，第二主動桿17另一端通過第四轉(zhuǎn)動副18與第五連桿19 一端連接，第五連桿19另一端通過第八轉(zhuǎn)動副15連接在第四連桿20上；
[0023]所述第一連桿4 一端通過第三轉(zhuǎn)動副3與機(jī)架2連接，第一連桿4另一端通過第六轉(zhuǎn)動副5與第二連桿10 —端連接，第二連桿10另一端通過復(fù)合鉸鏈13同時與第一主動桿12、第四連桿20和第三連桿14連接；
[0024]所述第三連桿14 一端通過復(fù)合鉸鏈13同時與第一主動桿12、第四連桿20和第二連桿10連接，第三連桿14另一端通過第七轉(zhuǎn)動副7與第六連桿8 一端連接，第六連桿8另一端通過第九轉(zhuǎn)動副9與第七連桿21 —端連接，所述第七連桿21另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副23與末端執(zhí)行器24連接；
[0025]所述彈簧6 —端連接在第二連桿10上，彈簧6另一端連接在第三連桿14上。
[0026]工作過程與原理:
[0027]彈簧6靠彈簧力約束第二連桿10和第三連桿14保持一定角度，在工作過程中第一主動桿12、第二主動桿17轉(zhuǎn)動所產(chǎn)生的作用力小于彈簧作用在第二連桿10和第三連桿14之間限動約束阻力時，所述第二連桿10和第三連桿14保持一定角度不變，所述第二連桿10和第三連桿14沒有相對運(yùn)動而被固結(jié)形成一個構(gòu)件；當(dāng)?shù)谝恢鲃訔U12、第二主動桿17繼續(xù)轉(zhuǎn)動工作過程中產(chǎn)生的作用力大于彈簧限動約束阻力時，所述第二連桿10和第三連桿14之間保持的角度就要發(fā)生變化，所述第二連桿10和第三連桿14就會產(chǎn)生相對運(yùn)動，此變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)力變胞功能。
[0028]所述第一主動桿12由第一伺服電機(jī)31驅(qū)動，第二主動桿17由第二伺服電機(jī)32驅(qū)動，所述第一伺服電機(jī)31和第二伺服電機(jī)32都安裝在機(jī)架2上；所述機(jī)架2安裝在回轉(zhuǎn)平臺I上，實(shí)現(xiàn)整個機(jī)器人機(jī)構(gòu)在工作空間內(nèi)靈活多變的工作要求。
[0029]所述第一轉(zhuǎn)動副11、第三轉(zhuǎn)動副3、第六轉(zhuǎn)動副5、復(fù)合鉸鏈13在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述復(fù)合鉸鏈13、第七轉(zhuǎn)動副7、第九轉(zhuǎn)動副9、第十轉(zhuǎn)動副22在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)，碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)通過兩組平行四邊形結(jié)構(gòu)能保證末端執(zhí)行器24的空間工作姿態(tài)。
【權(quán)利要求】
1.一種變胞并聯(lián)碼垛機(jī)器人機(jī)構(gòu)，其特征在于，包括機(jī)架、回轉(zhuǎn)平臺、第一主動桿、第四連桿、第七連桿、第二主動桿、第五連桿、第一連桿、第二連桿、第三連桿、第六連桿、第七連桿、末端執(zhí)行器以及彈簧； 所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺上； 所述第一主動桿一端通過第一轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第一主動桿另一端通過復(fù)合鉸鏈與第四連桿一端連接，第四連桿另一端通過第十轉(zhuǎn)動副連接在第七連桿上； 所述第二主動桿一端通過第二轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第二主動桿另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與第五連桿一端連接，第五連桿另一端通過第八轉(zhuǎn)動副連接在第四連桿上； 所述第一連桿一端通過第三轉(zhuǎn)動副與機(jī)架連接，第一連桿另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與第二連桿一端連接，第二連桿另一端通過復(fù)合鉸鏈同時與第一主動桿、第四連桿和第三連桿連接； 所述第三連桿一端通過復(fù)合鉸鏈同時與第一主動桿、第四連桿和第二連桿連接，第三連桿另一端通過第七轉(zhuǎn)動副與第六連桿一端連接，第六連桿另一端通過第九轉(zhuǎn)動副與第七連桿一端連接，所述第七連桿另一端通過第十一轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接； 所述彈簧一端連接在第二連桿上，彈簧另一端連接在第三連桿上。
【文檔編號】B25J9/00GK104493816SQ201410829333
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】蔡敢為, 李俊明, 張 林 申請人:廣西大學(xué)