專利名稱：一種大工作空間可控碼垛裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，特別是一種大工作空間可控碼垛裝置。
背景技術(shù)：
碼垛機(jī)器人廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動化生產(chǎn)線、自動裝配流水線、搬運碼垛、集裝箱等的自動搬運作業(yè)當(dāng)中?，F(xiàn)有的碼垛機(jī)器人主要有直角坐標(biāo)型、圓柱坐標(biāo)型以及關(guān)節(jié)型三種結(jié)構(gòu)類型。其中關(guān)節(jié)型碼垛機(jī)器人因其機(jī)構(gòu)緊湊、動作靈活、占地面積小、工作空間大等優(yōu)點，已逐步成為碼垛機(jī)器人最主要的結(jié)構(gòu)形式。但這類傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)結(jié)構(gòu)的碼垛機(jī)器人的驅(qū)動電機(jī)都需要安裝在關(guān)節(jié)處，導(dǎo)致機(jī)器人手臂重量大、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題，機(jī)構(gòu)動力學(xué)性能較差，難以滿足高速重載搬運碼垛的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種大工作空間可控碼垛裝置，所有驅(qū)動電機(jī)都安裝在機(jī)架上，能解決傳統(tǒng)開鏈?zhǔn)酱?lián)碼垛機(jī)器人的電機(jī)安裝在其鉸鏈處，導(dǎo)致的手臂笨重、剛性差、慣量大、關(guān)節(jié)誤差累積等問題，機(jī)器人具有較好動力學(xué)性能，能較好滿足高速重載搬運碼垛的要求。本實用新型通過以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的:一種大工作空間可控碼垛裝置，包括大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈、姿態(tài)保持支鏈、末端執(zhí)行器以及機(jī)架。所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺上，實現(xiàn)整個機(jī)器人空間四活動度的搬運碼垛工作。所述大臂擺動支鏈由第一直線驅(qū)動器、大臂、中臂、小臂、末端執(zhí)行器以及機(jī)架連接而成，第一直線驅(qū)動器一端通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與大臂連接，所述大臂一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與中臂連接，所述中臂為折桿，中間彎折部分有第四轉(zhuǎn)動副，中臂一端通過第四轉(zhuǎn)動副與大臂連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與小臂連接，所述小臂為折桿，中間彎折部分有第五轉(zhuǎn)動副，小臂一端通過第五轉(zhuǎn)動副與中臂連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接。所述中臂擺動支鏈由第二直線驅(qū)動器、中臂、小臂以及機(jī)架組成，第二直線驅(qū)動器一端通過第七轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與中臂連接，所述中臂一端通過第八轉(zhuǎn)動副與大臂連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與小臂連接。所述小臂擺動支鏈由第三直線驅(qū)動器、中臂、小臂以及機(jī)架組成，第三直線驅(qū)動器一端通過第九轉(zhuǎn)動副與中臂連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與小臂連接，所述小臂一端通過第十轉(zhuǎn)動副與第三直線驅(qū)動器連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接。所述姿態(tài)保持支鏈由第一連桿、第一姿態(tài)保持架、第二連桿、第二姿態(tài)保持架、第三連桿連接而成，所述第一連桿一端通過第十一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第一姿態(tài)保持架連接，所述第一姿態(tài)保持架上面有三個鉸孔，通過第十二轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，通過第四轉(zhuǎn)動副與大臂擺動支鏈連接，通過第十三轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，所述第二連桿一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第一姿態(tài)保持架連接，另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第二姿態(tài)保持架連接，所述第二姿態(tài)保持架上面有三個鉸孔，通過第十四轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，通過第五轉(zhuǎn)動副與大臂擺動支鏈連接，通過第十五轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，所述第三連桿一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與第二姿態(tài)保持架連接，另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接，所述第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第十一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第十三轉(zhuǎn)動副、第十四轉(zhuǎn)動副在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副、第十五轉(zhuǎn)動副、第十六轉(zhuǎn)動副在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)。所述末端執(zhí)行器上部通過第六轉(zhuǎn)動副與大臂擺動支鏈連接，通過第十六轉(zhuǎn)動副與姿態(tài)保持支鏈的第三連桿連接，末端執(zhí)行器下部通過軸線方向豎直的第十七轉(zhuǎn)動副與電磁夾緊裝置連接。所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺上，實現(xiàn)整個機(jī)器人大工作空間的搬運碼垛工作。本實用新型的突出優(yōu)點在于:1、通過大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈的組合運動輸出，能實現(xiàn)較大工作空間的搬運碼垛作業(yè)，且軌跡靈活多變，機(jī)器人具有較強(qiáng)柔性化輸出的能力；2、此碼垛機(jī)構(gòu)主動件驅(qū)動方式靈活多變，可選用伺服電機(jī)驅(qū)動，不僅環(huán)保，而且易于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，降低工人勞動強(qiáng)度；3、所有伺服電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件做成輕桿，機(jī)器人運動慣量小，動力學(xué)性能好，能較好滿足高速重載搬運碼垛的要求。

圖1為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置的大臂擺動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置的中臂擺動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置的小臂擺動支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置的姿態(tài)保持支鏈結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置的末端執(zhí)行器結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置安裝在回轉(zhuǎn)平臺上的第一種工作狀態(tài)示意圖。圖8為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置安裝在回轉(zhuǎn)平臺上的第二種工作狀態(tài)示意圖。圖9為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置安裝在回轉(zhuǎn)平臺上的第三種工作狀態(tài)示意圖。圖10為本實用新型所述大工作空間可控碼垛裝置安裝在回轉(zhuǎn)平臺上的第四種工作狀態(tài)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及實施例對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。對照圖1、7、8、9和10，一種大工作空間可控碼垛裝置，包括大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈、姿態(tài)保持支鏈、末端執(zhí)行器以及機(jī)架。所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺上，實現(xiàn)整個機(jī)器人大工作空間的搬運碼垛工作。對照圖1、2，所述大臂擺動支鏈由第一直線驅(qū)動器4、大臂7、中臂9、小臂11、末端執(zhí)行器30以及機(jī)架2連接而成，第一直線驅(qū)動器4 一端通過第一轉(zhuǎn)動副3連接到機(jī)架2上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副5與大臂7連接，所述大臂7 —端通過第三轉(zhuǎn)動副6連接到機(jī)架2上，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副8與中臂7連接，所述中臂7為折桿，中間彎折部分有第四轉(zhuǎn)動副8，中臂7 —端通過第四轉(zhuǎn)動副8與大臂7連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副10與小臂11連接，所述小臂11為折桿，中間彎折部分有第五轉(zhuǎn)動副10，小臂一端通過第五轉(zhuǎn)動副10與中臂11連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副12與末端執(zhí)行器30連接。對照圖1、3，所述中臂擺動支鏈由第二直線驅(qū)動器25、中臂9、小臂11以及機(jī)架2組成，第二直線驅(qū)動器25 —端通過第七轉(zhuǎn)動副24連接到機(jī)架上，另一端通過第八轉(zhuǎn)動副26與中臂7連接，所述中臂7 —端通過第八轉(zhuǎn)動副26與大臂7連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副10與小臂11連接。對照圖1、4，所述小臂擺動支鏈由第三直線驅(qū)動器28、中臂9、小臂11以及機(jī)架2組成，第三直線驅(qū)動器28 —端通過第九轉(zhuǎn)動副27與中臂9連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動副29與小臂11連接，所述小臂11 一端通過第十轉(zhuǎn)動副29與第三直線驅(qū)動器28連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副12與末端執(zhí)行器30連接。對照圖1、2和5，所述姿態(tài)保持支鏈由第一連桿22、第一姿態(tài)保持架20、第二連桿18、第二姿態(tài)保持架16、第三連桿14連接而成，所述第一連桿22 —端通過第i^一轉(zhuǎn)動副23連接到機(jī)架2上，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副21與第一姿態(tài)保持架20連接，所述第一姿態(tài)保持架20上面有三個鉸孔，通過第十二轉(zhuǎn)動副21與第一連桿22連接，通過第四轉(zhuǎn)動副8與大臂擺動支鏈連接，通過第十三轉(zhuǎn)動副19與第二連桿18連接，所述第二連桿18 —端通過第十三轉(zhuǎn)動副19與第一姿態(tài)保持架20連接，另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副17與第二姿態(tài)保持架16連接，所述第二姿態(tài)保持架16上面有三個鉸孔，通過第十四轉(zhuǎn)動副17與第二連桿18連接，通過第五轉(zhuǎn)動副10與大臂擺動支鏈連接，通過第十五轉(zhuǎn)動副15與第三連桿14連接，所述第三連桿14 一端通過第十五轉(zhuǎn)動副15與第二姿態(tài)保持架16連接，另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副13與末端執(zhí)行器30連接，所述第三轉(zhuǎn)動副6、第四轉(zhuǎn)動副8、第i^一轉(zhuǎn)動副23、第十二轉(zhuǎn)動副21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)，所述第四轉(zhuǎn)動副8、第五轉(zhuǎn)動副10、第十三轉(zhuǎn)動副19、第十四轉(zhuǎn)動副17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)，所述第五轉(zhuǎn)動副10、第六轉(zhuǎn)動副12、第十五轉(zhuǎn)動副15、第十六轉(zhuǎn)動副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)。對照圖1、2、4、5和6，所述末端執(zhí)行器30上部通過第六轉(zhuǎn)動副12與大臂擺動支鏈連接，通過第十六轉(zhuǎn)動副13與姿態(tài)保持支鏈的第三連桿14連接，末端執(zhí)行器30下部通過軸線方向豎直的第十七轉(zhuǎn)動副32與手部裝置連接。對照圖7、8、9和10，機(jī)器人工作時，通過三個平行四邊形和直線驅(qū)動器的組合運動輸出，能實現(xiàn)軌跡靈活多變、工作空間較大的搬運碼垛作業(yè)。當(dāng)末端執(zhí)行器30運動到物件處時，通過大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈、姿態(tài)保持支鏈的組合運動，同時配合回轉(zhuǎn)平臺I的回轉(zhuǎn)運動， 實現(xiàn)機(jī)器人抓取、搬運、卸料的搬運碼垛作業(yè)。在工作過程中，姿態(tài)保持支鏈的三組平行四邊形結(jié)構(gòu)能保證末端執(zhí)行器30始終保持水平狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種大工作空間可控碼垛裝置，包括大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈、姿態(tài)保持支鏈、末端執(zhí)行器以及機(jī)架，其特征在于，其結(jié)構(gòu)和連接方式為: 所述大臂擺動支鏈由第一直線驅(qū)動器、大臂、中臂、小臂、末端執(zhí)行器以及機(jī)架連接而成，第一直線驅(qū)動器一端通過第一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第二轉(zhuǎn)動副與大臂連接，所述大臂一端通過第三轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第四轉(zhuǎn)動副與中臂連接，所述中臂為折桿，中間彎折部分有第四轉(zhuǎn)動副，中臂一端通過第四轉(zhuǎn)動副與大臂連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與小臂連接，所述小臂為折桿，中間彎折部分有第五轉(zhuǎn)動副，小臂一端通過第五轉(zhuǎn)動副與中臂連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接， 所述中臂擺動支鏈由第二直線驅(qū)動器、中臂、小臂以及機(jī)架組成，第二直線驅(qū)動器一端通過第七轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第八轉(zhuǎn)動副與中臂連接，所述中臂一端通過第八轉(zhuǎn)動副與大臂連接，另一端通過第五轉(zhuǎn)動副與小臂連接， 所述小臂擺動支鏈由第三直線驅(qū)動器、中臂、小臂以及機(jī)架組成，第三直線驅(qū)動器一端通過第九轉(zhuǎn)動副與中臂連接，另一端通過第十轉(zhuǎn)動副與小臂連接，所述小臂一端通過第十轉(zhuǎn)動副與第三直線驅(qū)動器連接，另一端通過第六轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接， 所述姿態(tài)保持支鏈由第一連桿、第一姿態(tài)保持架、第二連桿、第二姿態(tài)保持架、第三連桿連接而成，所述第一連桿一端通過第十一轉(zhuǎn)動副連接到機(jī)架上，另一端通過第十二轉(zhuǎn)動副與第一姿態(tài)保持架連接，所述第一姿態(tài)保持架上面有三個鉸孔，通過第十二轉(zhuǎn)動副與第一連桿連接，通過第四轉(zhuǎn)動副與大臂擺動支鏈連接，通過第十三轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，所述第二連桿一端通過第十三轉(zhuǎn)動副與第一姿態(tài)保持架連接，另一端通過第十四轉(zhuǎn)動副與第二姿態(tài)保持架連接，所述第二姿態(tài)保持架上面有三個鉸孔，通過第十四轉(zhuǎn)動副與第二連桿連接，通過第五轉(zhuǎn)動副與大臂擺動支鏈連接，通過第十五轉(zhuǎn)動副與第三連桿連接，所述第三連桿一端通過第十五轉(zhuǎn)動副與第二姿態(tài)保持架連接，另一端通過第十六轉(zhuǎn)動副與末端執(zhí)行器連接，所述第三轉(zhuǎn)動副、第四轉(zhuǎn)動副、第十一轉(zhuǎn)動副、第十二轉(zhuǎn)動副在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述第四轉(zhuǎn)動副、第五轉(zhuǎn)動副、第十三轉(zhuǎn)動副、第十四轉(zhuǎn)動副在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)，所述第五轉(zhuǎn)動副、第六轉(zhuǎn)動副、第十五轉(zhuǎn)動副、第十六轉(zhuǎn)動副在機(jī)器人工作過程中組成并始終保持平行四邊形結(jié)構(gòu)， 所述末端執(zhí)行器上部通過第六轉(zhuǎn)動副與大臂擺動支鏈連接，通過第十六轉(zhuǎn)動副與姿態(tài)保持支鏈的第三連桿連接，末端執(zhí)行器下部通過軸線方向豎直的第十七轉(zhuǎn)動副與電磁夾緊裝置連接， 所述機(jī)架安裝在回轉(zhuǎn)平臺上，實現(xiàn)整個機(jī)器人大工作空間的搬運碼垛工作。
專利摘要本實用新型涉及一種大工作空間可控碼垛裝置，包括大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈、姿態(tài)保持支鏈、末端執(zhí)行器以及機(jī)架。機(jī)器人通過大臂擺動支鏈、中臂擺動支鏈、小臂擺動支鏈的組合運動完成大工作空間、靈活多變軌跡輸出的搬運碼垛工作。在工作過程中，姿態(tài)保持支鏈的三組平行四邊形結(jié)構(gòu)能保證末端執(zhí)行器始終保持水平狀態(tài)。所有伺服電機(jī)均安裝在機(jī)架上，桿件都能做成輕桿，機(jī)器人運動慣量小，動力學(xué)性能好，能較好滿足高速重載搬運碼垛的要求。
文檔編號B25J18/02GK203003887SQ20122073101
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月27日
發(fā)明者蔡敢為, 張金玲, 潘宇晨, 高德中, 王小純 申請人:廣西大學(xué)