多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，包括一智能控制機械手，是由控制裝置、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座組成；執(zhí)行機構(gòu)包括一個用于上下運動控制的軸，以及三個用于水平運動控制的軸；其中第一軸是通過絲桿傳動帶動工件在滑軌上實現(xiàn)上下移動功能；第二軸是在第二軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機增大減速比，帶動機械臂實現(xiàn)水平180度擺臂動作；第三軸是在第三軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機來實現(xiàn)水平360度擺臂運動；第四軸是在第四軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機來實現(xiàn)垂直180度機械臂翻轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明具有操作簡單安全、具有較大水平和垂直移動范圍、定位精確、抓取重量大的優(yōu)點。能在惡劣工作環(huán)境下，模擬人實現(xiàn)復(fù)雜的搬運動作。
【專利說明】多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動化設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種實現(xiàn)水平和垂直復(fù)雜移動多關(guān)節(jié)智能機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)活動中，很多危險的工作，例如沖壓，油壓，摩擦壓力機打底，鍛造，噴涂等，由人手操作完成，造成很多工傷事故，并且有一部分工件重量很大，工人要付出極大的勞動強度。現(xiàn)有技術(shù)通過機器人或機械手進行搬運轉(zhuǎn)移處理，常采用計算機軟件計算和步進電機控制，因為計算程序復(fù)雜出現(xiàn)控制反應(yīng)延遲，而且沒有減速調(diào)整裝置，常導(dǎo)致機器人或機械手移動定位不精確，位移出現(xiàn)偏差，影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。
[0003]現(xiàn)有的機器人或機械手只有2-3個關(guān)節(jié)軸，無法實現(xiàn)在水平方向力矩大，具有最大行程和移動范圍、定位精確、抓取重量大的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，具有操作簡單安全、具有較大水平和垂直移動范圍、定位精確、抓取重量大的優(yōu)點。能在惡劣工作環(huán)境下，模擬人實現(xiàn)復(fù)雜的搬運動作，實現(xiàn)自動沖床，自動油壓機，自動打底，自動鍛造，自動噴涂等工作，從而避免工傷事故，減輕人工勞動強度。
[0005]本發(fā)明提供了一種多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，包括一智能控制機械手，該智能控制機械手由控制裝置、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座組成；所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個用于上下運動控制的第一軸，以及三個用于水平運動控制的第二軸、第三軸、第四軸；所述驅(qū)動裝置包括第一軸伺服電機、第二軸絕對值伺服電機、第三軸絕對值伺服電機、第四軸絕對值伺服電機以及傳動裝置；所述傳動裝置設(shè)有減速機構(gòu)，所述第一軸是通過絲桿傳動帶動工件在滑軌上實現(xiàn)上下移動功能，并裝備有行星減速機；所述第二軸是在第二軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機增大減速比，帶動機械臂實現(xiàn)水平180度擺臂動作；所述第三軸是在第三軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機來實現(xiàn)水平360度擺臂運動；所述第四軸是在第四軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機來實現(xiàn)垂直180度機械臂翻轉(zhuǎn)運動。
[0006]為了實現(xiàn)更靈巧的搬運轉(zhuǎn)移動作，上述機器人還可增設(shè)為5軸關(guān)節(jié)運動，所述執(zhí)行機構(gòu)還包括第五軸，所述驅(qū)動裝置還包括第五軸絕對值伺服電機；所述第五軸是在絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機帶動同步帶，由同步帶帶動手抓部件實現(xiàn)水平360度旋轉(zhuǎn)。
[0007]進一步，所述智能控制機械手的多個軸連接部件可以實現(xiàn)聯(lián)動同步運動；所述控制裝置采用PLC控制電路設(shè)備，該控制裝置包括操作臺，該操作臺與執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座相隔一段距離，通過控制線連接，實現(xiàn)分離式安全控制操作。所述操作臺底下安裝有四個移位萬向滾輪，可以自由推動，方便更具工廠需要改變控制位置。
[0008]進一步，所述底座下部有四個可以升降的調(diào)節(jié)腿，用于對應(yīng)不同的工作高度調(diào)整整個機器人的身高。
[0009]進一步，所述底座上增加設(shè)置一個獨立的小型存氣罐，為機器人提供穩(wěn)定的動力氣源。
[0010]進一步，所述第一軸還通過輔助氣缸和傳動裝置連接設(shè)置在底座上的小型存氣罐，為所述第一軸運動增加額外的驅(qū)動力，同時保持驅(qū)動力平衡。當(dāng)然通過改進，增設(shè)輔助氣缸和傳動裝置，還可以為第二軸、第三軸、第四軸運動增加額外的驅(qū)動力，大大提高抓舉
的重量。
[0011]本發(fā)明與現(xiàn)有機器人的區(qū)別以及優(yōu)點表現(xiàn)在以下方面:
[0012]本發(fā)明機器人的多軸關(guān)節(jié)比現(xiàn)有機器人的關(guān)節(jié)多，可以實現(xiàn)上下、垂直翻轉(zhuǎn)，水平擺臂，水平360度旋轉(zhuǎn)，聯(lián)動工作可增加運行效率，提高工作節(jié)拍。
[0013]本發(fā)明機器人的第一軸為立柱立在底座上，采用伺服驅(qū)動，絲桿傳動，整個軸身在立柱上上下升降，為提高動力采用一個輔助氣缸來增加升力，起到動力平衡。其中第一軸、第二軸、第三軸，采用行星減速機，第四軸，第五軸采用諧波減速機，該設(shè)計的好處，滿足了設(shè)備抓取位移精度的要求，極大的降低了設(shè)備成本，優(yōu)化了機器人的重力結(jié)構(gòu)，在第四軸和第五軸上采用諧波減速機還減輕了整個機器人的負(fù)載，從而可以實現(xiàn)抓取最大重量的工件。
[0014]除第一軸做上下運動，與其他軸垂直連接以外，其他四軸都在水平方向連接。運動方向為第二軸垂直連接第一軸，可以做水平方向180°自由擺動；第三軸伺服電機和減速機平行安裝在第二軸體內(nèi)，第三軸平行連接第二軸，第三軸可以垂直360°旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的優(yōu)勢是，在需要翻轉(zhuǎn)工件的時機器人自己可以通過此軸的旋轉(zhuǎn)來實現(xiàn)；第四軸平行連接第三軸，可以水平方向?qū)崿F(xiàn)360°擺動；第五軸伺服電機和諧波減速機安裝在第四軸尾端上，電機通過減速機傳動帶動同步帶，連接安裝在第四軸前端的軸承帶動第五軸實現(xiàn)水平方向360°旋轉(zhuǎn)。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是在水平方向可以實現(xiàn)最大行程，搬運最大距離，并且可以自由實現(xiàn)垂直360°旋轉(zhuǎn)，整體可以實現(xiàn)水平180°的擺動，在機器人手臂頂端可以實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn)調(diào)整。從而在不同機臺高度之間，在不同水平線模具之間，在不同方向模具之間，都可以實現(xiàn)自由搬運和遞送。
[0015]本發(fā)明機器人的運動控制采用PLC控制，有別于現(xiàn)有6自由度的機器人的PC控制方式。PLC控制方式，成本低廉，操作界面簡單友好，操作工人可以很快熟悉操作，而且沒有復(fù)雜的計算程序，不會出現(xiàn)控制反應(yīng)延遲。
[0016]操作臺與機器人手臂實現(xiàn)分離，操作控制臺底下安裝有四個移位萬向滾輪，可以自由推動，方便調(diào)節(jié)操作。操作臺與設(shè)備分離，主要是處于安全考慮，操作人員遠(yuǎn)離機器設(shè)備，不各易受到傷咅。
[0017]本發(fā)明顯著優(yōu)點是:操作簡單安全、具有較大水平和垂直移動范圍、定位精確、抓取重量大的優(yōu)點。能在惡劣工作環(huán)境下，模擬人實現(xiàn)復(fù)雜的搬運動作，實現(xiàn)自動沖床，自動油壓機，自動打底，自動鍛造，自動噴涂等工作，從而避免工傷事故，減輕人工勞動強度，具有極大的應(yīng)用價值和推廣價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本發(fā)明提供的多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細(xì)描述。
[0020]如圖1所示，本發(fā)明提供了一種多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，本實施例為四軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，包括一智能控制機械手，該智能控制機械手由控制裝置、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座組成；所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個用于上下運動控制的第一軸1，以及三個用于水平運動控制的第二軸2、第三軸3、第四軸4 ;所述驅(qū)動裝置包括第一軸伺服電機、第二軸絕對值伺服電機、第三軸絕對值伺服電機、第四軸絕對值伺服電機以及傳動裝置(由于伺服電機和傳動裝置安裝在內(nèi)部，圖中看不見)；所述傳動裝置設(shè)有減速機構(gòu)，所述第一軸是通過絲桿傳動帶動工件在滑軌上實現(xiàn)上下移動功能，并裝備有行星減速機；所述第二軸是在第二軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機增大減速比，帶動機械臂實現(xiàn)水平180度擺臂動作；所述第三軸是在第三軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機來實現(xiàn)水平360度擺臂運動；所述第四軸是在第四軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機來實現(xiàn)垂直180度機械臂翻轉(zhuǎn)運動。
[0021]本發(fā)明采用最高控制精度的絕對值伺服電機，比較普通的步進電機有明顯的優(yōu)勢，位移控制到毫米級別，而且運動連續(xù)，不會出現(xiàn)動作延遲。在不同的手臂處采用不同的減速機構(gòu)配合伺服電機工作，是通過上千的實驗得出的最佳結(jié)構(gòu)。
[0022]所述智能控制機械手的多個軸連接部件可以實現(xiàn)聯(lián)動同步運動；所述控制裝置采用PLC控制電路設(shè)備，該控制裝置包括操作臺(圖中沒畫出)，該操作臺與執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座相隔一段距離，通過控制線連接，實現(xiàn)分離式安全控制操作。所述操作臺底下安裝有四個移位萬向滾輪，可以自由推動，方便更具工廠需要改變控制位置。
[0023]所述底座6下部有四個可以升降的調(diào)節(jié)腿7，用于對應(yīng)不同的工作高度調(diào)整整個機器人的身聞。
[0024]作為對上述四軸水平關(guān)節(jié)智能機器人的改進，為了實現(xiàn)更靈巧的搬運轉(zhuǎn)移動作，上述機器人還可增設(shè)為五軸關(guān)節(jié)運動，本實施例提供一種五軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，與四軸水平關(guān)節(jié)智能機器人的區(qū)別在于，所述執(zhí)行機構(gòu)還包括第五軸5，所述驅(qū)動裝置還包括第五軸絕對值伺服電機；所述第五軸是在絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機帶動同步帶，由同步帶帶動手抓部件實現(xiàn)水平360度旋轉(zhuǎn)。
[0025]作為另一個改進后的實施例，所述底座上增加設(shè)置一個獨立的小型存氣罐8，為機器人提供穩(wěn)定的動力氣源。所述第一軸還通過輔助氣缸9和傳動裝置連接設(shè)置在底座上的小型存氣罐，為所述第一軸運動增加額外的驅(qū)動力，同時保持驅(qū)動力平衡。當(dāng)然通過改進，增設(shè)輔助氣缸和傳動裝置，還可以為第二軸、第三軸、第四軸運動增加額外的驅(qū)動力，大大提聞抓舉的重量。
[0026]本發(fā)明顯著優(yōu)點是:操作簡單安全、具有較大水平和垂直移動范圍、定位精確、抓取重量大的優(yōu)點。能在惡劣工作環(huán)境下，模擬人實現(xiàn)復(fù)雜的搬運動作，實現(xiàn)自動沖床，自動油壓機，自動打底，自動鍛造，自動噴涂等工作，從而避免工傷事故，減輕人工勞動強度，具有極大的應(yīng)用價值和推廣價值。
[0027]以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式而已，當(dāng)然不能以此來限定本發(fā)明之權(quán)利范圍，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和變動，這些改進和變動也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，包括一智能控制機械手，該智能控制機械手由控制裝置、執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座組成；所述執(zhí)行機構(gòu)包括一個用于上下運動控制的第一軸，以及三個用于水平運動控制的第二軸、第三軸、第四軸；所述驅(qū)動裝置包括第一軸伺服電機、第二軸絕對值伺服電機、第三軸絕對值伺服電機、第四軸絕對值伺服電機以及傳動裝置；所述傳動裝置設(shè)有減速機構(gòu)，所述第一軸是通過絲桿傳動帶動工件在滑軌上實現(xiàn)上下移動功能，并裝備有行星減速機；所述第二軸是在第二軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機增大減速比，帶動機械臂實現(xiàn)水平180度擺臂動作；所述第三軸是在第三軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過行星減速機來實現(xiàn)水平360度擺臂運動；所述第四軸是在第四軸絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機來實現(xiàn)垂直180度機械臂翻轉(zhuǎn)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，所述執(zhí)行機構(gòu)還包括第五軸，所述驅(qū)動裝置還包括第五軸絕對值伺服電機；所述第五軸是在絕對值伺服電機驅(qū)動下通過諧波減速機帶動同步帶，由同步帶帶動手抓部件實現(xiàn)水平360度旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，所述智能控制機械手的多個軸連接部件可以實現(xiàn)聯(lián)動同步運動；所述控制裝置采用PLC控制電路設(shè)備，該控制裝置包括操作臺，該操作臺與執(zhí)行機構(gòu)、驅(qū)動裝置及底座相隔一段距離，通過控制線連接，實現(xiàn)分離式安全控制操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，所述操作臺底下安裝有四個移位萬向滾輪，可以自由推動。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，所述底座下部有四個可以升降的調(diào)節(jié)腿，用于對應(yīng)不同的工作高度調(diào)整整個機器人的身高。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，所述底座上增加設(shè)置一個獨立的小型存氣罐，為機器人提供穩(wěn)定的動力氣源。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述多軸水平關(guān)節(jié)智能機器人，其特征在于，所述第一軸還通過輔助氣缸和傳動裝置連接設(shè)置在底座上的小型存氣罐，為所述第一軸運動增加額外的驅(qū)動力。
【文檔編號】B25J9/18GK103978478SQ201410193328
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】唐勇, 劉偉 申請人:惠州市仨聯(lián)自動化設(shè)備有限公司