本实用新型专利技术公开了一种四自由度码垛机器人，用于生产线上的搬运、码垛。其特征是该码垛机器人主要由支架机构、焊接架、臂部机构和手腕组成。支架机构是该机器人的基础，由腰部伺服电机、谐波减速机、支架腿、腰部基础板、旋转基础板组成，臂部机构包括前大臂、后大臂和小臂，在平面内具有两个垂直方向的平动自由度；该码垛机器人具有四自由度的运动能力，能够在粮食生产线末端实现高速搬运和码垛，具有搬运效率高，运动平稳的特点，并且与传感技术相结合，实现自动判断是否进行抓包动作，是今后建立无人生产线重要组成部分。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种用于袋类搬运的码垛机械，尤其是应用于粮食生产线末端的码垛机器人。
技术介绍
目前，公知的码垛机器人大多是双耦合输入，非线性输出的复杂运动轨迹，工作空间由多段弧形构成，其工作原理为费力杠杆，因而需要的驱动力大，消耗功率大，尤其是杠杆支点处受力很大，一般都需要添加平衡重减轻电机负担，其零部件数量多，结构复杂，调整困难，机器人本体刚度差，无法实现高速运动，且容易发生故障。同时，一般的码垛机器人的腰部结构往往存在走线困难的问题，在机器人整体绕腰部旋转的时候，腰部电线的旋转幅度不可以很大。
技术实现思路
本技术提供了一种结构简单，控制方便，省力省功、机器人本体刚度好，腰部电线旋转幅度小的粮食搬运码垛机器人。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是一种串并联四自由度粮食生产线搬运码垛机器人，包括支架、臂部机构、焊接架、手腕机构、手抓和手腕水平保持机构。所述支架，由支架腿、支架腿横梁、腰部基础板、旋转基础板、腰部伺服电机和谐波减速机组成；支架腿通过地脚螺栓固定在地面上，腰部基础板、支架腿横梁通过螺钉与支架腿连接，谐波减速机安装在腰部基础板上，腰部伺服电机通过谐波减速机与旋转基础板连接，腰部基础板和腰部旋转板上均安装线卡，限制腰部电线的旋转幅度。所述臂部机构由小臂、前大臂、后大臂、小连杆、水平导轨、水平滚珠丝杠、水平电机架、水平伺服电机、水平减速机、水平连接板、水平移动板、水平架、大同步带轮、小同步带轮、竖直导轨、竖直滚珠丝杠、竖直电机架、竖直伺服电机、竖直减速机、竖直连接板、竖直移动板、竖直架、轴一到轴六组成；所述小臂、前大臂、后大臂、小连杆通过轴一到轴五连接，构成四连杆机构；所述水平电机架、竖直电机架通过螺钉安装在所述旋转基础板上，水平伺服电机安装在水平电机架上，水平伺服电机一端安装小同步带轮，并通过同步带与水平滚珠丝杠一端安装的大同步带轮相连，水平滚珠丝杠螺母与水平连接板、水平连接板与水平移动板、水平移动板与水平架通过内六角螺钉及定位销固定连接，水平移动板安装在水平导轨上；竖直伺服电机一端安装小同步带轮，并通过同步带与竖直滚珠丝杠一端安装的大同步带轮相连、竖直滚珠丝杠螺母与竖直连接板、竖直连接板与竖直移动板、竖直移动板与竖直架通过内六角螺钉及定位销固定连接，竖直移动板安装在竖直导轨上；所述轴一，一端通过螺钉另一端通过圆螺母固定连接在竖直架上，并且通过一组圆锥滚子轴承与后大臂构成一个转动副；所述轴二，两端分别通过螺钉固连在两个小连杆上，并且通过一组圆锥滚子轴承与后大臂构成一个转动副；所述轴三，通过螺钉固定连接在后大臂上，并且通过一组圆锥滚子轴承与小臂构成一个转动副；所述轴四，一端通过螺钉另一端通过圆螺母固定连接在水平架上，并且通过一组圆锥滚子轴承与前大臂构成一个转动副，通过一组滚针轴承与小连杆构成一个转动副；所述5轴，通过螺钉固定连接在三角板上，并且通过二组圆锥滚子轴承，分别与前大臂、小臂构成各一个转动副；所述轴六，通过螺钉固定连接在小臂上，并且通过一组圆锥滚子轴承与手腕构成一个转动副。所述焊接架，由竖直导轨支撑、竖直丝杠座支撑、竖直连接方钢、竖直斜钢管、水平导轨支撑、水平丝杠座支撑、水平连接钢管、水平支撑腿、斜拉杆组成；所述竖直导轨支撑，其上设有导轨槽和安装孔，用于安装臂部机构的竖直导轨；所述竖直丝杠座支撑，其上设有安装孔，用于安装臂部机构的竖直丝杠两端的丝杠座；所述竖直连接方钢，其上设有螺纹孔和销孔，用于连接所述竖直导轨支撑和竖直丝杠座支撑；所述竖直斜钢管，与竖直丝杠座支撑通过焊接连接，构成刚度很高的“口”字型结构；所述水平导轨支撑，其上设有导轨槽和安装孔，用于安装臂部机构的竖直水平导轨；所述水平丝杠座支撑，其上设有安装孔，用于安装臂部机构的水平丝杠两端的丝杠座；所述水平连接钢管，两端分别与水平丝杠座支撑通过焊接连接；所述水平支架腿，与水平导轨支撑焊接连接；所述斜拉杆通过螺钉，连接竖直导轨支撑和水平导轨支撑，提高了焊接架整体的刚度；所述水平支架腿和竖直导轨支撑上设有螺纹孔，通过螺钉安装在所述旋转基础板上。焊接架上装有两组共六个传感器，分别检测水平丝杠螺母与竖直丝杠螺母的位置，两端为限位传感器，中间为原点传感器，保证码垛机器人的初始位姿和合理运动范围。所述手腕机构连接在臂部和手腕水平保持机构上，包括手腕、手抓伺服电机、手抓减速机。所述手抓连接在所述手腕下端，在所述手抓伺服电机的驱动下，所述手抓可绕所述手腕旋转±180°。所述手抓包括抓包直线气缸、压包直线气缸；所述抓包直线气缸完成抓包动作，所述压包气缸完成压包动作。所述手腕水平保持机构包括短拉杆、三角板、杆端轴承、长拉杆、辅助轴；所述短拉杆两端通过杆端轴承和小轴连接在水平移动板和三角板上、所述长拉杆两端通过杆端轴承和辅助轴连接在三角板和手腕上；所述三角板通过内六角螺钉安装在轴五上。本技术的码垛机器人具有四自由度的运动能力，能够在粮食生产线末端实现高速搬运和码垛，具有搬运效率高，运动平稳的特点，并且与传感技术相结合，实现自动判断是否进行抓包动作，是今后建立无人生产线重要组成部分。附图说明图1是本技术的机器人的轴视图。图2是本技术的机器人支架机构的轴视图。图3是本技术的机器人支架机构的主视图。图4是本技术的机器人臂部机构的轴视图。图5是本技术的机器人臂部机构的主视图。图6是本技术的机器人焊接架的轴视图。图7是本技术的机器人手抓机构的轴视图。图8是本技术的机器人手抓机构的侧视图。图9是本技术的机器人手腕水平保持机构的轴视图。图中：I支架；II臂部机构；III焊接架；IV手腕水平保持机构；V手腕；VI手抓；1支架腿；2支架腿横梁；3腰部伺服电机；4腰部伺服电机；5谐波减速机；6旋转基础板；7小臂；8轴三；9后大臂；10轴五；11前大臂；12竖直导轨；13竖直滚珠丝杠；14轴二；15小连杆；16竖直移动板；17竖直架；18轴一；19竖直电机架；20水平伺服电机；21水平滚珠丝杠；22水平导轨；23轴四；246轴；25竖直连接板；26竖直大带轮；27竖直同步带；28水平电机架；29竖直伺服电机；30水平小带轮；31水平同步带；32水平大带轮；33水平连接板；34水平移动板；35水平架；36竖直丝杠座支撑；37竖直连接方钢；38竖直斜钢管；39竖直导轨支撑；40水平导本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种串并联四自由度搬运码垛机器人，包括支架(I)、臂部机构(II)、焊接架(III)、手腕(V)、手抓(VI)和手腕水平保持机构(IV)；其特征在于：支架(I)包括支架腿(1)、支架腿横梁(2)、腰部伺服电机(3)、腰部基础板(4)、谐波减速机(5)和旋转基础板(6)；腰部伺服电机(3)接收脉冲信号转动，通过谐波减速机(5)传递动力，带动腰部旋转板(6)转动，使机械手旋转到预定位置；臂部机构(II)包括小臂(7)、前大臂(11)、后大臂(9)、小连杆(15)、水平导轨(22)、水平滚珠丝杠(21)、水平伺服电机(20)、水平大带轮(32)、水平小带轮(30)、水平带(31)、水平连接板(33)、水平移动板(34)、水平架(35)、竖直导轨(12)、竖直滚珠丝杠(13)、竖直伺服电机(29)、竖直大带轮(26)、竖直小带轮、竖直带(27)、竖直连接板(25)、竖直移动板(16)、竖直架(17)、轴一(18)、轴二(14)、轴三(8)、轴四(23)、5轴(10)和6轴(24)；后大臂(9)通过轴一(18)与竖直架(17)相连，竖直架(17)与竖直移动板(16)、竖直移动板(16)与竖直连接板(25)、竖直连接板(29)与竖直丝杠(13)螺母通过螺钉连接，竖直驱动电机(29)下端部位安装竖直大带轮(26)，并通过竖直同步带(27)与竖直滚珠丝杠(13)下端的小同步带轮相连，带动竖直丝杠旋转，使轴一(18)做垂直运动；前大臂(11)通过轴四(23)与水平架(35)相连，水平架(35)与水平移动板(34)、水平移动板(34)与水平连接板(33)、水平连接板(33)与水平丝杠(21)螺母通过螺钉连接，水平伺服电机(20)轴伸部位安装水平大带轮(32)，并通过水平同步带(31)与水平滚珠丝杠(21)右端的小同步带相连，带动水平滚珠丝杠(21)旋转，使轴四(23)做水平运动；使轴四(23)做水平运动；小臂(7)、前大臂(11)、后大臂(9)、小连杆(15)通过轴二(14)、轴三(8)、轴四(23)、5轴(10)连接，构成平行四杆机构；轴一(18)一端通过螺钉另一端通过圆螺母固定连接在竖直架(17)上，并且通过一组圆锥滚子轴承与后大臂(9)构成一个转动副；轴二(14)两端分别通过螺钉固连在两个小连杆(15)上，并且通过一组圆锥滚子轴承与后大臂(9)构成一个转动副；轴三(8)通过螺钉固定连接在后大臂(9)上，并且通过一组圆锥滚子轴承与小臂(7)构成一个转动副；所述轴四(23)一端通过螺钉另一端通过圆螺母固定连接在水平架(35)上，并且通过一组圆锥滚子轴承与前大臂(11)构成一个转动副，通过一组滚针轴承与小连杆(15)构成一个转动副；5轴(10)通过螺钉固定连接在三角板(51)上，并且通过2组圆锥滚子轴承，分别与前大臂(11)、小臂(7)构成各一个转动副；所述6轴(24)，通过螺钉固定连接在小臂(7)上，并且通过一组圆锥滚子轴承与手腕(48)构成一个转动副；所述前大臂(11)、后大臂(9)两端为封闭口字型钢结构，中间为管钢；所述小臂(7)为封闭口字型钢结构；焊接架(III)包括竖直导轨支撑(39)、竖直丝杠座支撑(36)、竖直连接方钢(37)、竖直斜钢管(38)、水平导轨支撑(40)、水平丝杠座支撑(45)、水平连接钢管(43)、水平支撑腿(44)、斜拉杆(41)；竖直导轨支撑(36)、水平支撑腿(44)通过螺钉与旋转基础板(6)相连；竖直丝杠座支撑(36)与竖直连接方钢(37)、竖直连接方钢(37)与竖直导轨支撑(39)通过螺钉连接；竖直斜钢管(38)与竖直丝杠座支撑(36)通过焊接连接；水平导轨支撑(40)、水平丝杠座支撑(45)分别与水平支撑腿(44)通过焊接连接；水平连接钢管(43)与水平丝杠座支撑(45)通过焊接连接；斜拉杆(41)通过螺钉，连接竖直连接方钢(37)和水平导轨支撑(40)；水平丝杠座安装在水平丝杠座支撑(45)上，水平滚珠丝杠(21)水平丝杠座上；竖直丝杠座安装在竖直丝杠座支撑(36)上，竖直滚珠丝杠(13)安装在竖直丝杠座上；水平导轨(22)安装在水平导轨支撑(40)上，竖直导轨(12)安装在竖直导轨支撑(39)上；整个焊接架具有很高的刚度，稳定性很好；手腕(V)包括手腕(48)、手腕驱动电机(46)和手腕减速机(47)；手抓(VI)包括抓包直线气缸(49)和压包直线气缸(50)；抓包直线气缸(49)完成抓包动作，所述压包气缸(50)完成压包动作；手腕水平保持机构(IV)包括短拉杆(52)、三角板(51)、杆端轴承(53)、长拉杆(55)和辅助轴(54)；所述短拉杆(42)两端通过杆端轴承(43)和辅助轴(44)接在水平架(35)和三角板(51)上、所述长拉杆(55)两端通过杆端轴承(53)和辅助轴(54)连接在三角板(...
【技术特征摘要】
1.一种串并联四自由度搬运码垛机器人，包括支架(I)、臂部机构(II)、焊接
架(III)、手腕(V)、手抓(VI)和手腕水平保持机构(IV)；其特征在于：
支架(I)包括支架腿(1)、支架腿横梁(2)、腰部伺服电机(3)、腰部基
础板(4)、谐波减速机(5)和旋转基础板(6)；腰部伺服电机(3)接收脉冲
信号转动，通过谐波减速机(5)传递动力，带动腰部旋转板(6)转动，使机
械手旋转到预定位置；
臂部机构(II)包括小臂(7)、前大臂(11)、后大臂(9)、小连杆(15)、水
平导轨(22)、水平滚珠丝杠(21)、水平伺服电机(20)、水平大带轮(32)、水平
小带轮(30)、水平带(31)、水平连接板(33)、水平移动板(34)、水平架(35)、
竖直导轨(12)、竖直滚珠丝杠(13)、竖直伺服电机(29)、竖直大带轮(26)、竖
直小带轮、竖直带(27)、竖直连接板(25)、竖直移动板(16)、竖直架(17)、轴一
(18)、轴二(14)、轴三(8)、轴四(23)、5轴(10)和6轴(24)；后大臂(9)通过轴一(18)
与竖直架(17)相连，竖直架(17)与竖直移动板(16)、竖直移动板(16)与竖直连接板
(25)、竖直连接板(29)与竖直丝杠(13)螺母通过螺钉连接，竖直驱动电机(29)下
端部位安装竖直大带轮(26)，并通过竖直同步带(27)与竖直滚珠丝杠(13)
下端的小同步带轮相连，带动竖直丝杠旋转，使轴一(18)做垂直运动；前大
臂(11)通过轴四(23)与水平架(35)相连，水平架(35)与水平移动板(34)、水平移动
板(34)与水平连接板(33)、水平连接板(33)与水平丝杠(21)螺母通过螺钉连接，
水平伺服电机(20)轴伸部位安装水平大带轮(32)，并通过水平同步带(31)
与水平滚珠丝杠(21)右端的小同步带相连，带动水平滚珠丝杠(21)旋转，
使轴四(23)做水平运动；使轴四(23)做水平运动；小臂(7)、前大臂(11)、
后大臂(9)、小连杆(15)通过轴二(14)、轴三(8)、轴四(23)、5轴(10)
连接，构成平行四杆机构；轴一(18)一端通过螺钉另一端通过圆螺母固定连
\t接在竖直架(17)上，并且通过一组圆锥滚子轴承与后大臂(9)构成一个转动
副；轴二(14)两端分别通过螺钉固连在两个小连杆(15)上，并且通过一组
圆锥滚子轴承与后大臂(9)构成一个转动副；轴三(8)通过螺钉固定连接在
后大臂(9)上，并且通过一组圆锥滚子轴承...
【专利技术属性】
技术研发人员：丛明，仲崇权，刘冬，董航，王峰，
申请(专利权)人：大连创奇科技有限公司，
类型：新型
国别省市：辽宁;21
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