可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构制造技术

本发明专利技术公开了一种可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人，其构成包括机座和设置在机座上的第一、第二支链以及执行装置；所述的第一支链包括第一驱动装置、第一驱动轴、第一主动臂以及与第一主动臂铰接的第一从动臂；所述的第二支链包括第二驱动装置、第二驱动轴、第二主动臂以及与第二主动臂铰接的第二从动臂；所述的执行装置包括第三驱动装置、第三驱动轴、两个传动装置、直线运动驱动装置以及末端执行器；所述第一从动臂与第二从动臂的末端通过第三销轴铰接；所述的第一驱动轴、第二驱动轴和第三驱动轴采用同轴设置方式。本发明专利技术的优点是：有利于减轻运动部件的质量，能够实现执行装置的整周回转，使运动学和动力学性能具有良好的轴对称性。

【技术实现步骤摘要】
可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构
本专利技术涉及一种机器人，更具体的说，本专利技术涉及一种能够实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人。
技术介绍
在电子、食品、医药、轻工等行业的自动化包装、封装和物流生产线中，需要借助机械手从某一位置抓取某一物体，然后在平面内作大范围的快速移动，并按照给定的角度和高度将被抓取的该物体放置到另一位置。美国专利US4392776(或EP0065859、JP57194888、ES8307152、EP0065859、IE820902L、IE52774)、US5000653(或WO8700789、EP0232292、ES2001359、EP0232292、DE3528769、EP0232292)、US2005087034(或EP1525957、JP2005125489、DE10349452)、US6212968(或DE19934973)、欧洲专利EP0169473(或JP61109681)、日本专利JP2003275977、JP2003275978、JP2003275987、保加利亚专利BG51289以及中国专利CN1779936等，均涉及了一种三自由度或四自由度SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)型机器人。该类机器人的主动臂一端通过转动副与机座连接，主动臂的另一端通过回转副与从动臂的一端连接，两转动轴线平行，从而使主动臂与从动臂构成两自由度平面关节串联机器人机构；从动臂的另一端设置有末端执行器，末端执行器相对于从动臂具有一个回转自由度和一个移动自由度，回转自由度的轴线与主动臂及从动臂的回转轴线平行，移动自由度的方向垂直于主动臂及从动臂的运动平面。各驱动装置可直接设置于两相对运动构件的关节上，也可固定在机座上，然后通过传动装置驱动各关节。此类机器人可实现在运动平面内的整周回转，因此具有较大的运动空间，但是，由于采用开环结构，所以主动臂和从动臂的惯性较大，其刚度和精度较低。专利CN02822735.2(或WO2003055653-A1、US2005092121-A1)公开了一种采用并联构型的平面抓取机器人，该机器人的机座上安装有两个可转动的驱动装置，每个驱动装置分别通过连杆机构与动平台连接，每个连杆机构由一个主动杆和一个从动杆组成，主动杆的一端与驱动装置固接，并随驱动装置旋转，从动杆的一端与动平台铰接，所述主动杆与从动杆的另一端通过转动副相连接。所述连杆机构还包括定位部分，以便保持动平台相对于机座的姿态不变。此类机器人由于采用并联构型，所以运动部件惯性较小，因而具有较高的-->刚度和精度，但是由于其两个驱动轴非同轴布置，因此不能在运动平面内实现整周转动，工作空间较小，且运动学性能和动力学性能会随位形的变化而变化。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题，就是克服上述现有技术“刚度和精度较低”、“不能在运动平面内实现整周转动”、“运动学和动力学性能不具有轴对称性”等缺陷，从而提供一种可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构。本专利技术的可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构，由机座和设置在所述机座上的第一支链、第二支链以及执行装置构成；所述的第一支链包括第一驱动装置、第一驱动轴、第一主动臂、第一销轴以及第一从动臂，所述第一驱动装置固定设置于机座上，其输出端与所述第一驱动轴的一端连接，所述的第一驱动轴为中空结构，它的另一端与第一主动臂的一端固定连接，所述第一主动臂的另一端通过第一销轴与第一从动臂铰接；所述的第二支链包括第二驱动装置、第二驱动轴、第二主动臂、第二销轴以及第二从动臂，所述第二驱动装置固定设置于机座上，其输出端与所述第二驱动轴的一端连接，所述的第二驱动轴设置在中空结构的第一驱动轴的中心并与其形成同轴设置形式，所述的第二驱动轴也为中空结构，它的另一端与第二主动臂的一端固定连接，所述第二主动臂的另一端通过第二销轴与第二从动臂铰接，所述第一从动臂与第二从动臂的末端通过第三销轴铰接；所述的执行装置包括第三驱动装置、第三驱动轴、第一传动装置、第二传动装置、第三销轴、直线运动驱动装置以及末端执行器，所述的第一传动装置包括第一带轮、第一传动带、第二带轮，所述的第二传动装置包括第三带轮、第二传动带、第四带轮，所述第三驱动装置固定设置于机座上，其输出端与第三驱动轴的一端连接，所述的第三驱动轴设置在中空结构的第二驱动轴的中心并与其形成同轴设置形式，其另一端固定设置有第一带轮，所述的第一主动臂为中空结构，所述的第一带轮与第二带轮通过设置在中空结构的第一主动臂内部的第一传动带连接；所述的第一从动臂也为中空结构，所述的第三带轮与第四带轮通过设置在中空结构的第一从动臂内部的第二传动带连接，所述的第二带轮与第三带轮固定设置在第一销轴上，所述的第四带轮与直线运动驱动装置固定设置在第三销轴上，所述直线运动驱动装置的输出端与末端执行器固接，所述的末端执行器可以是手爪、吸盘等。所述的第一驱动装置与第二驱动装置采用伺服电机——减速齿轮副的结构形式或力矩电机——等速齿轮副结构形式；所述的第三驱动装置采用伺服电机——减速器的结构形式；-->所述的第一传动装置与第二传动装置采用带轮——同步齿形带的结构形式；所述的直线驱动装置采用气缸驱动形式。本专利技术与现有技术相比，其有益效果体现在以下几点：(1)由于第一驱动装置及第二驱动装置均固定设置在机座上，且其输出端分别与第一驱动轴及第二驱动轴固接，所以无需附加传动装置，有利于减轻运动部件的质量，提高机构的动态性能；(2)由于采用由一个机座和两条支链组成的平面两自由度并联机构，具有更好精度、刚度以及更快的速度；(3)由于采用两条支链中的驱动轴同轴布置形式，使得平面两自由度并联机构能够实现绕其驱动轴轴线的整周回转，具有环形工作空间，同时使其运动学和动力学性能具有良好的轴对称性；(4)由于将执行装置中的第三驱动轴也固定在机座上，并采用将其与第一、第二驱动轴同轴布置的形式，通过第一传动装置与第二传动装置可将回转运动传递到末端执行器，有利于进一步减轻末端运动部件的质量，更好的提高机器人的整体动态性能。附图说明图1是本专利技术一种实施例的整体结构示意图；图2是图1所示结构的俯视图；图3是图1所示结构中机座及第一主动臂的剖视图；图4是图1所示结构中第一从动臂的剖视图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作以详细描述。如图1、图2、图3、图4所示，本专利技术的可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构，由机座0、第一支链1、第二支链2及执行装置3构成；所述的第一支链1包括第一驱动装置11、第一驱动轴12、第一主动臂13、第一销轴14及第一从动臂15；所述的第二支链2包括第二驱动装置21、第二驱动轴22、第二主动臂23、第二销轴24及第二从动臂25；所述的执行装置3包括第三驱动装置31、第三驱动轴32、第一传动装置、第二传动装置、第三销轴35、直线运动驱动装置36及末端执行器37，其中的第一传动装置由第一带轮33a、第一传动带33b和第二带轮33c构成；所述的第二传动装置由第三带轮34a、第二传动带34b和第四带轮34c构成；所述的第一驱动装置11固定-->设置于机座0上，其输出端与第一驱动轴12的一端连接，所述的第一驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构，由机座和设置在所述机座上的第一支链、第二支链以及执行装置构成，其特征是，所述的第一支链包括第一驱动装置、第一驱动轴、第一主动臂、第一销轴以及第一从动臂，所述第一驱动装置固定设置于机座上，其输出端与所述第一驱动轴的一端连接，所述的第一驱动轴为中空结构，它的另一端与第一主动臂的一端固定连接，所述第一主动臂的另一端通过第一销轴与第一从动臂铰接；所述的第二支链包括第二驱动装置、第二驱动轴、第二主动臂、第二销轴以及第二从动臂，所述第二驱动装置固定设置于机座上，其输出端与所述第二驱动轴的一端连接，所述的第二驱动轴设置在中空结构的第一驱动轴的中心并与其形成同轴设置形式，所述的第二驱动轴也为中空结构，它的另一端与第二主动臂的一端固定连接，所述第二主动臂的另一端通过第二销轴与第二从动臂铰接，所述第一从动臂与第二从动臂的末端通过第三销轴铰接；所述的执行装置包括第三驱动装置、第三驱动轴、第一传动装置、第二传动装置、第三销轴、直线运动驱动装置以及末端执行器，所述的第一传动装置包括第一带轮、第一传动带、第二带轮，所述的第二传动装置包括第三带轮、第二传动带、第四带轮，所述第三驱动装置固定设置于机座上，其输出端与第三驱动轴的一端连接，所述的第三驱动轴设置在中空结构的第二驱动轴的中心并与其形成同轴设置形式，其另一端固定设置有第一带轮，所述的第一主动臂为中空结构，所述的第一带轮与第二带轮通过设置在中空结构的第一主动臂内部的第一传动带连接；所述的第一从动臂也为中空结构，所述的第三带轮与第四带轮通过设置在中空结构的第一从动臂内部的第二传动带连接，所述的第二带轮与第三带轮固定设置在第一销轴上，所述的第四带轮与直线运动驱动装置固定设置在第三销轴上，所述直线运动驱动装置的输出端与末端执行器固接。...

【技术特征摘要】
1.一种可实现整周回转的四自由度混联抓放式机器人机构，由机座和设置在所述机座上的第一支链、第二支链以及执行装置构成，其特征是，所述的第一支链包括第一驱动装置、第一驱动轴、第一主动臂、第一销轴以及第一从动臂，所述第一驱动装置固定设置于机座上，其输出端与所述第一驱动轴的一端连接，所述的第一驱动轴为中空结构，它的另一端与第一主动臂的一端固定连接，所述第一主动臂的另一端通过第一销轴与第一从动臂铰接；所述的第二支链包括第二驱动装置、第二驱动轴、第二主动臂、第二销轴以及第二从动臂，所述第二驱动装置固定设置于机座上，其输出端与所述第二驱动轴的一端连接，所述的第二驱动轴设置在中空结构的第一驱动轴的中心并与其形成同轴设置形式，所述的第二驱动轴也为中空结构，它的另一端与第二主动臂的一端固定连接，所述第二主动臂的另一端通过第二销轴与第二从动臂铰接，所述第一从动臂与第二从动臂的末端通过第三销轴铰接；所述的执行装置包括第三驱动装置、第三驱动轴、第一传动装置、第二传动装置、第三销轴、直线运动驱动装置以及末端执行器，所述的第一传动装置包括第一带轮、第一传动带、第二带轮，所述的第二传动装置包括第三带轮、第二传动带、第四带轮，所述第三驱动装置固定设置于机座上，其输出端与第三驱动轴的一端连接，所述的第三驱动轴设置在中空结构的第二驱动轴的中心并与其形成同轴设置形式，其另一端固定设置有第...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄田，刘海涛，王攀峰，赵学满，梅江平，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]