CN102785239B - 一种六自由度工业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种六自由度工业机器人，包括基座、第一部件、第二部件、第三部件、第四部件、第五部件和第六部件；所述第五部件与所述第六部件通过双转动副连接；所述第六部件包括下底座和四个第三连杆；第一线性模组和第二线性模组分别带动第一曲柄滑块结构和第二曲柄滑块机构做线性运动，从而分别带动第一连杆和第二连杆做线性运动，分别带动第一驱动臂和第二驱动臂转动，带动所述第五部件和所述第六部件共同转动。本发明将串联机构与并联机构结合设计成具有并联大转动手腕的工业机器人，可以实现大角度转动；同时由于加上并联手腕，本发明不存在一般六自由度机器人不可避免的奇异点，从而使机器人动作更敏捷、更流畅，广泛应用于工业操作。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人领域，特别是指一种六自由度工业机器人。
背景技术
目前市场上现有的六自由度机器人基本一样，都是采用串联方式，这样的机器人在运动时不可避免地会出现奇异点，造成机器人自由度减少，在实际应用中造成诸多不便。目前普遍采用的是通过在机器人运动中避开奇异点来解决这个问题，或者通过研究新型的机器人算法解决，但目前还没有十分合理便利的解决方案。
发明内容
本发明提出一种六自由度工业机器人，其将串联机构与并联机构结合设计成具有
并联大转动手腕的六自由度工业机器人，本发明结构形式新颖特殊，而且可以实现大角度转动，刚性好，同时由于加上并联手腕，使得该机器人不存在一般六自由度机器人不可避免的奇异点，从而使机器人的动作更敏捷、更流畅。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种六自由度工业机器人，包括第五部件和第六部件，所述第五部件与所述第六部件通过双转动副连接；所述第六部件包括下底座和四个第三连杆，所述第三连杆均匀设置于所述下底座外侧；所述第五部件包括第一驱动机构，所述第一驱动机构包括第一线性模组、与所述第一线性模组连接的第一曲柄滑块机构以及与所述第一曲柄滑块机构连接的第一连杆，所述第一连杆与第一驱动臂连接；所述第五部件还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构包括第二线性模组、与所述第二线性模组连接的第二曲柄滑块机构以及与所述第二曲柄滑块机构连接的第二连杆，所述第二连杆与第二驱动臂连接；所述第一线性模组和所述第二线性模组分别带动所述第一曲柄滑块机构和所述第二曲柄滑块机构做线性运动，从而分别带动所述第一连杆和所述第二连杆做线性运动，分别带动所述第一驱动臂和所述第二驱动臂转动，带动所述第五部件和所述第六部件共同转动。
进一步的，所述六自由度工业机器人还包括基座、第一部件、第二部件、第三部件和第四部件；所述第五部件一端设置于所述第四部件的一端，所述第四部件另一端插设于所述第三部件内，所述第四部件可绕所述第三部件中心轴转动。
更进一步的，所述第三部件一端可相对转动地设置于所述第二部件的一端所述第三部件可绕第二部件一端中心轴转动；所述第二部件另一端可相对转动地设置于所述第一部件的一端，所述第二部件可绕所述第一部件一端转动；所述第一部件另一端设置于所述基座的顶端，所述第一部件可绕所述基座转动。
进一步的，所述第五部件还包括上底座和两个从动臂，所述两个从动臂与所述第一驱动臂和所述第二驱动臂均匀设置于所述上底座外侧。
进一步的，所述第六部件一端连接有连接各种夹具和焊枪工具的连接法兰。
更进一步的，所述第五部件(6)中的第一驱动臂(61)、第二驱动臂(62)和两个从动臂(66)与所述第六部件(7)中的四个第三连杆(73)分别通过一个所述双转动副(74)连接。
更进一步的，所述第五部件和所述第六部件驱动机构可选用伺服电机和步进电机。
发明的有益效果是：本发明结构形式新颖特殊，而且可以实现大角度转动，刚性好。本发明实现机器人各个关节的旋转和俯仰，特别是并联大转动手腕的设计，可以实现手腕的大角度转动，且将一般六自由度工业机器人的第五轴第六轴用并联手腕代替，可使得一般六自由度机器人的奇异点消失，从而使机器人运动更敏捷，轨迹更平滑流畅。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种六自由度工业机器人一个实施例的平面结构示意图；
图2为图1所示六自由度工业机器人的A局部放大结构示意图；
图3为图1所示六自由度工业机器人的俯视结构示意图。
图中：基座1；第一部件2；第二部件3；第三部件4；第四部件5；第五部件6；第一驱动臂61；第二驱动臂62；第一驱动机构63；第一线性模组631；第一曲柄滑块机构632；第一连杆633；第二驱动机构64；第二线性模组641；第二曲柄滑块机构642；第二连杆643；上底座65；从动臂66；第六部件7；下底座71；连接法兰72；第三连杆73；双转动副74。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1-图3所示的优选实施例，一种六自由度工业机器人，包括基座1、第一部件2、第二部件3、第三部件4、第四部件5、第五部件6和第六部件7；所述第一部件2一端设置于所述基座1的顶端，所述第二部件3一端可相对转动地设置于所述第一部件2的另一端，所述第三部件4一端可相对转动地设置于所述第二部件3的另一端，所述第四部件5一端设置于所述第三部件4一端相邻的另一端，所述第五部件6一端设置于所述第四部件5的另一端，所述第五部件6与所述第六部件7通过双转动副74连接；所述第五部件6包括第一驱动臂61、第二驱动臂62、第一驱动机构63和第二驱动机构64，所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62设置于所述第五部件6外侧，所述第一驱动机构63和所述第二驱动机构64分别设置于所述第四部件5外侧；所述第一驱动机构63包括第一线性模组631、与所述第一线性模组631连接的第一曲柄滑块机构632以及与所述第一曲柄滑块机构632连接的第一连杆633，所述第二驱动机构64包括第二线性模组641、与所述第二线性模组641连接的第二曲柄滑块结构642以及与所述第二曲柄滑块结构642连接的第二连杆643，所述第一连杆633与所述第一驱动臂61连接，所述第二连杆643与所述第二驱动臂62连接；所述第一驱动机构63中的第一线性模组631和所述第二驱动机构64中的第二线性模组641分别带动所述第一曲柄滑块机构632和所述第二曲柄滑块机构642做线性运动，从而带动所述第一连杆633和所述第二连杆643线性运动，带动所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62转动，从而带动所述第五部件6和所述第六部件7共同转动；在驱动力的作用下，所述六自由度工业机器人通过对上述六个部件的协调来进行操作。
所述第一部件2一端与所述基座1顶端连接，所述第一部件2可在基座1顶端做旋转运动，所述第一部件2中心轴即为所述六自由度机器人的腰关节，所述第一部件2可绕腰关节做360度旋转运动。
所述第二部件3一端可相对转动地设置于所述第一部件2的另一端，所述第一部件2另一端中心轴即为所述六自由度机器人的肩关节，所述第二部件3可绕所述肩关节做相对旋转运动。
所述第三部件4一端可相对转动地设置于所述第二部件3的另一端，所述第二部件3另一端即为所述六自由度机器人的肘关节，所述第三部件4可绕所述肘关节做相对旋转运动。
所述第四部件5一端设置于所述第三部件4一端相邻的另一端，所述第四部件5中心轴即为所述六自由度机器人的臂，所述第四部件5可绕所述臂做旋转运动。
所述第五部件6还包括上底座65和两个从动臂66，所述两个从动臂66与所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62均匀设置于所述第五部件6外侧；所述第六部件7包括下底座71、连接法兰72和四个第三连杆73，所述第三连杆73均匀设置于所述第六部件7外侧，所述连接法兰72设置于所述第六部件7一端。
固接于所述第四部件5外侧的所述第一驱动机构63和所述第二驱动机构64带动所述第一线性滑组631和所述第二线性滑组641做线性运动，带动所述第一连杆633和所述第二连杆643运动，从而带动所述第一驱动臂61和所述第二驱动臂62转动，从而使所述第五部件6和所述第六部件7共同转动，所述第五部件6和所述第六部件7组成所述六自由度机器人的腕关节，所述腕关节为并联机构连接。
所述第五部件6中的第一驱动臂61、第二驱动臂62和两个从动臂66与所述第六部件7中的四个第三连杆73分别通过一个所述双转动副74连接。所述上底座65和所述下底座71最大可形成100度转角；所述连接法兰72可连接各种夹具和焊枪工具，便于进行各种工业操作。
所述第五部件6和所述第六部件7驱动机构可选用伺服电机和步进电机，驱动手腕的驱动机构优先选用功率相对较小的电机，所述电机的减速器可选用普通减速器和谐波减速器，优先选用普通减速器，可降低机器人的整体成本。
所述六自由度工业机器人的工作原理是：所述六自由度工业机器人在实际工作过程中可实现机器人在空间运动的三个姿态，包括俯仰、滚转和偏航，其可以实现任意位置和任意姿势的运动，便于进行各种工业操作。
本发明实现机器人各个关节的旋转和俯仰，特别是并联大转动手腕的设计，可以实现手腕的大角度转动，且将一般六自由度工业机器人的第五轴第六轴用并联手腕代替，可使得一般六自由度工业机器人的奇异点消失，从而使机器人运动更敏捷，轨迹更平滑流畅。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种六自由度工业机器人，其特征在于：包括第五部件(6)和第六部件(7)，所述第五部件(6)与所述第六部件(7)通过双转动副(74)连接；
所述第六部件(7)包括下底座(71)和四个第三连杆(73)，所述第三连杆(73)均匀设置于所述下底座(71)外侧；所述第五部件(6)包括第一驱动机构(63)，所述第一驱动机构(63)包括第一线性模组(631)、与所述第一线性模组(631)连接的第一曲柄滑块机构(632)以及与所述第一曲柄滑块机构(632)连接的第一连杆(633)，所述第一连杆(633)与第一驱动臂(61)连接；
所述第五部件还包括第二驱动机构(64)，所述第二驱动机构(64)包括第二线性模组(641)、与所述第二线性模组(641)连接的第二曲柄滑块机构(642)以及与所述第二曲柄滑块机构(642)连接的第二连杆(643)，所述第二连杆(643)与第二驱动臂(62)连接；所述第一线性模组(631)和所述第二线性模组(641)分别带动所述第一曲柄滑块机构(632)和所述第二曲柄滑块机构(642)做线性运动，从而分别带动所述第一连杆(633)和所述第二连杆(643)做线性运动，分别带动所述第一驱动臂(61)和所述第二驱动臂(62)转动，带动所述第五部件(6)和所述第六部件(7)共同转动；
所述第五部件(6)还包括上底座(65)和两个从动臂(66)，所述两个从动臂(66)与所述第一驱动臂(61)和所述第二驱动臂(62)均匀设置于所述上底座(65)外侧；
所述第五部件(6)中的第一驱动臂(61)、第二驱动臂(62)和两个从动臂(66)与所述第六部件(7)中的四个第三连杆(73)分别通过一个所述双转动副(74)连接。
2.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人，其特征在于：所述六自由度工业机器人还包括基座(1)、第一部件(2)、第二部件(3)、第三部件(4)和第四部件(5)；所述第五部件(6)一端设置于所述第四部件(5)的一端，所述第四部件(5)另一端插设于所述第三部件(4)内，所述第四部件(5)可绕所述第三部件(4)中心轴转动。
3.根据权利要求2所述的六自由度工业机器人，其特征在于：所述第三部件(4)一端可相对转动地设置于所述第二部件(3)的一端，所述第三部件(4)可绕第二部件(3)一端中心轴转动；所述第二部件(3)另一端可相对转动地设置于所述第一部件(2)的一端，所述第二部件(3)可绕所述第一部件(2)一端转动；所述第一部件(2)另一端设置于所述基座(1)的顶端，所述第一部件(2)可绕所述基座(1)转动。
4.根据权利要求1所述的六自由度工业机器人，其特征在于：所述第六部件(7)一端连接有连接各种夹具和焊枪工具的连接法兰(72)。
5.根据权利要求1中所述的六自由度工业机器人，其特征在于：所述上底座(65)和所述下底座(71)最大可形成100度转角。
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