CN103121589A - 一种搬运码垛机构 - Google Patents

Abstract

一种搬运码垛机构，包括底座、旋转机架、手臂升降机构、末端执行器平动保持机构、法兰盘。所述旋转机架通过旋转副连接在底座上；所述手臂升降机构包括由大臂、小臂、第二连杆、第三连杆组成的平行四边形机构、第一主动杆、第一连杆、第二主动杆、第四连杆，各杆件通过铰链相连接；所述末端执行器平动保持机构包括由大臂、第一辅助连杆、三角辅助架、旋转机架组成的平行四边形机构和由小臂、第二辅助连杆、三角辅助架、末端执行器平动保持器组成的平行四边形机构，各杆件通过铰链相连接；所述法兰盘通过旋转副连接在末端执行器平动保持器上。本发明结构简单，工作空间大，操作灵活，通过伺服电机驱动控制，可以实现智能化、数控化。

Description

一种搬运码垛机构

技术领域

本发明涉及搬运码垛机器人领域，特别是一种搬运码垛机构。

背景技术

随着机械自动化水平的提高，码垛机器人广泛应用于大批量工件的获取、搬运、码垛、拆垛、包装等作业中，是集机械、电子、信息、智能技术、计算机科学等学科于一体的高新机电产品。码垛机器人技术在解决劳动力不足、提高劳动生产效率、降低生产成本、降低工人劳动强度、改善生产环境等方面具有很大潜力。现有的码垛机器人多为关节型开链机构，具有结构紧凑、动作灵活、工作空间大等优点，但驱动电机安置在机器人关节上，增加了机器人的承载，刚度差、惯量大、误差累积大，容易产生冲击，使码垛机器人运动不平稳，码垛准确度低，难以满足高速、重载、精确等搬运码垛要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种搬运码垛机构，采用伺服电机控制，所有电机均安装在机架上，能克服传统码垛机器人关节笨重、刚度差、惯量大、误差累积大等不足，具有可控、可调、性能优良、输出柔性、机电融合的性能，并可以根据实际需要，柔性调节运动轨迹，精确地实现手手抓定位和搬运动作。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

所述旋转机架通过第一旋转副连接在底座上，由第一伺服电机控制，通过编程实现在竖直方向的转动。

所述手臂升降机构由大臂、小臂、第一主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第二主动杆、第四连杆组成，大臂一端通过第一铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第二铰孔与小臂中端铰接，第一主动杆一端通过第三铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第四铰孔与第一连杆一端铰接，第一连杆另一端通过第五铰孔与第二连杆一端铰接，第二连杆另一端通过第六铰孔与小臂一端铰接，第二连杆中端通过第七铰孔与第三连杆一端铰接，第三连杆另一端通过第八铰孔与大臂一端和旋转机架铰接，第二主动杆一端通过第九铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第十铰孔与第四连杆一端铰接，第四连杆另一端通过第十一铰孔与大臂中端铰接，大臂、小臂、第二连杆、第三连杆构成一个平行四边形机构，第一主动杆由第二伺服电机控制，第二主动杆由第三伺服电机控制，通过编程实现手臂升降机构平面内的升降。

所述末端执行器平动保持机构包括由大臂、第一辅助连杆、三角辅助架、旋转机架组成的平行四边形机构和由小臂、第二辅助连杆、三角辅助架、末端执行器平动保持器组成的平行四边形机构，第一辅助连杆一端通过第十二铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第十三铰孔与三角辅助架一端铰接，三角辅助架第二端通过第二铰孔与大臂和小臂铰接，三角辅助架第三端通过第十四铰孔与第二辅助连杆铰接，第二辅助连杆另一端通过第十五铰孔与末端执行器平动保持器一端铰接，末端执行器平动保持器另一端通过第十六铰孔与小臂一端铰接，两个平等四边形机构串联，使末端执行器始终保持平动。

所述法兰盘通过第二旋转副连接在末端执行器平动保持器上，根据实际需要安装不同的末端执行器。

本发明突出优点在于：

1、采用伺服电机控制，操作灵活，通过编程，可根据实际需要调节机构的输出运动轨迹，具有较好的柔性，能精确地实现工作空间内的各种搬运码垛动作。

2、采用两个平等四边形机构串联组成末端执行器平动保持机构，使末端执行器始终保持平动，能够平稳地实现物件的抓取和搬运等动作。

3、动力输入机构中，采用大臂、小臂、第二连杆、第三连杆组成一个平行四边形机构，使结构更加稳定，增加了其刚度，提高了其承载能力。

附图说明

图1为本发明所述一种搬运码垛机构的结构示意图。

图2为本发明所述一种搬运码垛机构的手臂升降机构示意图。

图3为本发明所述一种搬运码垛机构的末端执行器平动保持机构示意图。

图4为本发明所述一种搬运码垛机构的第一工作示意图。

图5为本发明所述一种搬运码垛机构的第二工作示意图。

图6为本发明所述一种搬运码垛机构的第三工作示意图。

图7为本发明所述一种搬运码垛机构的第四工作示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

本发明所述一种搬运码垛机构，包括底座、旋转机架、手臂升降机构、末端执行器平动保持机构、法兰盘。

对照图1，所述旋转机架3通过第一旋转副2连接在底座1上，由第一伺服电机控制，通过编程实现在竖直方向的转动。

对照图1、图2，所述手臂升降机构由大臂10、小臂11、第一主动杆30、第一连杆29、第二连杆23、第三连杆26、第二主动杆5、第四连杆8组成，大臂10一端通过第一铰孔7与旋转机架3铰接，另一端通过第二铰孔19与小臂11中端铰接，第一主动杆30一端通过第三铰孔31与旋转机架3铰接，另一端通过第四铰孔32与第一连杆29一端铰接，第一连杆29另一端通过第五铰孔28与第二连杆23一端铰接，第二连杆23另一端通过第六铰孔22与小臂11一端铰接，第二连杆23中端通过第七铰孔27与第三连杆26一端铰接，第三连杆26另一端通过第一铰孔7与大臂10一端和旋转机架3铰接，第二主动杆5一端通过第八铰孔4与旋转机架3铰接，另一端通过第九铰孔6与第四连杆8一端铰接，第四连杆8另一端通过第十铰孔9与大臂10中端铰接，大臂10、小臂11、第二连杆23、第三连杆26构成一个平行四边形机构，第一主动杆30由第二伺服电机控制，第二主动杆5由第三伺服电机控制，通过编程实现手臂升降机构平面空间内的升降。

对照图1、图3，所述末端执行器平动保持机构包括由大臂10、第一辅助连杆24、三角辅助架20、旋转机架3组成的平行四边形机构和由小臂11、第二辅助连杆17、三角辅助架20、末端执行器平动保持器13组成的平行四边形机构，第一辅助连杆24一端通过第十一铰孔25与旋转机架3铰接，另一端通过第十二铰孔21与三角辅助架20一端铰接，三角辅助架20第二端通过第二铰孔19与大臂10和小臂11铰接，三角辅助架20第三端通过第十三铰孔18与第二辅助连杆17铰接，第二辅助连杆17另一端通过第十四铰孔16与末端执行器平动保持器13一端铰接，末端执行器平动保持器13另一端通过第十五铰孔12与小臂11一端铰接，两个平等四边形机构串联，使末端执行器始终保持平动。

对照图1，所述法兰盘15通过第二旋转副14连接在末端执行器平动保持器13上，根据实际需要安装不同的末端执行器，由第四伺服电机控制，通过编程实现在竖直方向的转动。

对照图4，所述一种搬运码垛机构在第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的联合驱动下实现正前方搬运的工作状态示意图。

对照图5，所述一种搬运码垛机构在第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的联合驱动下实现正前方远处搬运的工作状态示意图。

对照图6，所述一种搬运码垛机构在第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的联合驱动下实现正前方近处搬运的工作状态示意图。

对照图7，所述一种搬运码垛机构在第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机和第四伺服电机的联合驱动下实现正前方高处搬运的工作状态示意图。

Claims (1)

1.一种搬运码垛机构，其特征在于，包括底座、旋转机架、手臂升降机构、末端执行器平动保持机构、法兰盘，其结构及连接方式为：

所述旋转机架通过第一旋转副连接在底座上，

所述手臂升降机构由大臂、小臂、第一主动杆、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第二主动杆、第四连杆组成，大臂一端通过第一铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第二铰孔与小臂中端铰接，第一主动杆一端通过第三铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第四铰孔与第一连杆一端铰接，第一连杆另一端通过第五铰孔与第二连杆一端铰接，第二连杆另一端通过第六铰孔与小臂一端铰接，第二连杆中端通过第七铰孔与第三连杆一端铰接，第三连杆另一端通过第八铰孔与大臂一端和旋转机架铰接，第二主动杆一端通过第九铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第十铰孔与第四连杆一端铰接，第四连杆另一端通过第十一铰孔与大臂中端铰接，

所述末端执行器平动保持机构包括由大臂、第一辅助连杆、三角辅助架、旋转机架组成的平行四边形机构和由小臂、第二辅助连杆、三角辅助架、末端执行器平动保持器组成的平行四边形机构，第一辅助连杆一端通过第十二铰孔与旋转机架铰接，另一端通过第十三铰孔与三角辅助架一端铰接，三角辅助架第二端通过第二铰孔与大臂和小臂铰接，三角辅助架第三端通过第十四铰孔与第二辅助连杆铰接，第二辅助连杆另一端通过第十五铰孔与末端执行器平动保持器一端铰接，末端执行器平动保持器另一端通过第十六铰孔与小臂一端铰接，

所述法兰盘通过第二旋转副连接在末端执行器平动保持器上。

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