CN104476539B - 一种可控机构式轮式移动码垛机器人 - Google Patents

Abstract

一种可控机构式轮式移动码垛机器人，包括一个带并联闭环子链的执行机构子链、一个串联的执行机构主链和一个可移动平台。所述串联的执行机构主链可控制末端执行器所在平面的平面运动，机身和可移动平台的运动可实现动平台的空间运动。所述带并联闭环子链的执行机构子链通过一个闭环子链与串联的执行机构主链实现运动。本发明通过合成运动实现控制，既有可控、可调、输出柔性性能，又有多功能阶段变化、多拓扑结构变化和多自由度变化的特征，末端执行器运动惯量小，动力学性能好，可靠性高，机构具有移动和操作功能，能作用于更多的场合。

Description

一种可控机构式轮式移动码垛机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别是一种可控机构式轮式移动码垛机器人。

背景技术

移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合***。它集中了传感器技术、信息处理、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果，代表机电一体化的最高成就，是目前科学技术发展最活跃的领域之一。

机构是近年来学者提出的重要概念，是可变自由度或可变构件数目的新型机构，这类机构除了具有类似可展式机构的高度可缩和可展性外，还可改变拓扑图并导致变自由度，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可以根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。

并联机器人和传统的串联机器人相比较，具有无累积误差、精度较高、结构紧凑、承载能力大、刚度高且末端执行器惯性小等特点，驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；但是并联机器人的明显缺点是工作空间小和结构复杂。工程上现有的带有局部闭链的操作机如MOTOMAN-K10并没有解决工业机器人存在的问题，而含有对称机构式的闭环子链的并联机器人的性能比一般的并联机构更加优越，具有工作空间大、刚度高、承载能力强、惯量小和末端执行器精度高等优点，能应用在焊接、喷涂、搬运、装卸、装配、码垛等复杂作业中，有效的的提高劳动效率，在产品质量和稳定性方面有很大提高。机构式焊接机器人能有效而快捷的对末端机构进行控制，并且这种机构结构刚度好、机械传动精度高、工作空间大、机械传动损耗小、无累积误差能输出较大的动力，具有有良好的控制功能，适合的场合和工作状态更多。此含并联闭环子链的机器人采用间接驱动方式，还能有效的减小驱动关节所需要的力矩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可控机构式轮式移动码垛机器人，解决传统串联机器人关于所需力矩大，刚度低，工作空间小和适用于场合比较单一的缺点。

本发明通过以下技术方案达到上述目的：

一种可控机构式轮式移动码垛机器人，包括机身、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一液压杆、第二液压杆、第一支架、第二支架及可移动平台、机身、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆以及末端执行器，结构和连接方式为：

机身第一个连接端通过第十三转动副连接在可移动平台上，第三支架一端通过第三固定副与机身第四个连接端连接，第三支架另一端通过第六转动副与第四连杆下端连接，第四连杆上端通过第八转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第九转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十转动副与第七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第十一转动副与第八连杆一端连接，第八连杆另一端通过第十二转动副与末端执行器连接；

机身第二个连接端通过第一固定副与第一支架一端连接，第一支架另一端通过第一转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第二转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第三转动副与第三连杆下端连接，第三连杆上端通过第七转动副连接在第四连杆上；

第二支架一端通过第二固定副与机身第三个连接端连接，第二支架另一端通过第五转动副与第一液压杆下端连接，第一液压杆上端通过第一移动副与第二液压杆下端连接，第二液压杆上端通过第四转动副连接在第三连杆上。

所述第十三转动副垂直于可移动平台，第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副、第七转动副、第八转动副与第九转动副旋转轴线相互平行。

本发明的突出优点在于：

1、该移动焊接机器人在工作过程中，可实现机构自由度的转变，为变自由度机构，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化特征，使机器人灵活完成作业任务；

2、机器人安装在移动平台上，这种结构使机器人拥有几乎无限大的工作空间和高度的运动冗余性，并同时具有移动和操作功能，这是它优于移动机器人和传统的机器人；

3、通过两个并联闭环子链，提高了机器人机构的刚度，并且闭环子链机构式的设计大大提高机器人的工作空间，并且能使机构更好的保持平衡；

4、机构上的微调装置与传统的带有局部闭链的操作机相比，重心集中在微调装置上，机构平衡性好，能使机器人机构承受更大的力和力矩；

5、六个自由度运动使机构能应用于更多场合，并且此机构具有三种拓扑形态，使机构可完成更多的动作和适应更多复杂环境。

附图说明

图1为本发明所述可控机构式轮式移动码垛机器人的结构示意图。

图2为本发明所述可控机构式轮式移动码垛机器人的可移动平台结构示意图。

图3为本发明所述可控机构式轮式移动码垛机器人的机身结构示意图。

图4为本发明所述可控机构式轮式移动码垛机器人的第七连杆示意图。

图5为本发明所述可控机构式轮式移动码垛机器人的第九连杆示意图。

图6为本发明所述可控机构式轮式移动码垛机器人的形态拓扑图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。

一种可控机构式轮式移动码垛机器人，包括机身2、第一连杆7、第二连杆9、第三连杆12、第一液压杆13、第二液压杆15、第一支架4、第二支架5及可移动平台1、机身2、第四连杆18、第五连杆22、第六连杆24、第七连杆26、第八连杆28以及末端执行器30，结构和连接方式为：

机身2第一个连接端通过第十三转动副34连接在可移动平台1上，第三支架3一端通过第三固定副31与机身2第四个连接端连接，第三支架3另一端通过第六转动副17与第四连杆18下端连接，第四连杆18上端通过第八转动副20与第五连杆22一端连接，第五连杆22另一端通过第九转动副23与第六连杆24一端连接，第六连杆24另一端通过第十转动副25与第七连杆26一端连接，第七连杆26另一端通过第十一转动副27与第八连杆28一端连接，第八连杆28另一端通过第十二转动副29与末端执行器30连接；

机身2第二个连接端通过第一固定副33与第一支架4一端连接，第一支架4另一端通过第一转动副6与第一连杆7一端连接，第一连杆7另一端通过第二转动副8与第二连杆9一端连接，第二连杆9另一端通过第三转动副10与第三连杆12下端连接，第三连杆12上端通过第七转动副19连接在第四连杆18上；

第二支架5一端通过第二固定副32与机身2第三个连接端连接，第二支架5另一端通过第五转动副16与第一液压杆15下端连接，第一液压杆15上端通过第一移动副14与第二液压杆13下端连接，第二液压杆13上端通过第四转动副11连接在第三连杆12上。

所述第十三转动副34垂直于可移动平台1，第二转动副8、第三转动副10、第四转动副11、第五转动副16、第六转动副17、第七转动副19、第八转动副20与第九转动副23旋转轴线相互平行。

Claims (2)

1.一种可控机构式轮式移动码垛机器人，包括机身、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第一液压杆、第二液压杆、第一支架、第二支架及可移动平台、机身、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第七连杆、第八连杆以及末端执行器，其特征在于，

结构和连接方式为：

机身第一个连接端通过第十三转动副连接在可移动平台上，第三支架一端通过第三固定副与机身第四个连接端连接，第三支架另一端通过第六转动副与第四连杆下端连接，第四连杆上端通过第八转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第九转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十转动副与第七连杆一端连接，第七连杆另一端通过第十一转动副与第八连杆一端连接，第八连杆另一端通过第十二转动副与末端执行器连接；

机身第二个连接端通过第一固定副与第一支架一端连接，第一支架另一端通过第一转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第二转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第三转动副与第三连杆下端连接，第三连杆上端通过第七转动副连接在第四连杆上；

第二支架一端通过第二固定副与机身第三个连接端连接，第二支架另一端通过第五转动副与第一液压杆下端连接，第一液压杆上端通过第一移动副与第二液压杆下端连接，第二液压杆上端通过第四转动副连接在第三连杆上。

2.如权利要求1所述的可控机构式轮式移动码垛机器人，其特征在于，所述第十三转动副垂直于可移动平台，第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副、第七转动副、第八转动副与第九转动副的旋转轴线相互平行。