CN105992677B - 紧凑型并联运动机器人 - Google Patents

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Abstract

一种并联运动机器人(10)具有第一驱动臂(80)和第二驱动臂(90)，当机器人(10)在其正常工作区内操作时两个驱动臂交叉。驱动臂(80，90)由此与其中两个驱动臂(80，90)彼此远离指向的情况相比在水平方向上占据较少空间。

Description

紧凑型并联运动机器人
技术领域
本发明涉及因为其驱动臂未跨越大宽度延伸而紧凑的并联运动机器人。
背景技术
传统的并联运动机器人包括多个驱动臂，各驱动臂在一端直接或经由齿轮箱被连接至伺服电机的相应轴。在相反端驱动臂经由具有三个自由度(DOF)的球窝接头被附接至杆的近端。杆将驱动臂的转动运动转换成经由球窝接头被附接至杆的远端的末端执行器的相应运动。伺服电机和相应的驱动臂由此在一个驱动臂的操纵不影响其余驱动臂的位置的意义上并联地工作。
delta机器人是可以包括三个驱动臂的一种众所周知类型的并联运动机器人。各驱动臂利用在各端具有球窝接头的两个杆被连接至末端执行器。驱动臂围绕相应的伺服电机轴线转动，伺服电机被对称地布置使得它们的轴线以60度的角度相交。因为delta机器人的驱动臂相对长并且在不同方向上指向所以机器人构造需要大量空间。US7188544公开了包括三个驱动臂的一种类型的delta机器人。delta机器人也可以包括四个或更多的驱动臂。
WO200366289公开了包括三个或更多驱动臂的其他的且不太众所周知类型的并联运动机器人。根据WO200366289的机器人与delta机器人的不同之处在于，驱动臂的转动轴线是平行的，并且在很多实施例中驱动臂甚至具有一个共同的转动轴线。驱动臂与末端执行器之间的杆的数量从一个至三个间变化，取决于驱动臂和机器人实施例。还有，根据WO200366289的机器人的驱动臂需要相对长且很好地展开，并且结果是需要大量空间。
仍然存在着提供更紧凑型并联运动机器人的期望。
发明内容
发明的目的是提供一种紧凑型并联运动机器人。
这些目的通过根据本发明的装置来实现。
发明基于如下认识：当机器人在其正常工作区内操作时，当驱动臂中的两个彼此交叉地布置时，驱动臂在水平方向上占据较少空间。
根据发明的第一方面，提供一种并联运动机器人，包括可围绕第一轴线转动的第一轴、可围绕第二轴线转动的第二轴和可围绕第三轴线转动的第三轴。机器人进一步包括被附接至第一轴的第一驱动臂、被附接至第二轴的第二驱动臂和被附接至第三轴的第三驱动臂，各驱动臂借助于至少一个杆被连接至末端执行器。第一、第二和第三轴线平行并且第一轴线与第二轴线之间的距离是第一驱动臂的长度的至少30％。第一和第二轴线限定了参考平面，末端执行器具有最远离参考平面的极限位置。垂直于参考平面的参考轴线在参考平面与极限位置之间延伸。当末端执行器被定位在参考轴线的中点时，第一和第二驱动臂交叉。
根据发明的一个实施例，第一轴线与第二轴线之间的距离是第一驱动臂的长度的至少40％、诸如50％、60％、70％或75％。
根据发明的一个实施例，第一和第二轴从相应的致动器开始在第一方向上延伸，并且第三轴从相应的致动器开始在第二方向上延伸，第一方向与第二方向相反。
根据发明的一个实施例，参考平面相对于水平面倾斜。
附图说明
将参照附图更详细地说明发明，其中：
图1示出根据发明的一个实施例的并联运动机器人，
图2示出处于不同位置的图1的机器人，和
图3示出根据发明的一个实施例的并联运动机器人的示意图。
具体实施方式
参见图1，根据发明的一个实施例的并联运动机器人10包括可围绕第一轴线50转动的第一轴20、可围绕第二轴线60转动的第二轴30和可围绕第三轴线70转动的第三轴40。第一驱动臂80被附接至第一轴20、第二驱动臂90被附接至第二轴30并且第三驱动臂100被附接至第三轴40，各驱动臂80、90、100连同相应的轴20、30、40一起围绕相应的轴线50、60、70转动。第一驱动臂80借助于三个杆103被连接至末端执行器102、第二驱动臂90借助于两个杆103被连接至末端执行器102并且第三驱动臂100借助于一个杆103被连接至末端执行器102。各杆103借助于具有三个DOF的接头105被连接至相应的驱动臂80、90、100和末端执行器102。与第一驱动臂80平行地有平行臂110，其目的是使末端执行器102的定向保持恒定。
第一和第二轴20、30从相应的致动器开始在第一方向120上延伸，并且第三轴40从相应的致动器开始在第二方向130上延伸。所有的轴线50、60、70由此平行。致动器是包括了被容纳在外壳170内的齿轮的伺服电机。当机器人10处于根据图1的位置时，第一和第二驱动臂80、90交叉，即从至少一个方向上观察，第一驱动臂80的纵向轴线与第二驱动臂90的纵向轴线相交。实际上，每当机器人10在其正常工作区内操作时第一和第二驱动臂80、90就交叉。为了更准确地限定本发明，现在将限定属于正常工作区的点。
为了限定正常工作区内的点，有必要首先限定参考平面140和参考轴线150。参考平面140是由第一和第二轴线50、60限定的平面、即与这些轴线50、60中的两者都平行的平面。存在有作为在工作区的其中末端执行器102最远离参考平面140的***处的点的极限位置160。参考轴线150在参考平面140与极限位置160之间延伸，参考轴线150垂直于参考平面140。参考轴线150的中点属于机器人10的正常工作区，并且根据本发明第一和第二驱动臂80、90应该在当末端执行器102被定位在参考轴线150的中点处时交叉。第一轴20比第二轴30长以便允许第一和第二驱动臂80、90彼此交叉。
第一和第二轴20、30之间的距离相对长以便从交叉的驱动臂80、90中获益。即，当第一和第二轴20、30彼此远离时，相应的第一和第二驱动臂80、90在水平方向上占据很大程度上彼此重叠的区域。机器人10可以由此与其中两个驱动臂80、90彼此远离地指向的情况相比在水平方向上被理解为更紧凑得多。根据图1的实施例，第一轴线50与第二轴线60之间的距离是第一驱动臂80的长度的大约72％。为了测量第一驱动臂80的长度，应该考虑从第一轴线50到被附接至第一驱动臂80并最远离第一轴线50的接头105的距离。
根据图1的机器人10被安装成使得参考平面140是水平的。然而，机器人10可以被以任何适当的定向安装、例如以便实现有用的工作区的形状。
参见图2，图1的机器人10被示出处于其中末端执行器102更靠近极限位置160的位置。
参见图3，根据发明的机器人10的示意图示意性地示出了机器人10的主要元件。
发明不限于以上示出的实施例，而是本领域技术人员可以以在如权利要求所限定的发明的范围内的多个方式对它们进行修改。

Claims (5)

1.一种并联运动机器人(10)，包括：
可围绕第一轴线(50)转动的第一轴(20)、可围绕第二轴线(60)转动的第二轴(30)、可围绕第三轴线(70)转动的第三轴(40)、被附接至所述第一轴(20)的第一驱动臂(80)、被附接至所述第二轴(30)的第二驱动臂(90)、被附接至所述第三轴(40)的第三驱动臂(100)，各驱动臂(80，90，100)借助于至少一个杆(103)被连接至末端执行器(102)，
所述第一轴线、第二轴线和第三轴线(50，60，70)平行并且所述第一轴线(50)与所述第二轴线(60)之间的距离是所述第一驱动臂(80)的长度的至少30％，
所述第一轴线和第二轴线(50，60)限定了参考平面(140)，所述末端执行器(102)具有最远离所述参考平面(140)的极限位置(160)，
参考轴线(150)，垂直于所述参考平面(140)并且在所述参考平面(140)与所述极限位置(160)之间延伸，
其特征在于，当所述末端执行器(102)被定位在所述参考轴线(150)的中点时，所述第一驱动臂和第二驱动臂(80，90)交叉。
2.根据权利要求1所述的并联运动机器人(10)，其中所述第一轴线(50)与所述第二轴线(60)之间的距离是所述第一驱动臂(80)的长度的至少40％。
3.根据权利要求2所述的并联运动机器人(10)，其中所述第一轴线(50)与所述第二轴线(60)之间的距离是所述第一驱动臂(80)的长度的50％、60％、70％或75％。
4.根据前述权利要求中的任一个所述的并联运动机器人(10)，其中所述第一轴和第二轴(20，30)从相应的致动器开始在第一方向(120)上延伸，并且所述第三轴(40)从相应的致动器开始在第二方向(130)上延伸，所述第一方向(120)与所述第二方向(130)相反。
5.根据权利要求1-3中的任一个所述的并联运动机器人(10)，其中所述参考平面(140)相对于水平面倾斜。
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