CN108033277A - 一种搬运码垛机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种搬运码垛机器人，包括底座，底座上安装有旋转机架和旋转驱动装置，旋转驱动装置连接并驱动旋转机架在水平面内做旋转运动；旋转机架上安装有大臂、大臂驱动机构、曲柄、连杆、小臂以及小臂驱动机构共同构成的连杆结构，大臂一端连接大臂驱动机构，大臂驱动机构驱动大臂摆动；小臂驱动机构连接曲柄的一端，曲柄的另一端与连杆的一端相铰接，连杆的另一端与小臂的一端相铰接，小臂的中部与大臂的另一端相铰接，小臂驱动装置驱动曲柄作旋转运动最后才通过连杆作用在小臂上，旋转机架呈“L”状，大臂驱动装置与小臂驱动装置安装于所述旋转支架的同一侧。该机器人结构紧凑、占地面积小、而且大大减少了制造成本。

Description

一种搬运码垛机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其是连杆关节型码垛机器人。

背景技术

随着工业自动化的发展，码垛机器人在工业生产中的地位不断提高。目前较为成熟，占有市场份额最大的码垛机器人主要有德国KUKA系列、瑞典ABB系列及日本的FANUC、OKURA、FUJI系列，在这些系列的码垛机器人中，以KR40PA型码垛机器人为典型代表的串联型码垛机器人由于易操作性使得该类机器人应用较广，尤其是中小负荷的码垛机器人。这类码垛机器人的尽管结构技术成熟，并且具有较好的市场，但由于占地量比较大，而且减速器均采用昂贵的RV减速器，因此造价十分昂贵，不利于普及使用。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种结构简单且占地面积小，经济耐用的搬运码垛机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种搬运码垛机器人，包括底座，所述底座上安装有旋转机架和旋转驱动装置，所述旋转驱动装置连接并驱动所述旋转机架在水平面内做旋转运动；所述旋转机架上安装有大臂、大臂驱动机构、曲柄、连杆、小臂以及小臂驱动机构共同构成的连杆结构，所述大臂一端连接所述大臂驱动机构，所述大臂驱动机构驱动所述大臂摆动；所述小臂驱动机构连接所述曲柄的一端，所述曲柄的另一端与所述连杆的一端相铰接，所述连杆的另一端与所述小臂的一端相铰接，所述小臂的中部与所述大臂的另一端相铰接，所述小臂驱动装置驱动所述曲柄作旋转运动最后才通过所述连杆作用在所述小臂上，所述旋转机架呈“L”状，所述大臂驱动装置与所述小臂驱动装置安装于所述旋转支架的同一侧。这样，大臂驱动装置与小臂驱动装置均位于同一侧，并且不同轴，因此该搬运码垛机器人结构可以减小搬运码垛机器人的占地面积，对车间布置具有重要意义。其中，所述旋转驱动装置、所述大臂驱动装置与所述小臂驱动装置均包括驱动电机和连接所述驱动电机的减速器。

进一步地，所述减速器均采用性能好、价格低的多级行星齿轮减速器，可以大大降低成本。

进一步地，所述小臂的另一端还安装有腕部支架，所述腕部支架上安装有用于搬运物品的机械爪或真空吸附装置。其中，所述腕部支架的下端与小臂的另一端相铰接，所述腕部支架的上端还铰接安装有平衡连杆装置，所述平衡连杆装置包括上平衡杆和下平衡杆，上平衡杆的一端与腕部支架的上端铰接，上平衡杆的另一端安装于所述小臂的中部与所述大臂的铰接安装处，所述下平衡杆的一端安装于所述小臂的中部与所述大臂的铰接安装处，所述下平衡杆的另一端与所述小臂驱动机构连接，所述平衡连杆装置的连杆结构与所述大臂、曲柄、连杆以及小臂共同构成的连杆结构相同，通过双重力臂驱动所述腕部支架的上下端同时运动，使所述腕部支架在工作时保持水平状态。

本发明相对于现有技术具有如下的有益效果：本发明搬运码垛机器人结构不仅紧凑、占地面积小、工作空间大，而且使搬运码垛机器人的制造成本大大减少，提高了经济效益以及市场竞争力。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图中：1为小臂驱动减速器，2为小臂驱动电机，3为大臂驱动减速器，4为大臂驱动电机，5为旋转支架，6为旋转支架驱动电机，7为旋转支架驱动减速器，8为底座，9为小齿轮，10为曲柄， 11为大齿轮，12为连杆，13为大臂，14为小臂，15为腕部支架，16为真空吸附装置，17为下平衡连杆，18为上平衡连杆。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明一种搬运码垛机器人进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种搬运码垛机器人，包括底座8，所述底座8上安装有旋转机架5和旋转驱动装置(包括安装在底座8上旋转支架驱动电机6和连接旋转支架驱动电机6和旋转机架5的旋转支架驱动减速器7)，所述旋转驱动装置连接并驱动所述旋转机架5在水平面内做360度自由旋转运动；所述旋转机架5上安装有大臂13、大臂驱动机构(包括安装在旋转机架5上的大臂驱动电机4和连接大臂驱动电机4和大臂13的大臂驱动减速器3)、曲柄10、连杆12、小臂14以及小臂驱动机构(包括安装在旋转机架5上小臂驱动电机2和连接小臂驱动电机2和大臂14的小臂驱动减速器1)共同构成的连杆结构，所述大臂13一端连接所述大臂驱动机构，所述大臂驱动机构驱动所述大臂13摆动；所述小臂驱动机构连接所述曲柄10的一端，所述曲柄10的另一端与所述连杆12的一端相铰接，所述连杆12的另一端与所述小臂14的一端相铰接，所述小臂14的中部与所述大臂13的另一端相铰接，所述小臂驱动装置驱动所述曲柄作旋转运动最后才通过所述连杆作用在所述小臂上，所述旋转机架5 呈“L”状，所述大臂驱动装置与所述小臂驱动装置安装于所述旋转支架5的同一侧。这样，大臂驱动装置与小臂驱动装置均位于同一侧，并且不同轴，因此该搬运码垛机器人结构可以减小搬运码垛机器人的占地面积，对车间布置具有重要意义。

其安装方式如下：大臂13底部固定在大臂驱动轴上，而该轴通过一齿轮安装在旋转支架5上，大臂减速器3的输出轴与该轴键连接，大臂驱动装置正是通过这样的方式驱动大臂：从大臂驱动电机 4传递而来的力矩经大臂减速器3放大后，作用于该轴，驱动该轴旋转，从而带动大臂13绕该轴旋转。该轴还有一个作用，即在该大臂驱动轴末端安装一轴承，大齿轮11安装在该轴承上，可与该轴做相对旋转运动而不会影响大臂的运动，以此同时，在大齿轮11上固定有一曲柄10。所述曲柄10 末端与连杆12通过轴承连接，连杆12上端与小臂14末端连接；所述小臂14的中部通过轴承与大臂13的末端连接。这样的结构，由连杆12、曲柄10、大臂13以及小臂14尾部构成一平行四边形连杆结构，即构成了搬运码垛机器人的力臂。小齿轮9与大齿轮11相啮合，小齿轮9安装于小臂驱动轴上，该轴通过轴承被安装在旋转支架5上；小臂减速器1的输出轴与该轴键连接，当小臂驱动电机2旋转所，力矩经小臂减速器1放大后作用于此轴，通过此轴带动小齿轮9转动。由此可见，大臂驱动装置与小臂驱动装置以这样的方式使腕部支架15由一个位置精确运动到另一位置，即：大臂驱动装置驱动大臂旋转一定的角度，与此同时，小臂驱动装置先通过小齿轮9、大齿轮11进一步减速后带动曲柄10转过一定的角度，由于力臂为平行四边形结构，小臂14转过的角度与曲柄10的相同；大臂13与小臂14的角度坐标恰好与其工作平面内的任一个点一一对应，因此通过两组驱动装置分别对大臂13、曲柄10驱动从而实现了腕部支架15的精确定位。旋转支架5固定于一轴上，该轴通过轴承安装在底座8的内；旋转支架驱动电机6经旋转支架减速器7后，再通过一对齿轮减速装置驱动旋转支架5在水平面内作360度自由旋转。

进一步地，各关节的减速器(旋转支架驱动减速器7、小臂驱动减速器1和大臂驱动减速器3)均采用性能好价格低的行星齿轮减速器，而选择旋转支架5偏置到一边，这样尽管多级行星齿轮减速器长度较长，但是并不会对工作空间有太大影响，此时结构不仅更为紧凑美观，而且可以大大降低搬运码垛机器人的单台生产成本。

进一步地，所述小臂14的另一端还安装有腕部支架15，所述腕部支架15上安装有用于搬运物品的机械爪或真空吸附装置16。其中，所述腕部支架15的下端与小臂13的另一端相铰接，所述腕部支架15的上端还铰接安装有平衡连杆装置，所述平衡连杆装置包括上平衡杆17和下平衡杆18，上平衡杆17的一端与腕部支架15的上端铰接，上平衡杆17的另一端安装于小臂14的中部与大臂 13的另一端铰接安装处，下平衡杆18的一端安装于小臂14的中部与大臂13的另一端铰接安装处，下平衡杆18的另一端与小臂驱动机构连接，这样，所述平衡连杆装置与所述大臂13、曲柄10、连杆12以及小臂14共同构成的连杆结构相同，通过双重力臂驱动所述腕部支架15的上下端同时运动，使所述腕部支架15在工作时保持水平状态。

以上所述，仅为本发明专利优选的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims (5)

1.一种搬运码垛机器人，包括底座，其特征在于，所述底座上安装有旋转机架和旋转驱动装置，所述旋转驱动装置连接并驱动所述旋转机架做旋转运动；所述旋转机架上安装有大臂、大臂驱动机构、曲柄、连杆、小臂以及小臂驱动机构，所述大臂一端连接所述大臂驱动机构，所述大臂驱动机构驱动所述大臂摆动；所述小臂驱动机构连接所述曲柄的一端，所述曲柄的另一端与所述连杆的一端相铰接，所述连杆的另一端与所述小臂的一端相铰接，所述小臂的中部与所述大臂的另一端相铰接，所述小臂驱动装置驱动所述曲柄作旋转运动最后才通过所述连杆作用在所述小臂上，所述旋转机架呈“L”状，所述大臂驱动装置与所述小臂驱动装置安装于所述旋转支架的同一侧。

2.根据权利要求1所述的一种搬运码垛机器人，其特征在于，所述旋转驱动装置、所述大臂驱动装置与所述小臂驱动装置均包括驱动电机和连接所述驱动电机的减速器。

3.根据权利要求2所述的一种搬运码垛机器人，其特征在于，所述减速器均采用多级行星齿轮减速器。

4.根据权利要求1所述的一种搬运码垛机器人，其特征在于，所述小臂的另一端还安装有腕部支架，所述腕部支架上安装有用于搬运物品的机械爪或真空吸附装置。

5.根据权利要求4所述的一种搬运码垛机器人，其特征在于，所述腕部支架的下端与所述小臂的另一端相铰接，所述腕部支架的上端还铰接安装有平衡连杆装置，所述平衡连杆装置包括上平衡杆和下平衡杆，上平衡杆的一端与腕部支架的上端铰接，上平衡杆的另一端安装于所述小臂的中部与所述大臂的铰接安装处，所述下平衡杆的一端安装于所述小臂的中部与所述大臂的铰接安装处，所述下平衡杆的另一端与所述小臂驱动机构连接，所述平衡连杆装置的连杆结构与所述大臂、曲柄、连杆以及小臂共同构成的连杆结构相同，通过双重力臂驱动所述腕部支架的上下端同时运动，使所述腕部支架在工作时保持水平状态。