CN208468370U - 一种四自由度高速并联机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四自由度高速并联机器人，其包括：多面体框架，固装在所述的多面体框架内的轨道架，多个受驱动沿所述的轨道架移动的滑块，多个上端与所述的滑块对应铰接的连杆，对应与所述的连杆下端铰接的移动平台以及受驱动可转动地设置在所述的移动平台下方的机器人手爪，所述的机器人手爪受控完成抓取或释放，通过该四自由度高速并联机器人的控制方法实现在空间中完成三个移动自由度和一个旋转自由度，使用方便。

Description

一种四自由度高速并联机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种四自由度高速并联机器人。

背景技术

传统的机器人是串联机器人，虽然串联机器人具有结构简单、成本低等优点，但是随着社会的发展，串联机器人的缺点越来越明显，尤其是占用空间大、空间自由度少、精度低、速度慢等劣势不再能够满足机器人在实际工作过程中的发展需要，而且，现有的串联机器人在现在医药电机等工业生产场合中的物料分类和物料搬运过程中工作效率比较低，操作不够灵活。

上述现有技术存在以下缺点：

1、传统的机器人是串联机器人，占用空间大、自由度少、精度低，而且不方便使用。

2、现有的机器人在工业生产过程中，工作效率比较低，操作不灵活。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种四自由度高速并联机器人，该一种四自由度高速并联机器人具有占用空间小、自由度多及微动精度很高的优点。

本实用新型的另一个目的是，提供一种四自由度高速并联机器人的控制方法。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种四自由度高速并联机器人，包括：多面体框架(1)，固装在所述的多面体框架(1)内的轨道架，多个受驱动沿所述的轨道架移动的滑块(2)，多个上端与所述的滑块(2)对应铰接的连杆(3)，对应与所述的连杆(3)下端铰接的移动平台(4)以及受驱动可转动地设置在所述的移动平台(4)下方的机器人手爪(5)，所述的机器人手爪(5)受控完成抓取或释放。

在上述技术方案中，所述的机器人手爪(5)设置在下底架上，所述的下底架可旋转地固定设置在所述的移动平台(4)下方，所述的移动平台(4)上设置有旋转电机(13)，所述的旋转电机(13)的输出轴竖直设置并与所述的下底架固装以驱动其转动。

在上述技术方案中，所述的机器人手爪(5)包括设置在下底架上的抓取电机、上端与所述的下底架铰接的夹爪臂(14)及一端与所述的夹爪臂(14)中部铰接且另一端与所述的抓取电机传动连接的驱动臂。

在上述技术方案中，所述的轨道架包括多个上端与所述的多面体框架(1)固定连接且下端对应固定连接的斜臂(6)，所述的滑块(2)和所述的斜臂(6)之间设置有导向机构，所述的滑块(2)受步进电机(7)驱动沿所述的斜臂(6)上下移动。

在上述技术方案中，所述的导向机构包括设置在所述的斜臂(6)两侧的直线导轨(11)以及对应设置在所述的滑块(2)上与所述的直线导轨(11)相匹配的直线轴承(12)。

在上述技术方案中，所述的多面体框架(1)为三棱柱式框架结构，所述的轨道架包括三个斜臂(6)。

在上述技术方案中，每一所述的滑块(2)对应通过两侧的两个所述的连杆(3)，所述的连杆(3)的上下两端均通过鱼眼轴承分别与所述的滑块(2)与所述的移动平台(4)连接，其中，所述的连杆(3)为碳纤维材料制成。

在上述技术方案中，所述的夹爪臂(14)为两个且呈镜像设置以配合使用，所述的两个夹爪臂(14)同步受所述的抓取电机控制实现其抓取或释放。

在上述技术方案中，所述的步进电机(7)固装在所述的斜臂(6)下方的所述的多面体框架(1)上。

一种四自由度高速并联机器人的控制方法，包括以下步骤：

1)滑块(2)受驱动沿轨道架移动，同时带动移动平台(4)移动至预定位置；

2)旋转电机(13)驱动机器人手爪(5)转动至预定角度；

3)抓取电机控制机器人手爪(5)张开或释放。

本实用新型的优点和有益效果为：

1、本实用新型的一种四自由度高速并联机器人能够实现三个移动自由度和一个旋转自由度，使用方便。三个移动自由度可实现前后左右和上下的移动及复合运动，实现不同工位间的切换移动，有效辅助工业生产，而且通过旋转自由度的配合，进一步拓展其应用。

2、本实用新型的一种四自由度高速并联机器人采用并联的结构将固定平台和移动平台进行连接，使工作占用空间大大减少，通过固定平台和移动平台的配合使用，不仅满足了高精度的要求，而且还具有较高的灵活度，在工作过程中极大的提高了工作效率。

附图说明

图1是本实用新型的一种四自由度高速并联机器人的结构示意图。

其中：

1：多面体框架，2：滑块，3：连杆，4：移动平台，5：机器人手爪，6：斜臂，7：步进电机，8：同步轮，9：惰轮，10：同步带，11：直线导轨，12：直线轴承，13：旋转电机，14：夹爪臂。

对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图1及具体实施例进一步说明本实用新型的技术方案。

实施例一

一种四自由度高速并联机器人包括：多面体框架1，固装在多面体框架1内的轨道架，多个受驱动沿轨道架移动的滑块2，多个上端与滑块2对应铰接的连杆3，对应与连杆3下端铰接的移动平台4以及受驱动可转动地设置在移动平台4下方的机器人手爪5，机器人手爪5受控完成抓取或释放。

本实用新型的一种四自由度高速并联机器人采用多面体框架固装，空间占用小，在多面体框架内安装轨道架，并驱动滑块沿轨道架移动带动移动平台上下运动，通过多个滑块配合工作使移动平台能够摆动，移动平台上安装有机器人手爪，用于抓取或释放，其中，该机器人手爪能够旋转运动，实现了在空间中完成三个平动自由度和一个旋转自由度，而且结构简单，使用方便。

实施例二

以实施例一为基础，轨道架包括多个上端与多面体框架1固定连接且下端对应固定连接的斜臂6，多个斜臂6均为铝合金材料制成且以多面体框架1的中心为中心对称安装，保证了该四自由度高速并联机器人工作过程中结构的稳定性，斜臂6和滑块2和之间设置有导向机构，该导向机构包括设置在斜臂6两侧的直线导轨11以及对应设置在滑块2上与直线导轨11相匹配的直线轴承12，直线轴承12套装在直线导轨11上，用于带动滑块2沿直线导轨11移动，其中，滑块2受步进电机7驱动，步进电机7通过电机座固装在斜臂6下方的多面体框架1的侧边上，步进电机7上安装有同步轮8，同步轮8通过同步带10驱动滑块2沿斜臂6上下移动，每一滑块2对应通过两侧的两个连杆3与移动平台4连接，其中，连杆3为碳纤维材料制成，连杆3的上下两端均设置有鱼眼轴承且分别通过螺钉与滑块2和移动平台4连接，保证了多个滑块2沿直线导轨11运行的不同距离和速度使连杆3能够灵活的带动移动平台摆动，靠近斜臂6下端的导向机构上均安装有惰轮9，惰轮9通过同步带10与滑块2和同步轮8配合转动，用于多个导向机构上的多个滑块2配合工作带动移动平台4前后左右摆动时改变其与滑块2和同步轮8之间的转动方向。

进一步，安装在移动平台4的机器人手爪5包括抓取电机、上端铰接的夹爪臂14及一端与夹爪臂14中部铰接且另一端与抓取电机传动连接的驱动臂，其中，机器人手爪5的夹爪臂14为两个且呈镜像设置以配合使用，两个夹爪臂14同步受所述的抓取电机控制实现其抓取或释放，机器人手爪5设置在下底架上，下底架可旋转地固定设置在移动平台4下方，移动平台4上设置有旋转电机13，旋转电机13的输出轴竖直设置并与下底架固装以驱动其转动，用于带动机器人手爪5转动。

本实用新型的一种四自由度高速并联机器人采用多个连杆和多个导向机构配合工作能够实现移动平台的摆动的功能，操作方便，连杆为碳纤维材料，既满足了重量轻，又满足了韧性好的优点，采用机器人手爪与移动平台、滑块和轨道架的配合使用，不仅实现了多自由度工作，还提高了精度和灵活度，提高了工作效率。

实施例三

以实施例二为基础，该多面体框架1为为三棱柱式框架结构，轨道架包括三个斜臂6保证了架构的稳定性，此时一种四自由度高速并联机器人体结构的具体实施方式如下：三棱柱式框架结构内设置有轨道架和三个受驱动沿轨道架移动的滑块2，轨道架包括三个斜臂6，且每一个斜臂6的上端的上下两侧分别通过上角架和下角架固装在一个侧边上，三个斜臂6的下端固定在三棱柱体的中心上，三个斜臂6的下方的三个侧边上均安装有步进电机7，其中，步进电机7与滑块2是一一对应的，步进电机7上安装有同步轮8，同步轮8通过同步带10带动滑块2沿直线导轨11移动，进而带动移动平台4上下移动，导向机构上的惰轮9通过同步带10与同步轮8和滑块2连接，当控制三个滑块2沿直线导轨11移动的速度和移动距离不同时，能够实现连杆3带动移动平台4摆动的功能，当移动平台4移动到预定的位置时，操作旋转电机13，使机器人手爪5旋转到指定的方向，控制抓取电机，使夹爪臂14抓取或释放。

本实用新型的一种四自由度高速并联机器人采用三棱柱框架结构，结构稳定性强，而且避免了框架结构的资源浪费。

实施例四

一种四自由度高速并联机器人的控制方法，包括以下步骤：

1)滑块2受驱动沿轨道架移动，同时带动移动平台4上下垂直移动至预定高度或通过控制多个滑块2的运动速度并使其配合工作，用于实现通过连杆3带动移动平台4平移；

2)旋转电机13驱动机器人手爪5转动至预定角度后，抓取电机控制机器人手爪5张开或释放。

本实用新型的一种四自由度高速并联机器人的控制方法通过对控制该并联机器人保证了在各自由度精确的工作。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本实用新型做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本实用新型的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，包括：多面体框架(1)，固装在所述的多面体框架(1)内的轨道架，多个受驱动沿所述的轨道架移动的滑块(2)，多个上端与所述的滑块(2)对应铰接的连杆(3)，对应与所述的连杆(3)下端铰接的移动平台(4)以及受驱动可转动地设置在所述的移动平台(4)下方的机器人手爪(5)，所述的机器人手爪(5)受控完成抓取或释放。

2.根据权利要求1所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的机器人手爪(5)设置在下底架上，所述的下底架可旋转地固定设置在所述的移动平台(4)下方，所述的移动平台(4)上设置有旋转电机(13)，所述的旋转电机(13)的输出轴竖直设置并与所述的下底架固装以驱动其转动。

3.根据权利要求2所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的机器人手爪(5)包括设置在下底架上的抓取电机、上端与所述的下底架铰接的夹爪臂(14)及一端与所述的夹爪臂(14)中部铰接且另一端与所述的抓取电机传动连接的驱动臂。

4.根据权利要求1所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的轨道架包括多个上端与所述的多面体框架(1)固定连接且下端对应固定连接的斜臂(6)，所述的滑块(2)和所述的斜臂(6)之间设置有导向机构，所述的滑块(2)受步进电机(7)驱动沿所述的斜臂(6)上下移动。

5.根据权利要求4所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的导向机构包括设置在所述的斜臂(6)两侧的直线导轨(11)以及对应设置在所述的滑块(2)上与所述的直线导轨(11)相匹配的直线轴承(12)。

6.根据权利要求1所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的多面体框架(1)为三棱柱式框架结构，所述的轨道架包括三个斜臂(6)。

7.根据权利要求3所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，每一所述的滑块(2)对应通过两侧的两个所述的连杆(3)，所述的连杆(3)的上下两端均通过鱼眼轴承分别与所述的滑块(2)与所述的移动平台(4)连接。

8.根据权利要求3所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的夹爪臂(14)为两个且呈镜像设置以配合使用，所述的两个夹爪臂(14)同步受所述的抓取电机控制实现其抓取或释放。

9.根据权利要求4所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的步进电机(7)固装在所述的斜臂(6)下方的所述的多面体框架(1)上。

10.根据权利要求1所述的一种四自由度高速并联机器人，其特征在于，所述的连杆(3)为碳纤维材料制成。