JP3240824U - 5軸ロボット用可動プラットフォーム及びその5軸ロボット - Google Patents
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Abstract
本考案は5軸ロボット用可動プラットフォームを提供し、ロボットの技術分野に関し、該可動プラットフォームは、主動駆動機構と、従動駆動機構と、主動駆動機構及び従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、従動駆動機構は取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、主動駆動機構は従動駆動機構の周囲に分布しており、主動駆動機構と従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、主動駆動機構は2つであり、一方は可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する。本考案では、各主動駆動機構は従動駆動機構に周設され、ロボットの正転においても逆転においても、把持対象物と可動プラットフォームとの間で相互干渉がなく、また、把持爪の末端の長さを長くする必要がなく、中央部にある従動駆動機構の受力が均一であり、把持精度が向上する。
Description
本考案はロボットの技術分野に関し、特に5軸ロボット用可動プラットフォーム及びその5軸ロボットに関する。
現在、中国の国内及び国外では、ロボットとしてはシリアルロボットとパラレルロボットがあり、シリアルロボットは、制御されやすく、作業スペースが大きいので、産業用ロボットや工作機械の分野で広く利用されている。ただし、直列機構は構造上の特徴により、剛性が不十分であり、また、誤差が段階的に蓄積され、これらの欠陥を考慮して、一部の学者が新しいロボット構成を試し始め、並列構成を開発し、直列構成と比較すると、並列機構は、速度が速く、剛性が高く、しかも、誤差が積算されないので、合理的な並列構成は精度を大幅に向上できる。
並列機構は、自由度によって6自由度機構と6自由度未満の機構とに分けられ、6自由度未満の機構、例えば5自由度機構は、主に固定プラットフォームと可動プラットフォームとからなり、可動プラットフォームは、ロボットの重要な構成部分として、ロボットの運動軌跡を実現するための直接出力部分であり、構造の安定性や柔軟性はロボットの運動精度及びロボットが達成し得る機能を直接決定し、ロボットの回動や逆転の伝動は歯車の噛み合いによって行われる。
従来のロボットの主動輪及び従動輪は偏執方式を採用して取り付けられるので、ロボットが逆転するときに、把持対象物と可動プラットフォームとの間で干渉が存在し、その結果、正転においても逆転においても、相互干渉がないように把持爪の末端の長さを長くする必要があり、ただし、このような方式では、把持爪の受力が不均一になり、把持精度が低下してしまう。
以上に鑑み、本考案の目的の1つは、ロボット用可動プラットフォームを構成する主動輪及び従動輪がオフセット方式で取り付けられるので、ロボットが逆転するときに、把持対象物と可動プラットフォームとの間で干渉が存在し、その結果、正転においても逆転においても相互干渉がないように把持爪の末端の長さを長くする必要があり、ただし、このような方式では、把持爪の受力が不均一になり、把持精度が低下してしまうという従来技術の技術的課題を解決する5軸ロボット用可動プラットフォームを提供することである。
本考案の別の目的は、上記の5軸ロボット用可動プラットフォームを備えた5軸ロボットを提供することである。
本考案の別の目的は、上記の5軸ロボット用可動プラットフォームを備えた5軸ロボットを提供することである。
上記の目的の1つを達成させるために、本考案は、
主動駆動機構と、従動駆動機構と、前記主動駆動機構及び前記従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、
前記従動駆動機構は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、前記主動駆動機構は前記従動駆動機構の周囲に分布しており、前記主動駆動機構と前記従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、前記主動駆動機構は2つであり、一方は前記可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は前記可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する5軸ロボット用可動プラットフォームを提供する。
主動駆動機構と、従動駆動機構と、前記主動駆動機構及び前記従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、
前記従動駆動機構は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、前記主動駆動機構は前記従動駆動機構の周囲に分布しており、前記主動駆動機構と前記従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、前記主動駆動機構は2つであり、一方は前記可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は前記可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する5軸ロボット用可動プラットフォームを提供する。
1つの好適な実施形態によれば、前記主動駆動機構は第1主動軸、第1主動歯車、第2主動軸及び第2主動歯車を含み、前記第1主動軸及び前記第2主動軸は前記取り付けプラットフォームを縦方向に貫通し、前記第1主動歯車は前記第1主動軸の末端に取り付けられ、前記第2主動歯車は前記第2主動軸の末端に取り付けられ、前記第1主動歯車の所在する平面は前記第2主動歯車の所在する平面の下方にある。
1つの好適な実施形態によれば、前記従動駆動機構は第1従動歯車と第2従動歯車を含み、前記第1従動歯車は前記第2従動歯車の下方にあり、かつ両方の中心軸線が重なり、前記第1主動歯車と前記第1従動歯車は噛み合って接続され、前記第2主動歯車と前記第2従動歯車は噛み合って接続される。
1つの好適な実施形態によれば、前記従動駆動機構は垂直軸と主動傘歯車をさらに含み、前記垂直軸は前記第2従動歯車、前記第1従動歯車及び前記主動傘歯車を垂直方向に順次貫通し、前記第2従動歯車は前記垂直軸に駆動可能に接続され、前記第2従動歯車は回転すると前記垂直軸を回動駆動し、前記主動傘歯車はこれに連動して回動する。
1つの好適な実施形態によれば、前記従動駆動機構は従動傘歯車と水平軸をさらに含み、前記従動傘歯車は前記水平軸に水平方向に取り付けられ、前記主動傘歯車と前記従動傘歯車は噛み合って接続される。
1つの好適な実施形態によれば、U字形をしており、末端が前記水平軸の両端に取り付けられ、かつ前記水平軸に接続される出力機構をさらに含む。
1つの好適な実施形態によれば、前記出力機構は曲げリンク、回動ギャップ及び出力ディスクを含み、前記曲げリンクの一端は前記水平軸の両端に対称に設けられ、前記回動ギャップは前記水平軸の末端に取り付けられ、前記曲げリンクの他端は前記出力ディスクに設けられる。
1つの好適な実施形態によれば、前記取り付けプラットフォームは正三角形であり、3つの取り付け孔を有し、前記取り付け孔は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心を中心として分布しており、2つの前記主動駆動機構はそれぞれ2つの前記取り付け孔に取り付けられる。
1つの好適な実施形態によれば、前記取り付けプラットフォームの3つの隅部は全て面取りを施されており、かつ中空接続柱が取り付けられ、前記中空接続柱は水平に設けられ、かつ前記取り付けプラットフォームと面一になり、固定プラットフォームに接続される。
上記の別の目的を達成させるために、本考案は、上記のいずれか1項に記載の5軸ロボット用可動プラットフォームを含み、固定プラットフォームと動力機構をさらに含み、前記固定プラットフォームは前記可動プラットフォームの上方に位置し、前記動力機構は前記固定プラットフォームに取り付けられ、かつ前記可動プラットフォームに位置する前記主動駆動機構に駆動可能に接続される5軸ロボットを提供する。
本考案で提供される5軸ロボット用可動プラットフォームは、以下の技術的効果を有する。
(1)このような可動プラットフォームは、従来技術による可動プラットフォームに比べて、主として主動駆動機構と、従動駆動機構と、主動駆動機構及び従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、従動駆動機構は取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、主動駆動機構は従動駆動機構の周囲に分布しており、ロボットの正転においても逆転においても、把持対象物と可動プラットフォームとの間で相互干渉がなく、また、把持爪の末端の長さを長くする必要もなく、中央部にある従動駆動機構の受力が均一であり、把持精度が向上する。
(2)本考案では、一方の主動駆動機構は従動駆動機構と協力して可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方の主動駆動機構は従動駆動機構と協力して可動プラットフォームを垂直方向に回転制御し、主動駆動機構と従動駆動機構は歯車が噛み合って伝動を行うことによって接続され、これによって、5軸ロボット用可動プラットフォームの耐用年数が長くなる。
本考案で提供される5軸ロボットは、以下の技術的効果を有する。
このような5軸ロボットは、従来技術による5軸ロボットに比べて、可動プラットフォームと、固定プラットフォームと、動力機構とを含み、固定プラットフォームは可動プラットフォームの上方に位置し、動力機構は固定プラットフォームに取り付けられ、かつ可動プラットフォームに位置する主動駆動機構駆動に接続され、即ち、固定プラットフォームの動力機構は主動駆動機構に駆動力を供給し、これによって、可動プラットフォームの回転及び逆転が実現される。
このような5軸ロボットは、従来技術による5軸ロボットに比べて、可動プラットフォームと、固定プラットフォームと、動力機構とを含み、固定プラットフォームは可動プラットフォームの上方に位置し、動力機構は固定プラットフォームに取り付けられ、かつ可動プラットフォームに位置する主動駆動機構駆動に接続され、即ち、固定プラットフォームの動力機構は主動駆動機構に駆動力を供給し、これによって、可動プラットフォームの回転及び逆転が実現される。
本考案の実施例又は従来技術の技術案をより明確に説明するために、以下、実施例又は従来技術の説明に必要な図面を簡単に説明するが、明らかに、以下の説明における図面は本考案のいくつかの実施例に過ぎず、当業者であれば、創造的な努力を必要とせずに、これらの図面に基づいて他の図面を取得することもできる。
本考案の一実施例の可動プラットフォームの立体構造の概略図である。
図1の可動プラットフォームの上面図である。
図1の可動プラットフォームの内部構造の概略図である。
図1の可動プラットフォームの原理の構造図である。
本考案の目的、技術案及び利点をより明確にするために、以下、本考案の技術案を詳細に説明する。明らかに、説明される実施例は本考案の実施例の一部に過ぎず、全ての実施例ではない。当業者が本考案の実施例に基づいて創造的な努力を必要とせずに得る他の全ての実施形態は本考案の請求範囲に属する。
なお、本考案の説明において、特に断らない限り、「複数」は2つ以上を意味し、「上」、「下」、「左」、「右」、「内」、「外」、「先端」、「後端」、「頭部」、「尾部」などの用語で示される方位又は位置関係は図面に示される方位又は位置関係に基づくものであり、本考案を説明しやすくして、説明を簡素化するために過ぎず、係る装置又は構成要素が必ずしも特定の方位を有したり、特定の方位で構造、操作されたりすることを指示又は示唆するものではなく、このため、本考案を制限するものとして理解すべきではない。さらに、「第1」、「第2」、「第3」などの用語は説明の目的にのみ使用され、相対重要性を指示又は示唆するものとして理解すべきではない。
背景技術に記載のとおり、従来技術では、5軸ロボットの主動輪と従動輪がオフセット方式で取り付けられることにより、ロボットが逆転するときに、把持対象物と可動プラットフォームとの間で干渉が存在し、把持効果に影響を与えるので、一般には、把持爪の末端の長さを長くすることにより、このような欠陥を解決し、正転においても逆転においても相互干渉がないようにしたが、このような方式では、把持爪の受力が不均一になり、把持精度が低下してしまう。
以下、図面を参照しながら本考案の技術案を詳細に説明する。
<実施例1>
本実施例で提供される5軸ロボット用可動プラットフォームは、図1~図4に示すように、主動駆動機構1と、従動駆動機構2と、主動駆動機構1及び従動駆動機構2を取り付けるための取り付けプラットフォーム3とを含む。
本実施例で提供される5軸ロボット用可動プラットフォームは、図1~図4に示すように、主動駆動機構1と、従動駆動機構2と、主動駆動機構1及び従動駆動機構2を取り付けるための取り付けプラットフォーム3とを含む。
前記主動駆動機構1は可動プラットフォームの動力機構として、従動駆動機構2が運動するための動力を供給する。
前記従動駆動機構2は、可動プラットフォームの実行機構として、ロボットの把持爪の回転及び逆転を可能とする。
前記取り付けプラットフォーム3は、規則的な形状をしており、主動駆動機構1及び従動駆動機構2を取り付けるものである。
取り付け形態は、具体的には、以下のとおりである。従動駆動機構2は取り付けプラットフォーム3の幾何学的中心に位置し、例えば、取り付けプラットフォーム3が三角形である場合、幾何学的中心は三角形の重心となり、主動駆動機構1は従動駆動機構2の周囲に分布しており、各主動駆動機構1と従動駆動機構2との距離が等しくてもよく、等しくなくてもよく、いずれも本考案の請求範囲内であり、即ち、主動駆動機構1は、三角形状の取り付けプラットフォーム3の重心を取り囲んで分布し、ロボットの正転においても逆転においても、把持対象物と可動プラットフォームとの間で相互干渉がなく、また、把持爪の末端の長さを長くする必要がなく、中央部にある従動駆動機構2の受力が均一であり、把持精度が向上する。
さらに、主動駆動機構1と従動駆動機構2は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、主動駆動機構1は2つであり、一方は歯車を介して従動駆動機構2と噛み合い、可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は同様に歯車を介して従動駆動機構2と噛み合い、可動プラットフォームを垂直方向に回転制御し、これによって、5軸ロボット用可動プラットフォームの耐用年数が長くなる。
前記主動駆動機構1は、具体的には、第1主動軸101、第1主動歯車102、第2主動軸103及び第2主動歯車104を含み、図3及び図4に示すように、第1主動軸101と第2主動軸103は取り付けプラットフォーム3を縦方向に貫通し、第1主動歯車102は第1主動軸101の末端に取り付けられ、第2主動歯車104は第2主動軸103の末端に取り付けられ、第1主動歯車102の所在する平面が第2主動歯車104の所在する平面の下方にあり、これにより、従動駆動機構2と噛み合って接続され、第1主動歯車102は可動プラットフォームを水平方向に回転させ、第2主動歯車104は可動プラットフォームを垂直方向に回転させる。
前記従動駆動機構2は、具体的には、第1従動歯車202と第2従動歯車201を含み、図3及び図4に示すように、第1従動歯車202及び第2従動歯車201は両方ともに取り付けプラットフォーム3の下方に取り付けられ、一方、第1従動歯車202は第2従動歯車201の下方にあり、両方の中心軸線が重なり、第1主動歯車102と第1従動歯車202は水平方向に噛み合って接続され、第1主動歯車102が外力の駆動の下で360度回動し、これにより、第1従動歯車202が360度回動し、第2主動歯車104と第2従動歯車201は水平方向に噛み合って接続され、第2主動歯車104が外力の駆動の下で360度回動し、これにより、第2従動歯車201が360度回動する。
従動駆動機構2は、垂直軸203と主動傘歯車204をさらに含み、図3及び図4に示すように、垂直軸203の一端は取り付けプラットフォーム3の下方に位置し、他端は第2従動歯車201、第1従動歯車202及び主動傘歯車204を垂直方向に順次貫通し、第2従動歯車201は垂直軸203に駆動可能に接続され、即ち、第2従動歯車201は第2主動歯車104の回転を垂直軸203に伝動し、主動傘歯車204はこれに連動して回動する。
従動駆動機構2は従動傘歯車205と水平軸206をさらに含み、図3及び図4に示すように、従動傘歯車205は水平軸206に水平方向に取り付けられ、主動傘歯車204と従動傘歯車205は噛み合って接続され、主動傘歯車204は回動している垂直軸203によって駆動されて360度自転し、主動傘歯車204と従動傘歯車205が噛み合って接続されるので、従動傘歯車205は360度自転し、水平軸206はその分回動する。
伝動方式は、具体的には、以下のとおりである。動力を受けた第1主動歯車102及び第2主動歯車104は、歯車の噛み合いを介して動力を第1従動歯車202(ロボットのZ軸の回動動作)及び第2従動歯車201にそれぞれ伝達し、第1従動歯車202は垂直軸203の回転を通じて主動傘歯車204を回転駆動し、主動傘歯車204と従動傘歯車205が噛み合って、Z軸方向の回転をX軸方向の回転に変換する。
さらに、出力機構をさらに含み、出力機構には把持爪が取り付けられてもよく、図1及び図3に示すように、出力機構はU字形をしており、末端が水平軸206の両端に取り付けられ、かつ水平軸206に接続され、水平軸206の回転によって出力機構は対応する運動を行う。
出力機構は、具体的には、曲げリンク207、回動ギャップ208及び出力ディスク209を含み、図3に示すように、曲げリンク207の一端は水平軸206の両端に対称に設けられ、回動ギャップ208は水平軸206の末端に取り付けられ、水平軸206の末端を保護することができ、曲げリンク207の他端には出力ディスク209が設けられ、出力ディスク209には把持爪が取り付けられてもよく、これによって、第1主動歯車102及び第2主動歯車104の運動が把持爪に伝達される。
本考案の一実施例では、取り付けプラットフォーム3は正三角形であり、取り付けプラットフォーム3の3つの隅部は全て面取りを施されており、面取り末端には中空接続柱302があり、中空接続柱302は水平に設けられ、かつ取り付けプラットフォーム3と面一になり、ボールジョイント4は中空接続柱302を挿通して、固定プラットフォームに接続されやすい。
図2に示すように、取り付けプラットフォーム3は、3つの取り付け孔301を有し、取り付け孔301は取り付けプラットフォーム3の幾何学的中心を中心として分布しており、具体的には、三角形の取り付けプラットフォーム3の重心は幾何学的中心であり、2つの主動駆動機構1はそれぞれ2つの取り付け孔301に取り付けられ、このようにして、5軸ロボット用可動プラットフォームでは、1つの主動駆動機構1が追加され、取り付けプラットフォーム3の下方の具体的な構造を変更し、6軸ロボット可動プラットフォームを構成してもよく、これによって、5軸と6軸を効率よく切り替えるという目的を達成させる。
<実施例2>
本実施例では、実施例1に基づいて、5軸ロボットが提供されており、上記5軸ロボットは、実施例1に記載の可動プラットフォームを含み、固定プラットフォーム及び動力機構をさらに含み、固定プラットフォームは可動プラットフォームの上方にあり、動力機構は固定プラットフォームに取り付けられ、かつ可動プラットフォームに位置する主動駆動機構1に駆動可能に接続され、即ち、固定プラットフォームの動力機構は主動駆動機構1に駆動力を供給し、これによって、可動プラットフォームの回転及び逆転が実現される。
本実施例では、実施例1に基づいて、5軸ロボットが提供されており、上記5軸ロボットは、実施例1に記載の可動プラットフォームを含み、固定プラットフォーム及び動力機構をさらに含み、固定プラットフォームは可動プラットフォームの上方にあり、動力機構は固定プラットフォームに取り付けられ、かつ可動プラットフォームに位置する主動駆動機構1に駆動可能に接続され、即ち、固定プラットフォームの動力機構は主動駆動機構1に駆動力を供給し、これによって、可動プラットフォームの回転及び逆転が実現される。
以上は、本考案の特定の実施形態に過ぎず、本考案の保護範囲はこれらに限定されるものではなく、当業者が本考案で開示された技術の範囲を逸脱することなく容易に想到し得る変化や置換は全て本考案の保護範囲に含まれるものとする。したがって、本考案の保護範囲は前記実用新案登録請求の範囲によるべきである。
1 主動駆動機構
101 第1主動軸
102 第1主動歯車
103 第2主動軸
104 第2主動歯車
2 従動駆動機構
201 第2従動歯車
202 第1従動歯車
203 垂直軸
204 主動傘歯車
205 従動傘歯車
206 水平軸
207 曲げリンク
208 回動ギャップ
209 出力ディスク
3 取り付けプラットフォーム
301 取り付け孔
302 中空接続柱
4 ボールジョイント
101 第1主動軸
102 第1主動歯車
103 第2主動軸
104 第2主動歯車
2 従動駆動機構
201 第2従動歯車
202 第1従動歯車
203 垂直軸
204 主動傘歯車
205 従動傘歯車
206 水平軸
207 曲げリンク
208 回動ギャップ
209 出力ディスク
3 取り付けプラットフォーム
301 取り付け孔
302 中空接続柱
4 ボールジョイント
Claims (10)
- 主動駆動機構と、従動駆動機構と、前記主動駆動機構及び前記従動駆動機構を取り付けるための取り付けプラットフォームとを含み、
前記従動駆動機構は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心に位置し、前記主動駆動機構は前記従動駆動機構の周囲に分布しており、前記主動駆動機構と前記従動駆動機構は歯車の噛み合いを介して伝動を行い、前記主動駆動機構は2つであり、一方は可動プラットフォームを水平方向に回転制御し、他方は前記可動プラットフォームを垂直方向に回転制御する、ことを特徴とする5軸ロボット用可動プラットフォーム。 - 前記主動駆動機構は第1主動軸、第1主動歯車、第2主動軸及び第2主動歯車を含み、前記第1主動軸及び前記第2主動軸は前記取り付けプラットフォームを縦方向に貫通し、前記第1主動歯車は前記第1主動軸の末端に取り付けられ、前記第2主動歯車は前記第2主動軸の末端に取り付けられ、前記第1主動歯車の所在する平面は前記第2主動歯車の所在する平面の下方にある、ことを特徴とする請求項1に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 前記従動駆動機構は第1従動歯車と第2従動歯車を含み、前記第1従動歯車は前記第2従動歯車の下方にあり、かつ両方の中心軸線が重なり、前記第1主動歯車と前記第1従動歯車は噛み合って接続され、前記第2主動歯車と前記第2従動歯車は噛み合って接続される、ことを特徴とする請求項2に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 前記従動駆動機構は垂直軸と主動傘歯車をさらに含み、前記垂直軸は前記第2従動歯車、前記第1従動歯車及び前記主動傘歯車を垂直方向に順次貫通し、前記第2従動歯車は前記垂直軸に駆動可能に接続され、前記第2従動歯車は回転すると前記垂直軸を回動駆動し、前記主動傘歯車はこれに連動して回動する、ことを特徴とする請求項3に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 前記従動駆動機構は従動傘歯車と水平軸をさらに含み、前記従動傘歯車は前記水平軸に水平方向に取り付けられ、前記主動傘歯車と前記従動傘歯車は噛み合って接続される、ことを特徴とする請求項4に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- U字形をしており、末端が前記水平軸の両端に取り付けられ、かつ前記水平軸に接続される出力機構をさらに含む、ことを特徴とする請求項5に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 前記出力機構は曲げリンク、回動ギャップ及び出力ディスクを含み、前記曲げリンクの一端は前記水平軸の両端に対称に設けられ、前記回動ギャップは前記水平軸の末端に取り付けられ、前記曲げリンクの他端は前記出力ディスクに設けられる、ことを特徴とする請求項6に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 前記取り付けプラットフォームは正三角形であり、3つの取り付け孔を有し、前記取り付け孔は前記取り付けプラットフォームの幾何学的中心を中心として分布しており、2つの前記主動駆動機構はそれぞれ2つの前記取り付け孔に取り付けられる、ことを特徴とする請求項1~7のいずれか1項に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 前記取り付けプラットフォームの3つの隅部は全て面取りを施されており、かつ中空接続柱が取り付けられ、前記中空接続柱は水平に設けられ、かつ前記取り付けプラットフォームと面一になり、固定プラットフォームに接続される、ことを特徴とする請求項8に記載の5軸ロボット用可動プラットフォーム。
- 請求項1~9のいずれか1項に記載の5軸ロボット用可動プラットフォームを含み、固定プラットフォームと動力機構をさらに含み、前記固定プラットフォームは前記可動プラットフォームの上方に位置し、前記動力機構は前記固定プラットフォームに取り付けられ、かつ前記可動プラットフォームに位置する前記主動駆動機構に駆動可能に接続される、ことを特徴とする5軸ロボット。
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