一種四自由度高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種四自由度高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]高速搬運(yùn)機(jī)器人是代替人類勞動(dòng)，完成快速搬運(yùn)工作的一種工業(yè)機(jī)器人，廣泛應(yīng)用于輕工、醫(yī)藥、食品和電子等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝等作業(yè)往往需要末端執(zhí)行器在空間中進(jìn)行高速作業(yè)的機(jī)械手，但以往的高速搬運(yùn)機(jī)器人的在搬運(yùn)速度提高的條件下精度就會(huì)有所下降，而且自由度通常只有三個(gè)或以下，操作空間小，運(yùn)動(dòng)靈活性也不尚。
[0003]有些搬運(yùn)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)電機(jī)安置在機(jī)器人關(guān)節(jié)上，增加了機(jī)器人的承載，使慣量增大、誤差累積增大，容易產(chǎn)生沖擊，造成機(jī)器人運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，
[0004]準(zhǔn)確度低，難以滿足高速、精確等搬運(yùn)要求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中存在的技術(shù)問(wèn)題，提供一種四自由度高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)。
[0006]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下:
[0007]一種四自由度高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、姿態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
[0008]所述的水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有電機(jī)底座、第一水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、平移桿，電機(jī)底座上安裝有電機(jī)底座上蓋，電機(jī)底座上安裝有空心軸、平移驅(qū)動(dòng)軸，平移驅(qū)動(dòng)軸、空心軸上固定聯(lián)接有第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂，第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂另一端分別通過(guò)軸承鉸接有平移桿、平移連桿，平移連桿另一端通過(guò)軸承鉸接于平移桿中部，平移桿另一端通過(guò)軸承鉸接于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)上，平移驅(qū)動(dòng)軸、空心軸上固定安裝有第一水平運(yùn)動(dòng)大齒輪、第二水平運(yùn)動(dòng)大齒輪，第一水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上分別連接有與第一水平運(yùn)動(dòng)大齒輪、第二水平運(yùn)動(dòng)大齒輪相嚙合的小齒輪；
[0009]所述的豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電機(jī)底座、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)，滾珠絲杠通過(guò)絲杠軸承、絲杠軸承套、軸承外圈支撐套安裝于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)上，滾珠絲杠配合有固定于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)內(nèi)的滾珠絲桿螺母，絲桿大帶輪通過(guò)絲杠帶輪連接法蘭固定于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)上，豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)上連接有與絲桿大帶輪傳動(dòng)連接的絲桿小帶輪，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)內(nèi)通過(guò)花鍵螺母、花鍵軸承套安裝有花鍵軸承，花鍵軸承內(nèi)花鍵配合有與滾珠絲杠平行設(shè)置的光軸導(dǎo)柱，光軸導(dǎo)柱下端通過(guò)固定安裝有動(dòng)平臺(tái)、法蘭，滾珠絲杠下端固定安裝于動(dòng)平臺(tái)內(nèi)；
[0010]所述的姿態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有電機(jī)座、轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂，轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂端部鉸接有連桿，連桿另一端鉸接于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)上，轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂與連桿、連桿與末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)分別通過(guò)軸承鉸接，從而實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0011]所述的第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂與第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂之間的平移驅(qū)動(dòng)軸上套裝有套筒，平移驅(qū)動(dòng)軸上端面安裝有平移驅(qū)動(dòng)軸軸蓋。
[0012]所述的絲桿大帶輪下方設(shè)有帶輪擋圈，絲桿大帶輪與絲桿小帶輪之間套裝有傳動(dòng)帶。
[0013]本實(shí)用新型的第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、滾珠絲杠、轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂由各自的驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力；所述的末端執(zhí)行器即可實(shí)現(xiàn)平動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)，又可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，增加了一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這樣可實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)靈活性高，操作空間大，高精確的搬運(yùn)要求；所述的水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)含有一個(gè)平行四邊形結(jié)構(gòu)，同時(shí)包含兩組主動(dòng)臂，增加機(jī)器人的剛度，提高承載能力；本實(shí)用新型含有四組伺服電機(jī)其中三組安裝在機(jī)架的內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)電機(jī)與外部工作環(huán)境的隔離，在很大程度上對(duì)電機(jī)設(shè)備起到保護(hù)作用，同時(shí)又能減少?zèng)_擊，提高機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。
[0014]本實(shí)用新型具有以下有益技術(shù)效果:
[0015]本實(shí)用新型由水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和姿態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；可實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的平動(dòng)、豎直運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型的水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂由不同驅(qū)動(dòng)裝置提供動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)采用伺服系統(tǒng)，動(dòng)作精確，操作靈活。
[0016]本實(shí)用新型所提供的機(jī)器人機(jī)構(gòu)，分別以不同驅(qū)動(dòng)支鏈來(lái)實(shí)現(xiàn)末端執(zhí)行器的二平動(dòng)一垂直運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，有效提高了機(jī)構(gòu)的靈活性，增大末端執(zhí)行器的操作空間，實(shí)現(xiàn)了并聯(lián)與串聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的組合，同時(shí)較好地保持了機(jī)構(gòu)的慣性小，高速度高加速度，高定位精度和重復(fù)定位精度的特點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本實(shí)用新型的四自由度高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖2是本實(shí)用新型的水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本實(shí)用新型的豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖4是本實(shí)用新型的姿態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5是本實(shí)用新型水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的水平驅(qū)動(dòng)軸部的剖面示意圖。
[0022]圖6是本實(shí)用新型豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾珠絲杠連接示意圖。
[0023]圖7是本實(shí)用新型的底座與底座上蓋的安裝結(jié)構(gòu)圖。
[0024]圖中附圖標(biāo)記為:1:電機(jī)座、2:轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂、3:連桿、4:豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、5:末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)、6:平移桿、7:平移連桿、8:第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、9:第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂、10:電機(jī)底座上蓋、11:第二水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、12:第一水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、13:軸承、14:平移驅(qū)動(dòng)軸軸蓋、15:第二水平運(yùn)動(dòng)大齒輪、16:第一水平運(yùn)動(dòng)大齒輪、17:電機(jī)底座、18:絲杠軸承、19:軸承外圈端蓋、20:絲杠大帶輪、21:傳動(dòng)帶、22:絲杠小帶輪、23:滾珠絲杠、24:光軸導(dǎo)柱、25:花鍵軸承、26:花鍵螺母、27:螺母、28:動(dòng)平臺(tái)、29:法蘭、30:軸承端蓋、31:驅(qū)動(dòng)軸軸蓋、32:軸套、33:轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、34:套筒、35:平移驅(qū)動(dòng)軸、36:空心軸、37:滾珠絲杠螺母、38:絲杠軸承套、39:軸承外圈支撐套、40:絲杠帶輪連接法蘭、41:帶輪擋圈、42:花鍵軸承外圈端蓋、43:花鍵軸承套、44:底座、45:底座上蓋。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述:
[0026]如圖所示，一種四自由度高速搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)構(gòu)，包括水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、姿態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
[0027]水平位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有電機(jī)底座1、第一水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12、第二水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11、平移桿6，電機(jī)底座I上安裝有電機(jī)底座上蓋10，電機(jī)底座I上安裝有空心軸36、平移驅(qū)動(dòng)軸35，平移驅(qū)動(dòng)軸35、空心軸36上固定聯(lián)接有第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂8、第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂9，第一水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂8、第二水平運(yùn)動(dòng)主動(dòng)臂9另一端分別通過(guò)軸承鉸接有平移桿6、平移連桿7，平移連桿7另一端通過(guò)軸承鉸接于平移桿6中部，平移桿6另一端通過(guò)軸承鉸接于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)5上，平移驅(qū)動(dòng)軸35、空心軸36上固定安裝有第一水平運(yùn)動(dòng)大齒輪16、第二水平運(yùn)動(dòng)大齒輪15，第一水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)12、第二水平運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)11上分別連接有與第一水平運(yùn)動(dòng)大齒輪16、第二水平運(yùn)動(dòng)大齒輪15相嚙合的小齒輪；
[0028]豎直位置驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、電機(jī)底座、末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)5，滾珠絲杠23通過(guò)絲杠軸承18、絲杠軸承套38、軸承外圈支撐套39安裝于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)5上，滾珠絲杠23配合有固定于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)5內(nèi)的滾珠絲桿螺母37，絲桿大帶輪20通過(guò)絲杠帶輪連接法蘭40固定于末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)5上，豎直運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)4上連接有與絲桿大帶輪20傳動(dòng)連接的絲桿小帶輪22，末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)載臺(tái)5內(nèi)通過(guò)花鍵螺母26、花鍵軸承套43安裝有花鍵軸承25，花鍵軸承25內(nèi)花鍵配合有與滾珠絲杠23平行設(shè)置的光軸導(dǎo)柱24，光軸導(dǎo)柱24下端通過(guò)固定安裝有動(dòng)平臺(tái)28、法蘭29，滾珠絲杠23下端固定安裝于動(dòng)平臺(tái)28內(nèi)；
[0029]所述的姿態(tài)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括有電機(jī)座1、轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)33、轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂2，轉(zhuǎn)動(dòng)主動(dòng)臂2端部鉸接有連桿3，連桿3另一端鉸接于