聯(lián)動碼垛機械臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是關于一種聯(lián)動碼垛機械臂，包括：機架、大臂、小臂、大臂推桿、小臂推桿、手腕接口、前連桿、后連桿和平衡板。其中，大臂、小臂、前連桿和后連桿與機架、平衡板和手腕接口鉸接，形成保證手腕接口始終保持姿態(tài)不變的ABPO與BDRQ兩個平行四邊形連桿結構，而大臂推桿與機架和大臂鉸接，小臂推桿與機架和小臂鉸接。本發(fā)明無論是單獨動作大臂推桿或者小臂推桿，都只能實現(xiàn)手腕接口圍繞某一軸線的擺動，只有在大臂推桿和小臂推桿聯(lián)動時，才能夠使手腕接口實現(xiàn)沿包括重力方向在內的合成運動。因此，本發(fā)明可以實現(xiàn)更好的動力能量分配，獲得更好的結構剛度、動態(tài)性能等特性。并且通過大臂推桿和小臂推桿的模塊化設計可以簡化結構參數。
【專利說明】
聯(lián)動碼垛機械臂

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機械【技術領域】的機械臂裝置，特別是涉及一種聯(lián)動碼垛機械臂。

【背景技術】
[0002]目前，工業(yè)自動化生產領域多采用各種專用機器或機械臂實現(xiàn)物料的搬運和堆碼，以提高作業(yè)效率及整體生產率。根據生產線的種類條件和物料的體積重量等的不同，這些設備形態(tài)各異。相對于專用機器而言，機械臂由于占地面積小，結構簡單，操作靈活，可實現(xiàn)柔性作業(yè)等優(yōu)勢，在物料的搬運和堆碼領域獲得了普遍的應用。機械臂的結構形式中比較有代表性的如通用關節(jié)型工業(yè)機械臂，或者SCARA形平面坐標機械臂等。根據作業(yè)的復雜程度，通常用2-5個自由度即可以實現(xiàn)搬運和堆碼功能。但針對某些較為簡單且精度要求不很高的碼垛作業(yè)，使用通用關節(jié)型機械臂在一定程度上存在功能以及成本的浪費。另一方面，通用型的功能定義與某些碼垛應用也不能很好的匹配。因此多采用降自由度的設計方法，以滿足生產及成本的要求。
[0003]中國專利ZL200520020980.8提出了一種四連桿結構的碼垛機器人，它通過在機架內安裝垂直直線導軌與垂直滾珠絲杠副和水平直線導軌與水平滾珠絲杠副，以滾珠絲杠副連接驅動機構，在垂直滾珠絲杠副及水平滾珠絲杠副上通過轉軸連接手臂機構，實現(xiàn)了水平驅動機構使得負荷承載點僅在水平方向移動以及垂直驅動機構使得負荷承載點僅在垂直方向移動的無耦合線性運動即解耦功能。同時，它還利用兩個平行四邊形的手腕姿態(tài)調整機構實現(xiàn)了機器人的手腕姿態(tài)保持不變。然而，在當今計算器材及計算軟件高度發(fā)展的情況下，兩個自由度的運動解耦已經不具備簡化控制及程序的突出優(yōu)勢。更主要的是，負荷承載點沿重力方向的運動只有垂直驅動機構承擔，這必然需要選擇更大的功率、更大的力/扭矩等，在成本和維護方面都形成一定的影響。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的在于，提供一種新的聯(lián)動碼垛機械臂，所要解決的技術問題是使其通過兩個直線運動副的聯(lián)合動作，獲得機械臂在重力方向平面內的二維動作，實現(xiàn)了驅動機構的共同做功，同時采用模塊化設計思想，降低了零件種類和維護成本。
[0005]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據本發(fā)明提出的一種聯(lián)動碼垛機械臂，其包括:機架、大臂、小臂、大臂推桿、小臂推桿、手腕接口、前連桿、后連桿及平衡板；其中，所述大臂的一端鉸接于所述機架上的A點，所述大臂的另一端與所述小臂鉸接于B點；所述大臂推桿的一端鉸接于所述機架上的F點，所述大臂推桿的另一端與所述大臂鉸接于E點；所述小臂的一端與所述小臂推桿的一端鉸接于C點，所述小臂的另一端與所述手腕接口鉸接于D點；所述小臂推桿的另一端鉸接于所述機架上的G點；所述后連桿的一端鉸接于所述機架上的O點，所述后連桿的另一端與所述平衡板鉸接于P點；所述前連桿的一端與所述平衡板鉸接于Q點，所述前連桿的另一端與所述手腕接口鉸接于R點；所述平衡板還與所述大臂及所述小臂在B點鉸接在一起；在所述大臂、所述小臂、所述前連桿、所述后連桿及所述平衡板之間，在幾何上AO兩點之間的距離與BP兩點之間的距離相等，AB兩點之間的距離與OP兩點之間的距離相等，BQ兩點之間的距離與DR兩點之間的距離相等，BD兩點之間的距離與QR兩點之間的距離相等，由此形成保證所述手腕接口始終保持姿態(tài)不變的ABPO與BDRQ兩個平行四邊形連桿結構。
[0006]本發(fā)明的目的及解決其技術問題還可采用以下技術措施進一步實現(xiàn)。
[0007]前述的聯(lián)動碼垛機械臂，還包括:底座、底座回轉組件及手腕回轉組件；其中，所述底座回轉組件連接所述機架與所述底座；所述手腕接口固定于所述手腕回轉組件上，所述小臂的另一端是與所述腕回轉組件鉸接于D點，所述前連桿的另一端是與所述腕回轉組件鉸接于R點。
[0008]前述的聯(lián)動碼垛機械臂，其中所述大臂推桿及所述小臂推桿為電動推桿或電液推桿。
[0009]前述的聯(lián)動碼垛機械臂，其中所述大臂推桿與所述小臂推桿聯(lián)動使所述手腕接口實現(xiàn)沿包括重力方向在內的合成運動，并且所述大臂推桿與所述小臂推桿用同樣的參數結構實現(xiàn)模塊化設計。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂至少具有下列優(yōu)點及有益效果:與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的聯(lián)動碼垛機械臂實現(xiàn)了更好的動力能量分配，獲得了更好的結構剛度、更好的動態(tài)性能等特性。另外，通過模塊化設計簡化了結構參數，在產品成本、可維護性、可靠性等方面均具有一定的實用價值。
[0011]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂一較佳實施例的結構示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂單獨動作大臂推桿時的手腕接口動作示意圖。
[0014]圖3為本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂單獨動作小臂推桿時的手腕接口動作示意圖。
[0015]1:底座2:底座回轉組件
[0016]3:機架4:大臂
[0017]5:后連桿6:前連桿
[0018]7:小臂8:手腕回轉組件
[0019]9:手腕接口10:小臂推桿
[0020]11:大臂推桿12:平衡板

【具體實施方式】
[0021]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發(fā)明提出的聯(lián)動碼垛機械臂其【具體實施方式】、結構、特征及其功效，詳細說明如后。
[0022]請參閱圖1所示，是本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂一較佳實施例的結構示意圖。本發(fā)明的聯(lián)動碼垛機械臂主要由機架3、大臂4、小臂7、大臂推桿11、小臂推桿10、手腕接口 9、前連桿6、后連桿5和平衡板12構成。
[0023]其中，大臂4的一端鉸接于機架3上的A點，大臂4的另一端與小臂7鉸接于B點。大臂推桿11的一端鉸接于機架3上的F點，大臂推桿11的另一端與大臂4鉸接于E點。小臂7的一端與小臂推桿10的一端鉸接于C點，小臂7的另一端與手腕接口 9鉸接于D點，小臂推桿10的另一端鉸接于機架3上的G點。
[0024]后連桿5的一端鉸接于機架3上的O點，后連桿5的另一端與平衡板12鉸接于P點。前連桿6的一端與平衡板12鉸接于Q點，前連桿6的另一端與手腕接口 9鉸接于R點。平衡板12還與大臂4和小臂7在B點鉸接在一起。
[0025]如圖1所示，在大臂4、小臂7、前連桿6、后連桿5和平衡板12之間，在幾何上AO兩點之間的距離與BP兩點之間的距離相等，AB兩點之間的距離與OP兩點之間的距離相等，BQ兩點之間的距離與DR兩點之間的距離相等，BD兩點之間的距離與QR兩點之間的距離相等，由此形成ABPO與BDRQ兩個平行四邊形連桿結構，通過這兩個平行四邊形連桿結構可以保證手腕接口 9始終保持姿態(tài)不變。
[0026]在本發(fā)明的一較佳實施例中，本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂還設有底座1、底座回轉組件2和手腕回轉組件8。其中，底座回轉組件2連接機架3與底座1，它可以是通過常規(guī)的回轉傳動器件來實現(xiàn)機架3相對于底座I的回轉動作。手腕接口 9是固定于手腕回轉組件8上，其中小臂7的另一端是與腕回轉組件8鉸接于D點，而前連桿6的另一端是與腕回轉組件8鉸接于R點。手腕回轉組件8也可以是通過常規(guī)的回轉傳動器件來實現(xiàn)手腕接口 9的回轉動作。
[0027]本發(fā)明的大臂推桿11和小臂推桿10都可以是由常規(guī)的直線傳動及動力器件實現(xiàn)，如伺服電機與滾珠絲杠或者梯形絲杠等的組合，例如:電動推桿或電液推桿。
[0028]請參閱圖2及圖3所示，圖2是本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂單獨動作大臂推桿時的手腕接口動作示意圖，圖3為本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂單獨動作小臂推桿時的手腕接口動作示意圖。本發(fā)明在僅由大臂推桿11沿自身的長度方向做伸長或收縮動作時，將使得大臂4圍繞A點形成的軸線做俯仰動作，而在僅由小臂推桿10沿自身的長度方向做伸長或收縮動作時，將使得小臂7圍繞B點形成的軸線做俯仰動作。因此，無論是大臂推桿11或者小臂推桿10單獨動作，都只能實現(xiàn)手腕接口 9圍繞某一軸線的擺動，只有在大臂推桿11和小臂推桿10聯(lián)動時，才能夠使手腕接口 9實現(xiàn)沿特別是包括重力方向在內的合成運動。也就是說，本發(fā)明聯(lián)動碼垛機械臂在重力方向的做功是由大臂推桿11和小臂推桿10共同分擔實現(xiàn)的，這有助于降低對大臂推桿11和小臂推桿10的動力器件的要求，并且在合理的優(yōu)化設計下，大臂推桿11和小臂推桿10甚至可以用同樣的參數結構實現(xiàn)模塊化設計。
[0029]由以上描述可以看出，本發(fā)明的聯(lián)動碼垛機械臂實現(xiàn)了更好的動力能量分配，獲得了更好的結構剛度、更好的動態(tài)性能等特性。另外，通過模塊化設計簡化了結構參數，在產品成本、可維護性、可靠性等方面均具有一定的實用價值。
[0030]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種聯(lián)動碼垛機械臂，其特征在于其包括:機架、大臂、小臂、大臂推桿、小臂推桿、手腕接口、前連桿、后連桿及平衡板； 其中，所述大臂的一端鉸接于所述機架上的A點，所述大臂的另一端與所述小臂鉸接于B點；所述大臂推桿的一端鉸接于所述機架上的F點，所述大臂推桿的另一端與所述大臂鉸接于E點； 所述小臂的一端與所述小臂推桿的一端鉸接于C點，所述小臂的另一端與所述手腕接口鉸接于D點；所述小臂推桿的另一端鉸接于所述機架上的G點； 所述后連桿的一端鉸接于所述機架上的0點，所述后連桿的另一端與所述平衡板鉸接于P點；所述前連桿的一端與所述平衡板鉸接于Q點，所述前連桿的另一端與所述手腕接口鉸接于R點；所述平衡板還與所述大臂及所述小臂在B點鉸接在一起； 在所述大臂、所述小臂、所述前連桿、所述后連桿及所述平衡板之間，在幾何上A0兩點之間的距離與BP兩點之間的距離相等，AB兩點之間的距離與0P兩點之間的距離相等，BQ兩點之間的距離與DR兩點之間的距離相等，BD兩點之間的距離與QR兩點之間的距離相等，由此形成保證所述手腕接口始終保持姿態(tài)不變的ΑΒΡΟ與BDRQ兩個平行四邊形連桿結構。
2.根據權利要求1所述的聯(lián)動碼垛機械臂，其特征在于其還包括:底座、底座回轉組件及手1:?回轉組件； 其中，所述底座回轉組件連接所述機架與所述底座；所述手腕接口固定于所述手腕回轉組件上，所述小臂的另一端是與所述腕回轉組件鉸接于D點，所述前連桿的另一端是與所述腕回轉組件鉸接于R點。
3.根據權利要求1所述的聯(lián)動碼垛機械臂，其特征在于其中所述大臂推桿及所述小臂推桿為電動推桿或電液推桿。
4.根據權利要求1所述的聯(lián)動碼垛機械臂，其特征在于其中所述大臂推桿與所述小臂推桿聯(lián)動使所述手腕接口實現(xiàn)沿包括重力方向在內的合成運動，并且所述大臂推桿與所述小臂推桿用同樣的參數結構實現(xiàn)模塊化設計。
【文檔編號】B65G61/00GK104401749SQ201410588736
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權日:2014年10月28日
【發(fā)明者】袁建軍 申請人:廣西力源寶科技有限公司