聯動碼垛機械臂的製作方法

2023-06-04 04:10:51

聯動碼垛機械臂的製作方法
【專利摘要】本發明是關於一種聯動碼垛機械臂，包括：機架、大臂、小臂、大臂推桿、小臂推桿、手腕接口、前連杆、後連杆和平衡板。其中，大臂、小臂、前連杆和後連杆與機架、平衡板和手腕接口鉸接，形成保證手腕接口始終保持姿態不變的ABPO與BDRQ兩個平行四邊形連杆結構，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。本發明無論是單獨動作大臂推桿或者小臂推桿，都只能實現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動時，才能夠使手腕接口實現沿包括重力方向在內的合成運動。因此，本發明可以實現更好的動力能量分配，獲得更好的結構剛度、動態性能等特性。並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】
聯動碼垛機械臂

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

【背景技術】
[0002]目前，工業自動化生產領域多採用各種專用機器或機械臂實現物料的搬運和堆碼，以提高作業效率及整體生產率。根據生產線的種類條件和物料的體積重量等的不同，這些設備形態各異。相對於專用機器而言，機械臂由於佔地面積小，結構簡單，操作靈活，可實現柔性作業等優勢，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型工業機械臂，或者SCARA形平面坐標機械臂等。根據作業的複雜程度，通常用2-5個自由度即可以實現搬運和堆碼功能。但針對某些較為簡單且精度要求不很高的碼垛作業，使用通用關節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。因此多採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提出了一種四連杆結構的碼垛機器人，它通過在機架內安裝垂直直線導軌與垂直滾珠絲槓副和水平直線導軌與水平滾珠絲槓副，以滾珠絲槓副連接驅動機構，在垂直滾珠絲槓副及水平滾珠絲槓副上通過轉軸連接手臂機構，實現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調整機構實現了機器人的手腕姿態保持不變。然而，在當今計算器材及計算軟體高度發展的情況下，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。


【發明內容】

[0004]本發明的目的在於，提供一種新的聯動碼垛機械臂，所要解決的技術問題是使其通過兩個直線運動副的聯合動作，獲得機械臂在重力方向平面內的二維動作，實現了驅動機構的共同做功，同時採用模塊化設計思想，降低了零件種類和維護成本。
[0005]本發明的目的及解決其技術問題是採用以下技術方案來實現的。依據本發明提出的一種聯動碼垛機械臂，其包括:機架、大臂、小臂、大臂推桿、小臂推桿、手腕接口、前連杆、後連杆及平衡板；其中，所述大臂的一端鉸接於所述機架上的A點，所述大臂的另一端與所述小臂鉸接於B點；所述大臂推桿的一端鉸接於所述機架上的F點，所述大臂推桿的另一端與所述大臂鉸接於E點；所述小臂的一端與所述小臂推桿的一端鉸接於C點，所述小臂的另一端與所述手腕接口鉸接於D點；所述小臂推桿的另一端鉸接於所述機架上的G點；所述後連杆的一端鉸接於所述機架上的O點，所述後連杆的另一端與所述平衡板鉸接於P點；所述前連杆的一端與所述平衡板鉸接於Q點，所述前連杆的另一端與所述手腕接口鉸接於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、所述前連杆、所述後連杆及所述平衡板之間，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不變的ABPO與BDRQ兩個平行四邊形連杆結構。
[0006]本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施進一步實現。
[0007]前述的聯動碼垛機械臂，還包括:底座、底座迴轉組件及手腕迴轉組件；其中，所述底座迴轉組件連接所述機架與所述底座；所述手腕接口固定於所述手腕迴轉組件上，所述小臂的另一端是與所述腕迴轉組件鉸接於D點，所述前連杆的另一端是與所述腕迴轉組件鉸接於R點。
[0008]前述的聯動碼垛機械臂，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]前述的聯動碼垛機械臂，其中所述大臂推桿與所述小臂推桿聯動使所述手腕接口實現沿包括重力方向在內的合成運動，並且所述大臂推桿與所述小臂推桿用同樣的參數結構實現模塊化設計。
[0010]本發明與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。藉由上述技術方案，本發明聯動碼垛機械臂至少具有下列優點及有益效果:與現有技術相比，本發明的聯動碼垛機械臂實現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]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合附圖，詳細說明如下。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發明聯動碼垛機械臂一較佳實施例的結構示意圖。
[0013]圖2是本發明聯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為本發明聯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:底座迴轉組件
[0016]3:機架4:大臂
[0017]5:後連杆6:前連杆
[0018]7:小臂8:手腕迴轉組件
[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明為達成預定發明目的所採取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據本發明提出的聯動碼垛機械臂其【具體實施方式】、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
[0022]請參閱圖1所示，是本發明聯動碼垛機械臂一較佳實施例的結構示意圖。本發明的聯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、前連杆6、後連杆5和平衡板12構成。
[0023]其中，大臂4的一端鉸接於機架3上的A點，大臂4的另一端與小臂7鉸接於B點。大臂推桿11的一端鉸接於機架3上的F點，大臂推桿11的另一端與大臂4鉸接於E點。小臂7的一端與小臂推桿10的一端鉸接於C點，小臂7的另一端與手腕接口 9鉸接於D點，小臂推桿10的另一端鉸接於機架3上的G點。
[0024]後連杆5的一端鉸接於機架3上的O點，後連杆5的另一端與平衡板12鉸接於P點。前連杆6的一端與平衡板12鉸接於Q點，前連杆6的另一端與手腕接口 9鉸接於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、前連杆6、後連杆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兩個平行四邊形連杆結構，通過這兩個平行四邊形連杆結構可以保證手腕接口 9始終保持姿態不變。
[0026]在本發明的一較佳實施例中，本發明聯動碼垛機械臂還設有底座1、底座迴轉組件2和手腕迴轉組件8。其中，底座迴轉組件2連接機架3與底座1，它可以是通過常規的迴轉傳動器件來實現機架3相對於底座I的迴轉動作。手腕接口 9是固定於手腕迴轉組件8上，其中小臂7的另一端是與腕迴轉組件8鉸接於D點，而前連杆6的另一端是與腕迴轉組件8鉸接於R點。手腕迴轉組件8也可以是通過常規的迴轉傳動器件來實現手腕接口 9的迴轉動作。
[0027]本發明的大臂推桿11和小臂推桿10都可以是由常規的直線傳動及動力器件實現，如伺服電機與滾珠絲槓或者梯形絲槓等的組合，例如:電動推桿或電液推桿。
[0028]請參閱圖2及圖3所示，圖2是本發明聯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為本發明聯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聯動時，才能夠使手腕接口 9實現沿特別是包括重力方向在內的合成運動。也就是說，本發明聯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共同分擔實現的，這有助於降低對大臂推桿11和小臂推桿10的動力器件的要求，並且在合理的優化設計下，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模塊化設計。
[0029]由以上描述可以看出，本發明的聯動碼垛機械臂實現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，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍內，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，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發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，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。
【權利要求】
1.一種聯動碼垛機械臂，其特徵在於其包括:機架、大臂、小臂、大臂推桿、小臂推桿、手腕接口、前連杆、後連杆及平衡板； 其中，所述大臂的一端鉸接於所述機架上的A點，所述大臂的另一端與所述小臂鉸接於B點；所述大臂推桿的一端鉸接於所述機架上的F點，所述大臂推桿的另一端與所述大臂鉸接於E點； 所述小臂的一端與所述小臂推桿的一端鉸接於C點，所述小臂的另一端與所述手腕接口鉸接於D點；所述小臂推桿的另一端鉸接於所述機架上的G點； 所述後連杆的一端鉸接於所述機架上的0點，所述後連杆的另一端與所述平衡板鉸接於P點；所述前連杆的一端與所述平衡板鉸接於Q點，所述前連杆的另一端與所述手腕接口鉸接於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、所述前連杆、所述後連杆及所述平衡板之間，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不變的ΑΒΡΟ與BDRQ兩個平行四邊形連杆結構。
2.根據權利要求1所述的聯動碼垛機械臂，其特徵在於其還包括:底座、底座迴轉組件及手1:?迴轉組件； 其中，所述底座迴轉組件連接所述機架與所述底座；所述手腕接口固定於所述手腕迴轉組件上，所述小臂的另一端是與所述腕迴轉組件鉸接於D點，所述前連杆的另一端是與所述腕迴轉組件鉸接於R點。
3.根據權利要求1所述的聯動碼垛機械臂，其特徵在於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所述的聯動碼垛機械臂，其特徵在於其中所述大臂推桿與所述小臂推桿聯動使所述手腕接口實現沿包括重力方向在內的合成運動，並且所述大臂推桿與所述小臂推桿用同樣的參數結構實現模塊化設計。
【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 優先權日:2014年10月28日
【發明者】袁建軍 申請人:廣西力源寶科技有限公司