一種四自由度并聯(lián)分揀機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種四自由度并聯(lián)分揀機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
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[0002]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。一般工業(yè)機(jī)器人價(jià)格較高，設(shè)備貴重，結(jié)構(gòu)不夠精密，尺寸比較大，占用空間大，結(jié)構(gòu)笨重，無法滿足人們同時(shí)對(duì)功能性、小空間、輕型化、高精度等多方面的較高要求。目前分揀類的四自由度機(jī)器人大多屬于SCARA類型或者DELTA類型。雖然能夠滿足工業(yè)要求，但是SCARA機(jī)器人結(jié)構(gòu)相對(duì)笨重，DELTA機(jī)器人占用空間相對(duì)較大。為滿足輕負(fù)載快速輕型化市場(chǎng)的需求，桿件傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)是一個(gè)有相對(duì)較好的發(fā)展方向。適應(yīng)基本工業(yè)分揀應(yīng)用，對(duì)環(huán)境要求不高，更具有柔性?？梢蕴岣邫C(jī)器人的研發(fā)速度，降低成本，為機(jī)器人進(jìn)一步設(shè)計(jì)提供了方向及理論依據(jù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種四自由度并聯(lián)分揀機(jī)器人，該機(jī)器人更加輕便，便于搬運(yùn)；且占空間小，在小操作范圍內(nèi)能夠起到很好的分揀作用，適用于小型電子元件等類型的收集和裝配工作。
[0004]本發(fā)明所提供的一種四自由度并聯(lián)分揀機(jī)器人包括機(jī)架5、末端執(zhí)行器7、第一支鏈21、第二支鏈22、同步帶支鏈23以及驅(qū)動(dòng)裝置。
[0005]所述第一支鏈21包括第一分支鏈、第二分支鏈以及連接桿11，所述第一分支鏈包括第一主動(dòng)臂15、第一從動(dòng)臂14，所述第二分支鏈包括第二主動(dòng)臂17，所述連接桿11連接所述第一從動(dòng)臂14以及所述第二主動(dòng)臂17。
[0006]所述第二支鏈22包括第三主動(dòng)臂2、第三從動(dòng)臂4和第三次級(jí)從動(dòng)臂6，所述第三主動(dòng)臂2、第三從動(dòng)臂4以及第三次級(jí)從動(dòng)臂6順序連接。
[0007]所述同步帶支鏈23包括第一帶輪19、第二帶輪20、第三帶輪10、第四帶輪8、第一同步帶18、第二同步帶13以及第三同步帶9，所述第一帶輪19、第二帶輪20、第三帶輪10、第四帶輪8順序連接，所述第一同步帶18連接所述第一帶輪19與所述第二帶輪20，所述第二同步帶13連接所述第二帶輪20與所述第三帶輪10，所述第三同步帶9連接所述第三帶輪10與所述第四帶輪8。
[0008]所述驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)裝置12、第二驅(qū)動(dòng)裝置16、第三驅(qū)動(dòng)裝置3以及第四驅(qū)動(dòng)裝置1，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置12與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置16同心安裝于所述機(jī)架5的同側(cè)，所述第三驅(qū)動(dòng)裝置3與所述第四驅(qū)動(dòng)裝置I同心安裝于所述機(jī)架5的同側(cè)。
[0009]所述末端執(zhí)行器7為花鍵滾珠絲杠結(jié)構(gòu)，所述末端執(zhí)行器7包括絲杠、絲杠螺母7-1、絲杠花鍵7-2以及支架7-4 ;所述支架7-4與所述第一支鏈21中的所述連接桿11固連，所述絲杠花鍵7-2與所述第二支鏈22中的所述第三次級(jí)從動(dòng)臂6固連，所述絲杠螺母7-1與所述同步帶支鏈23中的第四帶輪8固連。
[0010]所述第一主動(dòng)臂15與所述第二主動(dòng)臂17同心安裝，所述第三主動(dòng)臂2與所述第一帶輪19同心安裝；所述第一主動(dòng)臂15的長(zhǎng)度等于所述第一從動(dòng)臂14以及所述第二主動(dòng)臂17在所述連接桿11上安裝孔的中心距離，所述第一從動(dòng)臂14的長(zhǎng)度等于所述第二主動(dòng)臂17的長(zhǎng)度，所述第一支鏈21為平行四邊形結(jié)構(gòu)。
[0011]所述第一帶輪19與所述第四驅(qū)動(dòng)裝置I連接，所述第二帶輪20與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置16連接，所述第一主動(dòng)臂15與第一驅(qū)動(dòng)裝置12連接；所述第二主動(dòng)臂17與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置16連接；所述第三主動(dòng)臂2與所述第三驅(qū)動(dòng)裝置3連接。
[0012]所述第一支鏈21中各個(gè)桿件之間均采用軸與軸承連接，各桿件相對(duì)于安裝軸可繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，形成轉(zhuǎn)動(dòng)副；所述第三主動(dòng)臂2與所述第三從動(dòng)臂4采用軸承與軸連接，所述第三從動(dòng)臂4與所述第三次級(jí)從動(dòng)臂6采用軸承與軸連接；所述第一帶輪19與第四驅(qū)動(dòng)裝置I通過鍵連接，第四驅(qū)動(dòng)裝置I的轉(zhuǎn)動(dòng)可以帶動(dòng)第一帶輪19同步轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]所述驅(qū)動(dòng)裝置采用伺服電機(jī)一減速器結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明采用平行四邊形定理、混聯(lián)支鏈結(jié)構(gòu)以及桿件與同步帶聯(lián)合傳動(dòng)的方式限制末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)的兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，形成四自由度的小型分揀機(jī)器人。各支鏈分工明確，動(dòng)作合理，適合一般分揀現(xiàn)場(chǎng)的使用和推廣。
[0015]本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn):
[0016](I)本發(fā)明的末端執(zhí)行器的四自由度由四個(gè)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
[0017](2)本發(fā)明將四個(gè)動(dòng)力源通過三個(gè)傳動(dòng)支鏈輸送到末端執(zhí)行器上。
[0018](3)本發(fā)明安裝拆卸簡(jiǎn)單，維護(hù)維修方便。
[0019](4)本發(fā)明由一個(gè)四邊形結(jié)構(gòu)和兩個(gè)串聯(lián)支鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行并聯(lián)連接，實(shí)現(xiàn)沿X、Y、Z軸的三個(gè)平動(dòng)自由度和一個(gè)繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，占用空間小，工作面始終保持水平，可大量用于工業(yè)分揀等場(chǎng)合。
【附圖說明】
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[0020]圖1是本發(fā)明一種四自由度并聯(lián)分揀機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2是本發(fā)明機(jī)器人中的平行四邊形桿件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是圖1中無動(dòng)力裝置的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4是本發(fā)明機(jī)器人中機(jī)構(gòu)末端執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1:第四驅(qū)動(dòng)裝置，2:第三主動(dòng)臂，3:第三驅(qū)動(dòng)裝置，4:第三從動(dòng)臂，5:機(jī)架，6:第三次級(jí)從動(dòng)臂，7:末端執(zhí)行器，7-1:絲杠螺母，7-2:絲杠花鍵，7-3:絲杠，7-4:支架，8:第四帶輪，9:第三同步帶，10:第三帶輪，11:連接桿，12:第一驅(qū)動(dòng)裝置，13:第二同步帶，14:第一從動(dòng)臂，15:第一主動(dòng)臂，16:第二驅(qū)動(dòng)裝置，17:第二主動(dòng)臂，18:第一同步帶，19:第一帶輪，20:第二帶輪，21:第一支鏈，22:第二支鏈，23:同步帶支鏈。
【具體實(shí)施方式】
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[0025]本發(fā)明所提供一種四自由度并聯(lián)分揀機(jī)器人包括機(jī)架5、驅(qū)動(dòng)裝置、三條運(yùn)動(dòng)支鏈和末端執(zhí)行器7。所述末端執(zhí)行器7通過所述的運(yùn)動(dòng)支鏈與機(jī)架5形成閉環(huán)并聯(lián)結(jié)構(gòu)；所述運(yùn)動(dòng)支鏈包括第一支鏈21，第二支鏈22，同步帶支鏈23，所述的第一支鏈21包含第一分支鏈和第二分支鏈；所述的第一支鏈21作為末端執(zhí)行器7的動(dòng)平臺(tái)，為其提供X、Y方向的兩個(gè)平面自由度；所述的第二支鏈22為末端執(zhí)行器7提供繞Z軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度；所述的同步帶支鏈23通過同步帶傳導(dǎo)扭矩到末端執(zhí)行器7，為其提供Z方向的平面自由度；所述的末端執(zhí)行器7分別由絲杠7-3、絲杠螺母7-1、絲杠花鍵7-2和支架7-4組成。
[0026]見圖1，所述的第一支鏈21通過螺栓連接末端執(zhí)行器7中的支架7-4結(jié)構(gòu)，第二支鏈22通過螺栓連接末端執(zhí)行器7中的絲杠花鍵7-2，同步帶支鏈23的末端帶輪與末端執(zhí)行器7中的絲杠螺母7-1通過螺栓固連，所述第一支鏈21包括第一分支鏈、第二分支鏈和連接桿11，所述第一分支鏈包括第一主動(dòng)臂15和第一從動(dòng)臂14，所述第二分支鏈包括第二主動(dòng)臂17，所述連接桿11連接第一分支鏈中的第一從動(dòng)臂14和第二分支鏈中的第二主動(dòng)臂17構(gòu)成第一支鏈21，所述第二支鏈22包括第三主動(dòng)臂2、第三從動(dòng)臂4和第三次級(jí)從動(dòng)臂6，所述同步帶支鏈23包括四個(gè)同步帶輪和三條同步帶(第一帶輪19、第二帶輪20、第三帶輪10和第四帶輪8 ;第一同步帶18，第二同步帶13和第三同步帶9)，第一分支鏈中的第一主動(dòng)臂15和第二分支鏈中的第二主動(dòng)臂17同心安裝，第二支鏈22中的第三主動(dòng)臂2和同步帶支鏈23中的第一帶輪19同心安裝。所述的第一支鏈21和第二支鏈22分別由主動(dòng)臂與固定于所述機(jī)架5上的驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述的同步帶支鏈23中第一帶輪19與固定于所述機(jī)架5上的驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述第一支鏈21的連接桿11和第二支鏈22的第三次級(jí)從動(dòng)臂6分別與末端執(zhí)行器7直接連接，同步