一種四自由度水平關節(jié)機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及包裝機械技術領域，具體涉及一種四自由度水平關節(jié)機器人。
【背景技術】
[0002]在包裝機械技術領域，包裝搬運設備是將被包裝物或者包裝物按照一定的要求進行轉(zhuǎn)移搬運。經(jīng)常涉及到對成品的桶(瓶)進行裝箱，以及對成品包裝物進行碼垛，還會涉及到在碼垛過程中隔板等物品搬運放置等。傳統(tǒng)上是由人工進行此種操作，此種方式勞動強度大、占用人員多，生產(chǎn)效率低下?；蛘呤怯蓪Ｓ脵C械或者工業(yè)機器人配合夾具完成操作，但此種方式設備成本高，調(diào)整難度大和維護復雜等缺陷。
[0003]近年來市場上也逐漸出現(xiàn)了的用于搬運操作的機械臂，但是這些用于搬運的機械臂一般都是專門針對某種包裝物進行開發(fā)的，專機專用，無法通過更換夾具等實現(xiàn)功能的改變，通用性比較差；或者自由度比較少，可以覆蓋的工作空間有限，只能完成簡單的任務。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種成本低廉、結(jié)構簡單、使用維護方便和有一定通用性的四自由度水平關節(jié)機器人。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明的技術方案為:一種四自由度水平關節(jié)機器人，包括置于地面機架、設置在所述機架上的機械臂升降裝置、大臂旋轉(zhuǎn)裝置、前臂旋轉(zhuǎn)裝置和夾具旋轉(zhuǎn)裝置；
[0006]所述機械臂升降裝置在所述機架上上下運動；所述大臂旋轉(zhuǎn)裝置一端與所述機械臂升降裝置固定，并繞與所述機械臂升降裝置的固定位置轉(zhuǎn)動，另一端與所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動配合；所述夾具旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置的末端，其上設有用于抓取物品并可轉(zhuǎn)動的夾具。
[0007]所述機械臂升降裝置包括支承軸、上同步帶輪、下同步帶輪、同步帶、機械臂安裝板、聯(lián)軸器、配重和升降伺服電機；所述上同步帶輪和下同步帶輪分別在機架上端和下端水平設置，由支承軸通過軸承支撐，上同步帶輪和下同步帶輪通過2條同步帶與機械臂安裝板和配重相連接組成閉環(huán)纏繞；所述伺服電機通過聯(lián)軸器與安裝有下同步帶輪的支承軸相連接。
[0008]所述大臂旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機械臂安裝板上，其中包括大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機、電機支架、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸、機器人大臂、大臂支架；所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝在電機支架上端；所述機器人大臂安裝在大臂支架中間，轉(zhuǎn)軸與機器人大臂固定安裝，穿過機器人大臂臂體支架后通過聯(lián)軸器與所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機相連接。
[0009]所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機器人大臂上，其中包括前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機、前臂支承軸承、前臂支架、機器人前臂；所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝在前臂支架上端，通過過渡連接件與機器人前臂上端面連接，前臂支承軸承安裝在前臂支架下端，通過過渡連接件與機器人前臂下端面連接。
[0010]所述夾具旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機器人前臂上，其中包括夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機和夾具安裝法蘭；所述夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝于前臂的末端，夾具連接法蘭與旋轉(zhuǎn)伺服電機輸出法蘭相連接，并與機器人夾具相連接。
[0011]所述機械臂升降裝置還包括導軌、滾輪和滾輪安裝支架；滾輪安裝在滾輪安裝支架上；滾輪安裝支架與所述機械臂安裝板相連接；導軌與所述機架相連接；滾輪在導軌兩側(cè)往復滾動。
[0012]所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機通過聯(lián)軸器與大臂轉(zhuǎn)軸同軸連接。
[0013]所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝在前臂支架上端，通過過渡連接件與機器人前臂上端面連接，前臂支承軸承安裝在前臂支架下端，通過過渡連接件與機器人前臂下端面連接。
[0014]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明一種用于搬運的四自由度水平關節(jié)機器人可以實現(xiàn)物品在機器人工作空間內(nèi)的垂直和水平搬運，并且可以在夾具連接法蘭上安裝不同夾具實現(xiàn)搬運、碼垛等操作，大大提高了生產(chǎn)效率。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明一種四自由度水平關節(jié)機器人的正面結(jié)構示意；
[0016]圖2是本發(fā)明一種四自由度水平關節(jié)機器人的側(cè)面結(jié)構示意；
[0017]圖3是圖2中I區(qū)域的局部放大圖；
[0018]圖4是圖3中A-A向剖視圖。
[0019]圖中:1.機架；2.上同步帶輪；3.上支承軸；4.升降導軌；5.機械臂安裝板；6.下支承軸；7.下同步帶輪；8.聯(lián)軸器；9.升降伺服電機；10.滾輪安裝支架；11.大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機；12.電機支架；13.聯(lián)軸器；14.大臂支架；15.大臂轉(zhuǎn)軸；16.大臂臂體；17.前臂支架；18.前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機；19.前臂臂體；20.夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機；21.夾具安裝法蘭；22.同步帶；23.配重；24.滾輪。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細描述:
[0021]如圖1至4所示，本發(fā)明一種四自由度水平關節(jié)機器人，包括:置于地面的機架1，設置在所述機架I上的機械臂升降裝置、大臂旋轉(zhuǎn)裝置、前臂旋轉(zhuǎn)裝置和夾具旋轉(zhuǎn)裝置。
[0022]所述機械臂升降裝置包括2根沿所述機架I豎向垂直于地面設置的升降導軌4，沿著每個升降導軌4滾動的滾輪24，滾輪24安裝在滾輪安裝支架10上，4個滾輪安裝支架10分別固定在機械臂安裝板5側(cè)面；
[0023]上同步帶輪2在機架上端水平設置，由上支承軸3通過軸承支撐，下同步帶輪7在機架下端水平設置，由下支承軸6通過軸承支撐，2條同步帶22纏繞于上同步帶輪2和下同步帶輪7通過與機械臂安裝板5和配重23相連接組成閉環(huán)纏繞；所述升降伺服電機9通過聯(lián)軸器8與安裝下同步帶輪7的下支承軸6相連接；
[0024]所述大臂旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機械臂安裝板5上，其包括大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機11、電機支架12、聯(lián)軸器13、轉(zhuǎn)軸15、機器人大臂16、大臂支架14 ;所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機11安裝在電機支架12上端；所述機器人大臂16安裝在大臂支架14中間，轉(zhuǎn)軸15與機器人大臂16固定安裝，穿過機器人大臂支架14后通過聯(lián)軸器13與所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機11相連接；
[0025]所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機器人大臂16上，其中包括前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機18、前臂支承軸承、前臂支架17、機器人前臂19 ;所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機18安裝在前臂支架17上端，通過過渡連接件與機器人前臂19上端面連接，前臂支承軸承安裝在前臂支架下端，通過過渡連接件與機器人前臂19下端面連接；
[0026]所述夾具旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機器人前臂19上，其中包括夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機21和夾具安裝法蘭20 ;所述夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機21安裝于機器人前臂19的末端，夾具連接法蘭20與旋轉(zhuǎn)伺服電機21輸出法蘭相連接，并與機器人夾具相連接。
[0027]本發(fā)明提供的一種四自由度水平關節(jié)機器人的工作過程如下:
[0028]當有物品需要搬運時，升降伺服電機9運轉(zhuǎn)，帶動下同步帶輪7轉(zhuǎn)動并驅(qū)動同步帶17運動，帶動機械臂安裝板和安裝在其上的機械臂旋轉(zhuǎn)裝置上下運動；同時大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機11、前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機18按照控制要求運轉(zhuǎn)，夾具旋轉(zhuǎn)裝置運動到被抓取物品正上方，夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機21旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動夾具轉(zhuǎn)動實現(xiàn)需要的姿態(tài)和位置，進行抓取操作。
【主權項】
1.一種四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:包括置于地面機架、設置在所述機架上的機械臂升降裝置、大臂旋轉(zhuǎn)裝置、前臂旋轉(zhuǎn)裝置和夾具旋轉(zhuǎn)裝置； 所述機械臂升降裝置在所述機架上上下運動；所述大臂旋轉(zhuǎn)裝置一端與所述機械臂升降裝置固定，并繞與所述機械臂升降裝置的固定位置轉(zhuǎn)動，另一端與所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動配合；所述夾具旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置的末端，其上設有用于抓取物品并可轉(zhuǎn)動的夾具。2.如權利要求1所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述機械臂升降裝置包括支承軸、上同步帶輪、下同步帶輪、同步帶、機械臂安裝板、聯(lián)軸器、配重和升降伺服電機；所述上同步帶輪和下同步帶輪分別在機架上端和下端水平設置，由支承軸通過軸承支撐，上同步帶輪和下同步帶輪通過2條同步帶與機械臂安裝板和配重相連接組成閉環(huán)纏繞；所述伺服電機通過聯(lián)軸器與安裝有下同步帶輪的支承軸相連接。3.如權利要求2所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述大臂旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機械臂安裝板上，其中包括大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機、電機支架、聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)軸、機器人大臂、大臂支架；所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝在電機支架上端；所述機器人大臂安裝在大臂支架中間，轉(zhuǎn)軸與機器人大臂固定安裝，穿過機器人大臂臂體支架后通過聯(lián)軸器與所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機相連接。4.如權利要求3所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機器人大臂上，其中包括前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機、前臂支承軸承、前臂支架、機器人前臂；所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝在前臂支架上端，通過過渡連接件與機器人前臂上端面連接，前臂支承軸承安裝在前臂支架下端，通過過渡連接件與機器人前臂下端面連接。5.如權利要求4所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述夾具旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述機器人前臂上，其中包括夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機和夾具安裝法蘭；所述夾具旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝于前臂的末端，夾具連接法蘭與旋轉(zhuǎn)伺服電機輸出法蘭相連接，并與機器人夾具相連接。6.如權利要求2所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述機械臂升降裝置還包括導軌、滾輪和滾輪安裝支架；滾輪安裝在滾輪安裝支架上；滾輪安裝支架與所述機械臂安裝板相連接；導軌與所述機架相連接；滾輪在導軌兩側(cè)往復滾動。7.如權利要求3所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述大臂旋轉(zhuǎn)伺服電機通過聯(lián)軸器與大臂轉(zhuǎn)軸同軸連接。8.如權利要求4所述的四自由度水平關節(jié)機器人，其特征在于:所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機安裝在前臂支架上端，通過過渡連接件與機器人前臂上端面連接，前臂支承軸承安裝在前臂支架下端，通過過渡連接件與機器人前臂下端面連接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種四自由度水平關節(jié)機器人，包括置于地面機架、設置在所述機架上的機械臂升降裝置、大臂旋轉(zhuǎn)裝置、前臂旋轉(zhuǎn)裝置和夾具旋轉(zhuǎn)裝置；所述機械臂升降裝置在所述機架上上下運動；所述大臂旋轉(zhuǎn)裝置一端與所述機械臂升降裝置固定，并繞與所述機械臂升降裝置的固定位置轉(zhuǎn)動，另一端與所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動配合；所述夾具旋轉(zhuǎn)裝置安裝在所述前臂旋轉(zhuǎn)裝置的末端，其上設有用于抓取物品并可轉(zhuǎn)動的夾具。本實用新型一種用于搬運的四自由度水平關節(jié)機器人可以實現(xiàn)物品在機器人工作空間內(nèi)的垂直和水平搬運，并且可以在夾具連接法蘭上安裝不同夾具實現(xiàn)搬運、碼垛等操作，大大提高了生產(chǎn)效率。
【IPC分類】B25J9/02, B25J9/06, B25J18/00
【公開號】CN204725488
【申請?zhí)枴緾N201420754522
【發(fā)明人】徐德眾, 李紅果, 徐志剛, 石卓棟
【申請人】北京航天斯達科技有限公司, 天津航天瑞萊科技有限公司, 北京強度環(huán)境研究所
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2014年12月4日