一种四轴工业机器人制造技术

本实用新型专利技术提供一种四轴工业机器人，机器人本体包括作为机器人本体腰关节轴一的底座组件、用于改变机器人本体运动姿态及作业范围的轴二和轴三、以及腕部组件；轴二和轴三包括第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和叉型反四边形机构，腕部组件作为机器人本体的轴四；第一平行四边形机构与底座组件可转动连接，第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和腕部组件依次铰接；叉型反四边形机构分别与第一平行四边形机构和第二平行四边形机构铰接。该机器人具有灵活性较强和动作快捷的特点，实现末端执行器轨迹上下大幅度摆动及前后大范围伸缩，以适应不同位置姿态的要求，大大提高了装卸、码垛的自动化水平和特定领域上下料效率。

A four axis industrial robot

【技术实现步骤摘要】
一种四轴工业机器人
本技术涉及机器人
，更具体地说，涉及一种四轴工业机器人。
技术介绍
传统的四轴码垛工业机器人通常适用于重载常规应用场合，机器人本体结构大多是由大臂、小臂、三角架、连杆机构及缓冲装置构成，结构笨重、体积大、响应速度慢、成本高，很难满足在轻载、高速要求的搬运、装卸、拾取、上下料领域发挥作用。对于轻载、高速要求的场合多用并联的DELTA或SCARA机器人进行上下料，虽适用性很强、精度高，同时成本也高。因此，在安全、经济、实用、可靠的前提下，如何充分发挥上下料作业的机器人连杆机构在重载和高刚度的优势，以及如何突出平面多关节机器人灵活多变、实现不同形态位姿及动作快捷等特点，成为现阶段工业机器人所需研究的重要课题之一。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种四轴工业机器人，该四轴工业机器人具有灵活性较强和动作快捷的特点，实现末端执行器轨迹上下大幅度摆动及前后大范围伸缩，以适应不同位置姿态的要求，大大提高了装卸、码垛的自动化水平和特定领域上下料效率。为了达到上述目的，本技术通过下述技术方案予以实现：一种四轴工业机器人，其特征在于：包括机器人本体；所述机器人本体包括作为机器人本体腰关节轴一的底座组件、用于改变机器人本体运动姿态及作业范围的轴二和轴三、以及用于连接和微调夹具的腕部组件；所述轴二和轴三包括第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和叉型反四边形机构，腕部组件作为机器人本体的轴四；所述第一平行四边形机构与底座组件可转动连接，所述第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和腕部组件依次铰接；所述叉型反四边形机构分别与第一平行四边形机构和第二平行四边形机构铰接。在上述方案中，本技术充分发挥机器人高刚度的优势，该机器人结构简单并具有灵活多变不同形态及动作快捷的特点。本技术通过两个平行四边形和一个叉型反四边形的组合运动实现末端执行器轨迹上下大幅度摆动及前后大范围伸缩，以适应不同位置姿态的要求，大大提高了装卸、码垛的自动化水平和特定领域上下料效率。所述轴二和轴三包括旋转支座组件、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一三角架、第二三角架、第一驱动装置和第二驱动装置；所述旋转支座组件与底座组件可转动连接，旋转支座组件通过第一驱动装置与第二连杆的一端连接，并通过第一铰接轴与第一连杆的一端铰接；所述第一连杆和第二连杆的另一端分别通过第二铰接轴和第三铰接轴与第一三角架铰接；所述第三连杆和第四连杆的一端分别通过第四铰接轴和第二铰接轴与第一三角架铰接，第三连杆和第四连杆的另一端分别通过第五铰接轴和第六铰接轴与第二三角架铰接；所述第五连杆的一端通过第五铰接轴与第二三角架铰接，另一端通过第七铰接轴与第六连杆铰接；所述第六连杆远离第五连杆的一端通过第二驱动装置与旋转支座组件连接。所述第一连杆、第二连杆、第一铰接轴与第一驱动装置连线以及第二铰接轴和第三铰接轴连线形成第一平行四边形机构。所述第三连杆、第四连杆、第三铰接轴和第四铰接轴连线以及第五铰接轴和第六铰接轴连线形成第二平行四边形机构。所述第二连杆、第五连杆、第六连杆以及第三铰接轴和第五铰接轴连线形成叉型反四边形机构。所述第一驱动装置包括第二伺服电机和第二关节减速器；所述第二关节减速器包括输入端、输出端和安装固定端，第二关节减速器的安装固定端通过螺栓连接于所述旋转支座组件的一侧，第二关节减速器的输出端与第二连杆连接，第二关节减速器的输入端与第二伺服电机连接，实现第二伺服电机旋转驱动第二连杆旋转运动。所述第二驱动装置包括第三伺服电机和第三关节减速器；所述第三关节减速器包括输入端、输出端和安装固定端，第三关节减速器的安装固定端通过螺栓连接于所述旋转支座组件的另一侧，第三关节减速器的输出端与第六连杆连接，第三关节减速器的输入端与第三伺服电机连接，实现第三伺服电机旋转驱动第六连杆旋转运动；所述第二伺服电机和第三伺服电机对称安装于旋转支座组件的两侧，并相对设置。本技术通过第二伺服电机和第二关节减速器驱动第一平行四边形、第二平行四边形连杆机构；通过第三伺服电机和第三关节减速器驱动叉型反四边形连杆机构，以实现机器人的上下大幅度摆动及前后大范围伸缩，改变机器人运动姿态及作业范围。同时，第二伺服电机和第三伺服电机对称安装于旋转支座组件的两侧，可有效减少惯量变化，使得机器人运动更快。所述第一连杆、第二连杆和第六连杆上均设置有限位块，以避免第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和叉型反四边形机构在运动学求解上出现奇点。所述腕部组件包括腕部架体、第四伺服电机、第四关节减速器和用于连接夹具的末端执行器；所述腕部架体与第二三角架连接；所述末端执行器与第四关节减速器连接；所述第四伺服电机设置在腕部架体上并与第四关节减速器连接，实现驱动末端执行器绕其轴线方向旋转。所述旋转支座组件与底座组件可转动连接是指：所述底座组件包括底座、第一伺服电机、一级齿轮减速机构和第一关节减速器；所述第一伺服电机安装在底座的顶面上，并与一级齿轮减速机构的输入端连接；所述第一关节减速器的安装固定端通过螺栓固定连接在底座的顶面，第一关节减速器的输入端与一级齿轮减速机构输出端连接，第一关节减速器的输出端与所述的旋转支座组件连接；所述第一伺服电机旋转经一级齿轮减速机构的转换输出，实现旋转支座组件绕着底座组件的垂线在水平面-170°～170°旋转。与现有技术相比，本技术具有如下优点与有益效果：本技术的四轴工业机器人具有灵活性较强和动作快捷的特点，实现末端执行器轨迹上下大幅度摆动及前后大范围伸缩，以适应不同位置姿态的要求，大大提高了装卸、码垛的自动化水平和特定领域上下料效率。附图说明图1是本技术机器人本体的三维模型图；图2是本技术机器人初始位置姿态的示意图(连杆六垂直水平面)；图3是本技术机器人初始位置姿态的侧视图；图4是本技术机器人轨迹最高点姿态的示意图；图5是本技术机器人轨迹最近点姿态的示意图；图6是本技术机器人轨迹最远点姿态的示意图；图7是本技术机器人轨迹最低点姿态的示意图；图8是本技术机器人原理简图；其中，1为底座组件、2为旋转支座组件、3为第一连杆、4为第二连杆、5为第三连杆、6为第四连杆、7为第五连杆、8为第六连杆、9为第一三角架、10为第二三角架、11为腕部组件、12为第一伺服电机、13为第一关节减速器、14为第二伺服电机、15为第二关节减速器、16为第三伺服电机、17为第三关节减速器、18为第四伺服电机、19为第四关节减速器、20为末端执行器、101为第一铰接轴、102为第二铰接轴、103为第三铰接轴、104为第四铰接轴、105为第五铰接轴、106为第六铰接轴、107为第七铰接轴。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细的描述。实施例一如图1至图8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四轴工业机器人，其特征在于：包括机器人本体；所述机器人本体包括作为机器人本体腰关节轴一的底座组件、用于改变机器人本体运动姿态及作业范围的轴二和轴三、以及用于连接和微调夹具的腕部组件；所述轴二和轴三包括第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和叉型反四边形机构，腕部组件作为机器人本体的轴四；所述第一平行四边形机构与底座组件可转动连接，所述第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和腕部组件依次铰接；所述叉型反四边形机构分别与第一平行四边形机构和第二平行四边形机构铰接。/n

【技术特征摘要】
1.一种四轴工业机器人，其特征在于：包括机器人本体；所述机器人本体包括作为机器人本体腰关节轴一的底座组件、用于改变机器人本体运动姿态及作业范围的轴二和轴三、以及用于连接和微调夹具的腕部组件；所述轴二和轴三包括第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和叉型反四边形机构，腕部组件作为机器人本体的轴四；所述第一平行四边形机构与底座组件可转动连接，所述第一平行四边形机构、第二平行四边形机构和腕部组件依次铰接；所述叉型反四边形机构分别与第一平行四边形机构和第二平行四边形机构铰接。


2.根据权利要求1所述的四轴工业机器人，其特征在于：所述轴二和轴三包括旋转支座组件、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆、第一三角架、第二三角架、第一驱动装置和第二驱动装置；
所述旋转支座组件与底座组件可转动连接，旋转支座组件通过第一驱动装置与第二连杆的一端连接，并通过第一铰接轴与第一连杆的一端铰接；所述第一连杆和第二连杆的另一端分别通过第二铰接轴和第三铰接轴与第一三角架铰接；所述第三连杆和第四连杆的一端分别通过第四铰接轴和第二铰接轴与第一三角架铰接，第三连杆和第四连杆的另一端分别通过第五铰接轴和第六铰接轴与第二三角架铰接；所述第五连杆的一端通过第五铰接轴与第二三角架铰接，另一端通过第七铰接轴与第六连杆铰接；所述第六连杆远离第五连杆的一端通过第二驱动装置与旋转支座组件连接。


3.根据权利要求2所述的四轴工业机器人，其特征在于：所述第一连杆、第二连杆、第一铰接轴与第一驱动装置连线以及第二铰接轴和第三铰接轴连线形成第一平行四边形机构。


4.根据权利要求2所述的四轴工业机器人，其特征在于：所述第三连杆、第四连杆、第三铰接轴和第四铰接轴连线以及第五铰接轴和第六铰接轴连线形成第二平行四边形机构。


5.根据权利要求2所述的四轴工业机器人，其特征在于：所述第二连杆、第五连杆、第六连杆以及第三铰接轴和第五铰接轴连线形成叉型反四边形机构。


6.根据权利要求2所述的四轴工业机器人，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨兆万，石碧峰，周艳红，吴珩，郑伟胜，朱明，胡云海，
申请(专利权)人：佛山智异科技开发有限公司，佛山智能装备技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东;44