一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统技术方案

本实用新型专利技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统涉及一种物料转运系统。其目的是为了提供一种结构紧凑、运行速度快、精度高、人工成本低的基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统。本实用新型专利技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统包括依次连接的底座、大臂、小臂、手腕和抓手五部分结构，大臂与底座、小臂和大臂之间通过旋转关节活动连接，旋转关节能够带动各个结构转动，手腕部分具有旋转和升降两个自由度，所述抓手结构包括法兰、夹指气缸和夹指，所述夹指气缸的气缸杆连接夹指。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统
本技术涉及物料转运
，特别是涉及一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统。
技术介绍
在金属成型机床和精雕机的加工零件的过程中，对于作业内容相对单一、生产节拍较快的工序，采用传统的人工上下料的方式很难满足快速且准确的生产要求。传统的工业机械臂具有重量较重、体积较大、价格昂贵、使用方法较复杂等缺点，不适合参与上述工序的加工。如何设计传统工业机械臂的高效替代品是企业生产过程中急需解决的技术问题。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、运行速度快、精度高、人工成本低的基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，包括依次连接的底座、大臂、小臂、手腕和抓手五部分结构，大臂与底座、小臂和大臂之间通过旋转关节活动连接，旋转关节能够带动各个结构转动，手腕部分具有旋转和升降两个自由度，所述抓手结构包括法兰、夹指气缸和夹指，所述夹指气缸的气缸杆连接夹指。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述各个旋转关节转动的动力由伺服电机提供，伺服电机通过谐波减速器传动后连接连杆，连杆带动旋转关节转动。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述手腕结构包括滚珠丝杠、花键轴、花键螺母和谐波减速器。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中大臂中的三轴伺服电机与三轴主动同步带轮直连，滚珠丝杠螺母与三轴从动同步带轮固连，通过皮带传动驱动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠螺母与连接板连接，连接板与花键轴连接，所述抓手安装在花键轴的最下端。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述滚珠丝杠两端装有限位块。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中小臂中的四轴伺服电机与四轴主动同步带轮直连，通过皮带传动驱动四轴从动同步带轮旋转，四轴从动同步带轮与四轴谐波减速器直连，滚珠花键螺母与减速器输出端直连。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述夹指气缸的动力由气路管道中的空气提供，气源与小臂上的气管接头连接，气管接头内部通过气路管道与夹指气缸相连。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述气路管道上安装有电磁阀。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述夹指根据工件的外形进行仿形设计。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其中所述底座结构和小臂结构之间设置有管线包。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统与现有技术不同之处在于，本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统通过对四个转动关节及末端抓手夹爪的控制，实现机床加工过程中的自动化上、下料。相比传统的人工上下料，具有速度快、位置精准、抗干扰能力强等特点，提高了生产效率，同时降低了生产的人力成本。相比一般工业机器人，本系统具有速度快、体积小、精度高的特点，非常适合应用于空间狭小且要求高节拍运行的场景。下面结合附图对本技术的一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统作进一步说明。附图说明图1为本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统的结构示意图；图2为本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统的剖视图；图3为图2中A处的局部放大图；图中标记示意为：1-底座；2-大臂；3-小臂；4-抓手；5-手腕；6-气管接头；7-管线包；11-三轴伺服电机；12-三轴主动同步带轮；13-四轴伺服电机；14-四轴主动同步带轮；15-滚珠丝杠螺母；16-连接板；17-花键轴；18-三轴从动同步带轮；19-四轴从动同步带轮；20-四轴谐波减速器；21-滚珠花键螺母；22、23-夹指；24-工件。具体实施方式以下实施例用于说明本技术，但不用来限制本技术的范围。如图1所示，本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统包括依次连接的底座1、大臂2、小臂3、手腕5和抓手4五部分结构，大臂与底座、小臂和大臂之间通过旋转关节活动连接。旋转关节可以带动各个结构转动。各个旋转关节转动的动力由伺服电机提供，伺服电机通过谐波减速器传动后连接连杆，连杆带动旋转关节转动。采用伺服电机和谐波减速器可以实现对各结构位置的精确控制，降低整体结构的体积和重量，提高传动精度。大臂2和小臂3上的旋转关节可以带动大臂2和小臂3转动，通过大臂2和小臂3的旋转实现对手腕5的位置控制。手腕5部分具有旋转和升降两个自由度，用以实现对末端抓手4旋转和升降的控制。手腕5具有绕大臂2中的三轴升降和绕小臂3中的四轴旋转两个自由度。如图2和图3所示，三轴伺服电机11与三轴主动同步带轮12直连，滚珠丝杠螺母15与三轴从动同步带轮18固连，通过皮带传动驱动滚珠丝杠旋转。滚珠丝杠螺母15与连接板16连接，连接板16与花键轴17连接，滚珠丝杠螺母15的上下运动带动花键轴17上下运动，进而控制抓手4的的上升和下降。抓手4安装在花键轴17的最下端。抓手4由夹指气缸和夹指22、23组成，夹指上夹取有工件24。四轴伺服电机13与四轴主动同步带轮14直连，通过皮带传动驱动四轴从动同步带轮19旋转。四轴从动同步带轮19与四轴谐波减速器20直连，滚珠花键螺母21与四轴谐波减速器20输出端直连。这样通过四轴伺服电机13旋转驱动滚珠花键轴旋转从而带动末端抓手4旋转。滚珠丝杠两端装有限位块，防止花键轴上下运动时超限造成损坏。抓手4结构包括法兰、夹指气缸和夹指。夹指气缸的气缸杆连接夹指。夹指气缸的动力由气路管道中的空气提供，气源与小臂3上的气管接头6连接，气管接头6内部通过气路管道与夹指气缸相连。气路上安装有电磁阀，电磁阀用于控制夹指气缸的供气状态。夹指根据工件的外形进行仿形设计，抓取定位精度高。底座1结构和小臂3结构之间设置有管线包7，管线包7可以将系统内的线缆统一整理起来，简化外围设备，减少外部管线。本技术一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统在转运物料时，通过控制器和伺服电机驱动器控制机器人各关节的伺服电机驱动各连杆运动，从而实现对末端抓手4运动轨迹的控制。机器人控制系统接收到来自机床控制器发出的运动开始信号后，开始控制机器人各关节运动，从而驱动末端抓手4运动到取料位置。通过电磁阀控制抓手4气缸上夹指的张开和合拢以抓取和放下目标工件。完成抓取工件后，机器人各关节按设定好的轨迹程序将工件转运到下料位，到位后夹指气缸打开，将工件放置到机床上的工件加工位。放件到位后，机器人撤离至安全区后准备进行下一次抓取。机床或精雕机的控制系统接收到工件放置到位和机器人已撤离的信号后，开始对工件进行加工。加工完成后，机床控制系统将完成信号传输给机器人，机器人运动至取件位，夹指合拢抓取工件，抓取完成后机器人本体带动夹爪移动至下料位放本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其特征在于：包括依次连接的底座、大臂、小臂、手腕和抓手五部分结构，大臂与底座、小臂和大臂之间通过旋转关节活动连接，旋转关节能够带动各个结构转动，手腕部分具有旋转和升降两个自由度，所述抓手结构包括法兰、夹指气缸和夹指，所述夹指气缸的气缸杆连接夹指。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其特征在于：包括依次连接的底座、大臂、小臂、手腕和抓手五部分结构，大臂与底座、小臂和大臂之间通过旋转关节活动连接，旋转关节能够带动各个结构转动，手腕部分具有旋转和升降两个自由度，所述抓手结构包括法兰、夹指气缸和夹指，所述夹指气缸的气缸杆连接夹指。


2.根据权利要求1所述的一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其特征在于：所述各个旋转关节转动的动力由伺服电机提供，伺服电机通过谐波减速器传动后连接连杆，连杆带动旋转关节转动。


3.根据权利要求1所述的一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其特征在于：所述手腕结构包括滚珠丝杠、花键轴、花键螺母和谐波减速器。


4.根据权利要求3所述的一种基于四自由度平面机器人的机床物料转运系统，其特征在于：大臂中的三轴伺服电机与三轴主动同步带轮直连，滚珠丝杠螺母与三轴从动同步带轮固连，通过皮带传动驱动滚珠丝杠旋转，滚珠丝杠螺母与连接板连接，连接板与花键轴连接，所述抓手安装在花键轴的最下端。


5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄丽洁，庹华，韩峰涛，张雷，梁浩，高恒瑞，孙晨光，
申请(专利权)人：珞石北京科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11