一种五自由度大工作空间串并混联机器人制造技术

本发明专利技术提供一种五自由度大工作空间串并混联机器人，属于机器人技术领域；包括基座、旋转平台、桁架、连接板、带轮传动装置、动平台、末端转台、末端执行器、五个电机以及并行安装在旋转平台与动平台之间的第一分支、第二分支。所述的第一分支从旋转平台到动平台顺序连接有连杆一、连杆三；所述的第二分支从旋转平台到动平台顺序连接有连杆二、带轮传动装置、连杆四；本发明专利技术采用混联结构实现五自由度运动，结构简单、制造成本低，同时具备高速、高刚度、惯性低和超大工作空间等优势，在物流分拣领域和激光加工领域具有良好的应用前景。和激光加工领域具有良好的应用前景。和激光加工领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度大工作空间串并混联机器人


[0001]本专利技术涉及工业机器人
，尤其涉及一种五自由度大工作空间串并混联机器人。

技术介绍

[0002]目前，我国快递行业处于高速发展阶段，在分拣环节实现自动化是各个快递公司的一致追求，现在分拣领域所采用的自动化设备分为串联机器人和并联机器人，由于串联机器人的电机布置在远离基座的各个转动关节和机械臂上，导致机械臂结构复杂、自重大、惯量高、很难做到高速分拣；并联机器人作为多分支耦合机构，虽然能实现高速高精度运动，但其工作空间有限，难以适应物流分拣流水线的实际作业要求。
[0003]申请号为CN 215785053 U的专利提出了一种采用并联机器人的分拣方案，这种方案由于所提出并联机器人的结构限制，存在着工作空间小的问题，分拣品类有限，工作效果不佳；申请号为C N 216609065U的专利提出了一种SCARA机器人，这种机器人的采用串联结构，机器人的刚度较低，而多个电机布置在机械臂上，靠近机器人末端，使得机器人惯性高，速度不够高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术方案的不足，本专利技术的技术方案提供了一种五自由度大工作空间串并混联机器人。
[0005]本专利技术的技术方案提供的一种五自由度大工作空间串并混联机器人，包括基座、旋转平台、桁架、连接板、带轮传动转置、动平台、末端转台、末端执行器、五个电机以及并行安装在所述旋转平台与所述动平台之间的第一分支、第二分支；所述旋转平台通过转动副一与所述基座连接，由电机一驱动；电机一固连在所述基座上；所述桁架一端与所述旋转平台固连，所述桁架另一端与所述连接板固连；所述转动副一轴线与电机一输出轴共线，方向为竖直方向；
[0006]所述第一分支从所述基座到所述动平台顺序连接有电机三、连杆一，U型叉一、连杆三；所述电机三固连在所述旋转平台上；所述连杆一与所述电机三输出轴固连，与所述连接板通过转动副二连接，与所述U型叉一通过转动副三连接；所述连杆三与所述U型叉一通过转动副四连接，与所述动平台通过转动副十一连接；所述转动副二轴线与所述电机三输出轴共线，与转动副三轴线相互垂直并相交；转动副四与所述连杆三的中心线共线，转动副四与转动副三轴线垂直并相交，转动副四与转动副二轴线相交，转动副十一和转动副四轴线垂直；
[0007]所述第二分支从所述基座到所述动平台顺序连接有电机二、连杆二、带轮传动装置、连杆四；所述带轮传动装置包括U型叉二、U型叉三、带轮一、带轮二、张紧轮、导向轮、转动副七、转动副八、转动副九；所述电机二固连在所述旋转平台上；所述连杆二与所述电机二输出轴固连，与所述U型叉二通过转动副五连接，与所述带轮一固连；所述U型叉二与所述
连接板通过转动副六连接，与所述U型叉三通过转动副七相连；所述导向轮与所述U型叉二通过转动副八相连；所述张紧轮与所述U型叉二通过转动副九相连；所述带轮二与所述U型叉三固连；所述带轮一通过所述导向轮和所述传送带驱动所述带轮二；所述连杆四与所述U型叉三通过转动副十连接，与所述动平台通过转动副十二连接；所述转动副五轴线、转动副轴线、电机一输出轴三者共线；转动副七轴线与转动副六轴线垂直相交；转动副八轴线与转动副六轴线垂直；转动副九与转动副八的轴线垂直；转动副九与转动副六的轴线垂直；转动副十轴线与转动副七轴线垂直相交，与转动副六轴线相交；转动副十轴线与所述连杆四的中心线共线，与转动副十二轴线垂直；所述U型叉一、所述U型叉三、所述连杆三、所述连杆四、所述动平台、转动副二、转动副三、转动副四、转动副六、转动副七、转动副十、转动副十一、转动副十二共同构成平行四边形机构；
[0008]所述末端转台与电机四输出轴固连，与所述动平台通过转动副十三连接；电机五与所述末端转台固连；所述末端执行器与所述末端转台通过转动副十四连接，通过电机五驱动；所述转动副十三轴线与转动副十二轴线垂直；转动副十四轴线与转动副十三轴线垂直相交。
[0009]上述的一种五自由度大工作空间串并混联机器人，其特征在于：所述第二分支从所述基座到所述动平台顺序连接有所述电机二、所述连杆二、锥齿轮传动装置、所述连杆四；所述锥齿轮传动装置包括U型叉四、齿轮箱、锥齿轮一、锥齿轮二、转动副十五；所述齿轮箱与所述连接板通过转动副六连接，与所述U型叉四通过转动副十六连接；所述连杆二与所述齿轮箱通过转动副十五连接，与所述锥齿轮一固连；所述锥齿轮二与所述齿轮箱通过转动副十七连接，与所述U型叉四固连，与所述锥齿轮一相互啮合；所述U型叉四与所述连杆四通过转动副十连接；所述转动副十五的轴线与所述连杆二的中心线共线，与转动副十六和转动副十七的轴线垂直；转动副十六与转动副十七的轴线共线，与转动副十的轴线相互垂直；转动副十和转动副十五轴线相交；
[0010]进一步地，所述第一分支和所述第二分支相对位置为所述第一分支在所述第二分上方替换为所述第一分支在所述第二分下方。
[0011]本专利技术提供的技术方案带来的有益效果是：本专利技术提出一种五自由度大工作空间串并混联机器人，是一种混联结构，能实现三移两转五自由度运动。本机器人相较于串联SCARA机器人的重要优点在于采用桁架结构和闭环结构，有效较低了机械臂自重，同时又具备更高的刚度；不含有移动副，机械运动磨损少；主要电机布置在基座上方使得机器人惯性低更能实现高速运动；相较于并联机器人，工作空间大，更适合大范围的无序分拣作业。
附图说明
[0012]图1是本专利技术实施例1的一种五自由度大工作空间串并混联机器人的整体结构示意图；
[0013]图2是实施例1中带轮传动装置结构示意图；
[0014]图3是本专利技术实施例2的一种五自由度大工作空间串并混联机器人的锥齿轮传动装置结构示意图；
[0015]图4是图3的锥齿轮传动装置内部结构示意图；
[0016]图5是本专利技术实施例3的一种五自由度大工作空间串并混联机器人的整体结构示
意图。
[0017]图中：1
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基座，2
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旋转平台、3
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桁架、4
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连接板、5
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带轮传动装置、6
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动平台、7
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末端转台、8
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末端执行器、M1
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电机一、M2
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电机二、M3
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电机三、M4
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电机四、M5
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电机五、L1
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连杆一、L2
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连杆二、L3
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连杆三、L4
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连杆四、R1
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转动副一、R2
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转动副二、R3
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转动副三、R4
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转动副四、R5
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转动副五、R6
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转动副六、R7
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转动副七、R8
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转动副八、R9
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转动副九、R10
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转动副十本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种五自由度大工作空间串并混联机器人，其特征在于：包括基座、旋转平台、桁架、连接板、带轮传动转置、动平台、末端转台、末端执行器、五个电机以及并行安装在所述旋转平台与所述动平台之间的第一分支、第二分支；所述旋转平台通过转动副一与所述基座连接，由电机一驱动；电机一固连在所述基座上；所述桁架一端与所述旋转平台固连，所述桁架另一端与所述连接板固连；所述转动副一轴线与电机一输出轴共线，方向为竖直方向；所述第一分支从所述基座到所述动平台顺序连接有电机三、连杆一，U型叉一、连杆三；所述电机三固连在所述旋转平台上；所述连杆一与所述电机三输出轴固连，与所述连接板通过转动副二连接，与所述U型叉一通过转动副三连接；所述连杆三与所述U型叉一通过转动副四连接，与所述动平台通过转动副十一连接；所述转动副二轴线与所述电机三输出轴共线，与转动副三轴线相互垂直并相交；转动副四与所述连杆三的中心线共线，转动副四与转动副三轴线垂直并相交，转动副四与转动副二轴线相交，转动副十一和转动副四轴线垂直；所述第二分支从所述基座到所述动平台顺序连接有电机二、连杆二、带轮传动装置、连杆四；所述带轮传动装置包括U型叉二、U型叉三、带轮一、带轮二、张紧轮、导向轮、转动副七、转动副八、转动副九；所述电机二固连在所述旋转平台上；所述连杆二与所述电机二输出轴固连，与所述U型叉二通过转动副五连接，与所述带轮一固连；所述U型叉二与所述连接板通过转动副六连接，与所述U型叉三通过转动副七相连；所述导向轮与所述U型叉二通过转动副八相连；所述张紧轮与所述U型叉二通过转动副九相连；所述带轮二与所述U型叉三固连；所述带轮一通过所述导向轮和所述传送带驱动所述带轮二；所述连杆四与所述U型叉三通过转动副十连接，与所述动平台通过转动副十二连接；所述转动副五轴线、转动副轴线、电...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹文熬，丁华锋，程鹏，任凯，崔俊，陶恒，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：