平面多关节型机器人手臂机构制造技术

一种平面多关节型机器人手臂机构，属于工业机器人技术领域。包括驱动单元、基座平台和双伸缩臂组件，所述驱动单元具有至少一个旋转轴——旋转轴内轴，内置旋转轴内轴的基座平台连接在驱动单元的升降机构上，双伸缩臂组件分别通过旋转关节相对于驱动单元的旋转轴线对称安装在基座平台上，旋转轴内轴与双伸缩臂组件的公用驱动连杆固接，所述升降机构的升降轴和旋转轴内轴分别通过电机与驱动单元的控制器连接。本发明专利技术采用七杆并联机构，即可实现双SCARA双臂组件的回转动作，又可实现伸缩动作；驱动单元内的升降机构，实现双SCARA双臂组件的升降运动。结构简单紧凑、结构刚度高、运动灵活可靠、重复定位精度高和可靠性高的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于工业机器人
，特别是涉及一种平面多关节型机器人手臂机构。
技术介绍
随着电子、航天、军事和生物医药等工业的不断发展，现代工业产品和现代科学实验活动要求微型化、精密化、高纯度、高质量和高可靠性，要求半导体元器件在相当高的洁净度环境下加工。用于半导体器件搬运的小型机器人，必须能够适应高洁净度而空间狭小的使用环境，同时满足结构简单紧凑、结构刚度高、运动灵活可靠、重复定位精度高和可靠性高的要求。为了提高工作效率，通常将两组机械手臂安装在同一回转平台上，当一组手臂取片之后，另一组手臂可以放片。目前国内外最常见的用于洁净环境的双手臂搬运机器人主要有双臂独立驱动伸缩型机器人和双臂公用驱动伸缩型机器人。前者的每组手臂的伸缩各需要1个驱动器，每组手臂的回转公用一个驱动器，故共需3个驱动器，后者的两组手臂的伸缩公用1个驱动器，公用一个回转驱动器，共需2个驱动器。Kensington Laboratories 申请的专利US576M44公布了一种双臂独立驱动伸缩的手臂机构。日本Daikin公司的专利US5857^6采用一种双臂伸缩公用一个驱动的机器人，其手臂部分在高度上分为两层， 即大臂和小臂。公用驱动连杆和辅助连杆位于大臂和小臂之间。为了给公用驱动连杆和辅助连杆的运动留空间，大臂和小臂的部分厚度必须减薄，导致大小臂的刚度降低。Hosek Martin申请的专利WO 2008/124108提出采用Watt六杆机构实现两组SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm，选择顺应性装配机器手臂)手臂的伸缩控制，其等腰三角形的公用驱动连杆与SCARA手臂的大臂转轴有明显的重叠区域。为避免运动干涉，公用驱动连杆和辅助连杆只能安装在SCARA手臂大臂上方，为节省空间，通常要求公用驱动连杆和辅助连杆的厚度不超过小臂的厚度，导致刚度降低。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种平面多关节型机器人手臂机构，能够适应空间狭小的使用环境，同时满足结构简单紧凑、运动灵活可靠。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下本专利技术包括驱动单元、基座平台和双伸缩臂组件，所述驱动单元至少具有一个旋转轴， 当具有一个旋转轴——旋转轴内轴时，内置旋转轴内轴的基座平台连接在驱动单元的升降机构上，双伸缩臂组件分别通过旋转关节相对于驱动单元的旋转轴线对称安装在基座平台上，旋转轴内轴与双伸缩臂组件的公用驱动连杆固接，所述升降机构的升降轴和旋转轴内轴分别通过电机与驱动单元的控制器连接。本专利技术的驱动单元具有两个旋转轴时，其两个旋转轴——旋转轴内轴和旋转轴外轴相互套装，内置两旋转轴的基座平台连接在驱动单元的升降机构上，双伸缩臂组件分别通过旋转关节相对于驱动单元的旋转轴线对称安装在基座平台上的旋转轴外轴上，旋转轴内轴与双伸缩臂组件的公用驱动连杆固接，所述升降机构的升降轴、旋转轴外轴和旋转轴内轴分别通过各自独立的电机与驱动单元的控制器连接。本专利技术的驱动单元具有两个旋转轴时，其所述旋转轴内轴的第三电机还可安装在旋转轴外轴上。所述的双伸缩臂组件包括第一 SCARA手臂、第二 SCARA手臂、公用驱动连杆、第一中间连杆和第二中间连杆，所述公用驱动连杆安装在第一 SCARA手臂、第二 SCARA手臂的大臂的下侧，第一 SCARA手臂、第二 SCARA手臂的大臂端分别与第一中间连杆和第二中间连杆的一端铰接，第一中间连杆和第二中间连杆的另一端均与公用驱动连杆铰接。所述的第一 SCARA手臂和第二 SCARA手臂均包括顺次连接的大臂、小臂和末端执行器，所述的第一 SCARA手臂和第二 SCARA手臂的两末端执行器上下叠置，第一、第二 SCARA手臂的大臂和小臂内均安装有同步带和同步带轮，两小臂分别固定在两大臂的第二带轮上，两末端执行器分别固定在两小臂的第四带轮上，第二带轮和第三带轮同轴设置。所述大臂内第一带轮17、 第二带轮19的齿数比为2:1。所述小臂内第三带轮21与第四带轮23之间的齿数比为1:2。本专利技术具有如下优点1.结构简单本专利技术采用一个公用驱动连杆驱动双臂的伸缩，简化了传动结构、通过减少不可靠部件，提高可靠性、降低生产成本。2.结构刚性好本专利技术每组手臂均采用传统的SCARA手臂形式，手臂厚度不受公用驱动杆和辅助连杆厚度的影响，可以保证手臂的刚性。其中驱动连杆的长度的设定，使得驱动连杆的回转运动不与第一大臂和第二大臂产生干涉。本专利技术采用七杆并联机构，即可实现双SCARA双臂组件的回转动作。通过具有至少一个旋转轴的驱动单元，在双SCARA手臂组件的大臂和小臂内设置同步带传动机构，设定相应的齿数比，且两末端执行器上下叠置， 实现双SCARA双臂组件的伸缩动作，并且使两末端执行器的伸缩方向一致。驱动单元内采用升降机构连接基座平台，实现双SCARA双臂组件的升降运动。运动灵活、可靠。3.实用性强本专利技术能够适应空间狭小的高洁净度使用环境，同时满足结构简单紧凑、结构刚度高、运动灵活可靠、重复定位精度高和可靠性高的要求。适用于半导体器件搬运，也适用于其他需要小型机器人的行业和场合。附图说明图1为本专利技术实施例1的立体结构示意图。图2为图1的左右侧手臂均处于缩回工作位置的示意图。图3为图1的左右侧手臂处于一伸一缩工作位置的示意图。图4为图1的驱动单元及第二 SCARA手臂的内部结构示意图。图5为本专利技术实施例2的结构示意图。图6为本专利技术实施例3的结构示意图。图中1.驱动单元，2.基座平台，3.公用驱动连杆，4.第一中间连杆，5.第一大臂，6第一小臂，7.第一末端执行器，8.第二中间连杆，9.第二大臂，10.第二末端执行器，11.第一 SCARA手臂，12.第二 SCARA手臂，13.双伸缩臂组件，14.第一电机，15.第二电机，16.第三服电机，17.第一带轮，18.第一同步带 19.第二带轮20.第二小臂，21.第三带轮，22.第二同步带，23.第四带轮，24.升降轴，25.联动件，26.旋转轴外轴，27.旋转轴内轴，28.控制器，χ.旋转轴线，Xl x8.分别为第一 第八旋转关节。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述。实施例1 如图1-图4所示，本例包括驱动单元1、基座平台2和双伸缩臂组件13， 所述驱动单元1具有相互套装的两个旋转轴一旋转轴内轴27和旋转轴外轴26，内置两旋转轴的基座平台2连接在驱动单元1的升降机构上，双伸缩臂组件13通过第四、第五旋转关节x4、x5相对于驱动单元1的旋转轴线χ对称安装在基座平台2上的旋转轴外轴沈上，旋转轴内轴27与双伸缩臂组件13的公用驱动连杆3固接，所述升降机构的升降轴M、 旋转轴外轴26和旋转轴内轴27分别通过各自独立的电机与驱动单元1的控制器连接。如图2、图3所示，图中黑线部分代表连杆连接线路。本例所述双伸缩臂组件13 包括第一 SCARA手臂11、第二 SCARA手臂12、第一中间连杆4和第二中间连杆8，其中第一 SCARA手臂11、第二 SCARA手臂12均包括顺次连接的大臂、小臂和末端执行器，所述第一大臂5和第二大臂9分别通过第二旋转关节x2和第三旋转关节x3与第一中间连杆4和第二中间连杆8的一端铰接，第一中间连杆4和第二中间连杆8的另一端本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面多关节型机器人手臂机构，包括驱动单元(1)、基座平台(2)和双伸缩臂组件(13)，其特征在于所述驱动单元(1)具有一个旋转轴——旋转轴内轴(27)，内置旋转轴内轴(27)的基座平台(2)连接在驱动单元(1)的升降机构上，双伸缩臂组件(13)分别通过旋转关节相对于驱动单元(1)的旋转轴线(χ)对称安装在基座平台(2)上，旋转轴内轴(27) 与双伸缩臂组件(13)的公用驱动连杆(3)固接，所述升降机构的升降轴(24)和旋转轴内轴 (27)分别通过电机与驱动单元(1)的控制器连接。2.一种平面多关节型机器人手臂机构，包括驱动单元(1)、基座平台(2)和双伸缩臂组件(13)，其特征在于所述驱动单元(1)具有相互套装的两个旋转轴——旋转轴内轴(27) 和旋转轴外轴(26)，内置两旋转轴的基座平台(2)连接在驱动单元(1)的升降机构上，双伸缩臂组件(13)分别通过旋转关节相对于驱动单元(1)的旋转轴线(χ)对称安装在基座平台 (2)上的旋转轴外轴(26)上，旋转轴内轴(27)与双伸缩臂组件(13)的公用驱动连杆(3)固接，所述升降机构的升降轴(24)、旋转轴外轴(26)和旋转轴内轴(27)分别通过各自独立的电机与驱动单元(1)的控制器连接。3.根据权利要求2所述的平面多关节型机器人手臂机构，其特征在于所述旋转轴内轴(27 )的第三电机(16 )安装在旋转轴外轴(26 )上。4.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：曲道奎，王凤利，王金涛，李学威，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：