一种变拓扑包装机器人机构制造技术

一种变拓扑包装机器人机构，由主干机构、封盖机构、传动机构和多自由度铰链机构组成，根据食品包装纸盒棱边成型原理，将棱边等效为杆件，将纸盒各顶角等效为铰链，由一个传动齿轮的转动实现机构的包装成型任务。该包装机器人机构能够变拓扑，一次完成包装作业任务，结构简单，成型稳定可靠，大大减少多工作站、多模块包装机械作业的程序，在提高包装作业效率的同时，满足人们对食品包装形式多变的需求。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及包装机器人设计领域，特别是ー种变拓扑包装机器人机构。
技术介绍
包装机械能够根据产品的类型、产量和精度要求，快速地完成包装作业。就食品的纸盒包装而言，在全球范围内目前仍然采用的是大量的人工作业，人们对食品包装外观多祥化、多层次需求的不断变化，只有人工包装作业才能满足，从而造成食品包装产量的降低，即使有些食品包装采用机械化作业，产量很高，但包装形势单一，并且，大都是通过多个工作站连续的组装操作完成任务，整个作业过程需多模块控制协作完成，机械系统较为复杂。因此，寻求一种既能够满足包装形式多祥性，同时又能进行大批量生产的包装装备，已成为包装机械装备技术革新研究的重要方向。 机构是机器及机器人的骨架和执行器，设计ー种结构简单并能够一次完成固定形状包装作业任务的包装机器人，可大大減少多工作站、多模块包装机械作业的程序，便于更换包装机械结构形式，在提高包装作业效率的同时，满足人们对产品包装形式多变的需求。
技术实现思路
本技术的目的是提供ー种变拓扑包装机器人机构，该机构结构简单并能够快速稳定地一次完成固定形状包装作业任务，将平面纸板形成立体纸盒。本技术通过以下技术方案达到上述目的ー种变拓扑包装机器人机构，由主干机构、封盖机构、传动机构和多自由度铰链机构组成。所述主干机构由底座、第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆、第六侧杆、中心轴、第一侧杆底座铰链、第二侧杆底座铰链、第三侧杆底座铰链、第四侧杆底座铰链、第五侧杆底座铰链和第六侧杆底座铰链组成，第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆的下部分别有第一半虎克铰链连接孔、第二半虎克铰链连接孔、第三半虎克铰链连接孔、第四半虎克铰链连接孔、第五半虎克铰链连接孔和第六半虎克铰链连接孔，上部分别有第一侧杆铰链、第二侧杆铰链、第三侧杆铰链、第四侧杆铰链、第五侧杆铰链和第六侧杆铰链，第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆分别通过第一侧杆底座铰链、第二侧杆底座铰链、第三侧杆底座铰链、第四侧杆底座铰链、第五侧杆底座铰链和第六侧杆底座铰链与底座连接，中心轴固定安装在底座中心，向下伸出。所述封盖机构由封盖机构第一部件、封盖机构第二部件、封盖机构第三部件、封盖机构第四部件、封盖机构第五部件和封盖机构第六部件组成，该六个部件均为相同的部件，均由封盖机构单杆、封盖机构三角形和单杆三角形铰链组成，封盖机构单杆上开有封盖机构第三子链连接孔，封盖机构三角形上开有封盖机构第五子链连接孔，封盖机构单杆通过单杆三角形铰链与封盖机构三角形连接。所述传动机构由传动齿轮、转盘、第一虎克铰链、第二虎克铰链、第三虎克铰链、第四虎克铰链、第五虎克铰链、第六虎克铰链、第一推力杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推カ杆、第五推力杆、第六推力杆、第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链组成，第一推力杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推力杆、第五推力杆和第六推力杆的一端分别安装有第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链，另一端分别通过第一虎克铰链、第二虎克铰链、第三虎克铰链、第四虎克铰链、第五虎克铰链和第六虎克铰链与转盘连接，转盘与传动齿轮同轴固定连接。所述多自由度铰链机构由第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链和第六铰链组成，该六个铰链均为相同的铰链，均由一子链、ニ子链、三子链、四子链、五子链组成，其中二子链和三子链连成一条支链，四子链和五子连连成另一条支链，两条支链在ー子链处连接。所述传动机构的传动齿轮安装在主干机构中心轴向下伸出部分上，可绕中心轴转动，所述第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链的一端分别与所述第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五 连接孔、第四半虎克铰链连接孔、第五半虎克铰链连接孔和第六半虎克铰链连接孔连接，形成六个完整的虎克铰链。所述多自由度铰链机构由第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链和第六铰链组成，第一至第六个铰链的结构相同。所述第一铰链一子链与第一侧杆铰链连接，第一铰链五子链封盖机构第一部第五子链连接孔连接，第一铰链三子链与封盖机构第六部件第三子链连接孔连接。其余五个铰链的连接方式与第一铰链相同。所述变拓扑包装机器人机构的工作原理及过程是在初始状态时，主干机构的底座、第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆、第六侧杆、封盖机构第一部件、封盖机构第二部件、封盖机构第三部件、封盖机构第四部件、封盖机构第五部件和封盖机构第六部件处于同一平面，此时传动机构的转盘处于最大的偏转位置。当所述变拓扑包装机器人机构工作吋，转动传动齿轮，转盘通过第一虎克铰链、第ニ虎克铰链、第三虎克铰链、第四虎克铰链、第五虎克铰链和第六虎克铰链分别推动第一推カ杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推力杆、第五推力杆和第六推力杆，再将动カ分别传到第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆上，侧杆绕侧杆铰链旋转，由平躺状态转为收拢状态，当转盘转至最小偏转位置吋，侧杆达到最大收拢状态，此时每ー侧杆均与底座平面垂直，这个过程使封盖机构实现封盖机构单杆与封盖机构三角形ー侧边重叠，形成一个新的三角形；随后，驱动多自由度铰链机构第一铰链ニ子链、第一铰链四子链、第二铰链ニ子链、第二铰链四子链、第三铰链ニ子链、第三铰链四子链、第四铰链ニ子链、第四铰链四子链、第五铰链ニ子链、第五铰链四子链、第六铰链ニ子链和第六铰链四子链，使封盖机构第一部件、封盖机构第二部件、封盖机构第三部件、封盖机构第四部件、封盖机构第五部件和封盖机构第六部件由与侧杆同平面转为向内收拢状态，并最終完全封盖顶部。所述底座形状为正六边形，所述六个虎克铰链连接转盘呈中心对称分布，相邻间隔均为60°。本技术的突出优点在于I、本技术结合食品包装纸盒棱边成型原理，将棱边等效为杆件，将纸盒各顶角等效为铰链，进行创新设计，能够实现拓扑变换，由一个传动齿轮的转动即可实现纸板拓扑变换，成型稳定可靠，与现有的纸盒包装机器人机构相比，具有较好的成型性。2、结构简单并能够一次完成包装作业任务，大大减少多工作站、多模块包装机械作业的程序，在提高包装作业效率的同时，满足人们对产品包装形式多变的需求。3、所述传动机构的六根推力杆长度可调，使得安装和维护更为方便。附图说明图I为本技术所述变拓扑包装机器人机构的结构示意图。图2为本技术所述主干机构的结构示意图。图3为本技术所述封盖机构的结构示意图。图4为本技术所述封盖机构单杆与封盖机构三角形一边重叠工作状态示意图。图5为本技术所述传动机构结构示意图。图6为本技术所述封盖机构第六部件结构示意图。图7为本技术所述多自由度铰链机构第一种工作状态结构示意图。图8为本技术所述多自由度铰链机构第二种工作状结构态示意图。图9为本技术所述变拓扑包装机器人机构初始状态俯视结构示意图。图10为本技术所述变拓扑包装机器人机构初始状态主视结构示意图。图11为本技术所述变拓扑包装机器人机构第一种工作状态结构示意图。图12为本技术所述变拓扑包装机器人机构第二种本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种变拓扑包装机器人机构，其特征是，该机构由主干机构、封盖机构、传动机构和多自由度铰链机构组成，所述主干机构由底座、第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆、第六侧杆、中心轴、第一侧杆底座铰链、第二侧杆底座铰链、第三侧杆底座铰链、第四侧杆底座铰链、第五侧杆底座铰链和第六侧杆底座铰链组成，第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆的下部分别有第一半虎克铰链连接孔、第二半虎克铰链连接孔、第三半虎克铰链连接孔、第四半虎克铰链连接孔、第五半虎克铰链连接孔和第六半虎克铰链连接孔，上部分别有第一侧杆铰链、第二侧杆铰链、第三侧杆铰链、第四侧杆铰链、第五侧杆铰链和第六侧杆铰链，第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆分别通过第一侧杆底座铰链、第二侧杆底座铰链、第三侧杆底座铰链、第四侧杆底座铰链、第五侧杆底座铰链和第六侧杆底座铰链与底座连接，中心轴固定安装在底座中心，向下伸出；所述封盖机构由封盖机构第一部件、封盖机构第二部件、封盖机构第三部件、封盖机构第四部件、封盖机构第五部件和封盖机构第六部件组成，该六个部件均为相同的部件，均由封盖机构单杆、封盖机构三角形和单杆三角形铰链组成，封盖机构单杆上开有封盖机构第三子链连接孔，封盖机构三角形上开有封盖机构第五子链连接孔，封盖机构单杆通过单杆三角形铰链与封盖机构三角形连接；所述传动机构由传动齿轮、转盘、第一虎克铰链、第二虎克铰链、第三虎克铰链、第四虎克铰链、第五虎克铰链、第六虎克铰链、第一推力杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推力杆、第五推力杆、第六推力杆、第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链组成，第一推力杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推力杆、第五推力杆和第六推力杆的一端分别安装有第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链，另一端分 别通过第一虎克铰链、第二虎克铰链、第三虎克铰链、第四虎克铰链、第五虎克铰链和第六虎克铰链与转盘连接，转盘与传动齿轮同轴固定连接；所述多自由度铰链机构由第一铰链、第二铰链、第三铰链、第四铰链、第五铰链和第六铰链组成，该六个铰链均为相同的铰链，均由一子链、二子链、三子链、四子链、五子链组成，其中二子链和三子链连成一条支链，四子链和五子连连成另一条支链，两条支链在一子链处连接；所述传动机构的传动齿轮安装在主干机构中心轴向下伸出部分上，所述第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链的一端分别与所述第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆下部的第一半虎克铰链连接孔、第二半虎克铰链连接孔、第三半虎克铰链连接孔、第四半虎克铰链连接孔、第五半虎克铰链连接孔和第六半虎克铰链连接孔连接，形成六个完整的虎克铰链；所述多自由度铰链机构的第一铰链一子链、第二铰链一子链、第三铰链一子链、第四铰链一子链、第五铰链一子链和第六铰链一子链分别与主干机构上第一侧杆铰链、第二侧杆铰链、第三侧杆铰链、第四侧杆铰链、第五侧杆铰链和第六侧杆铰链连接，第一铰链五子链、第二铰链五子链、第三铰链五子链、第四铰链五子链、第五铰链五子链和第六铰链五子链分别与封盖机构第一部件第五子链连接孔、封盖机构第二部件第五子链连接孔、封盖机构第三部件第五子链连接孔、封盖机构第四部件第五子链连接孔、封盖机构第五部件第五子链连接孔和封盖机构第六部件第五子链连接孔连接，第一铰链三子链、第二铰链三子链、第三铰链三子链、第四铰链三子链、第五铰链三子链和第六铰链三子链分别与封盖机构第六部件第三子链连接孔、封盖机构第一部件第三子链连接孔、封盖机构第二部件第三子链连接孔、封盖机构第三部件第三子链连接孔、封盖机构第四部件第三子链连接孔和封盖机构第五部件第三子链连接孔连接。...

【技术特征摘要】
1.一种变拓扑包装机器人机构，其特征是，该机构由主干机构、封盖机构、传动机构和多自由度铰链机构组成， 所述主干机构由底座、第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆、第六侧杆、中心轴、第一侧杆底座铰链、第二侧杆底座铰链、第三侧杆底座铰链、第四侧杆底座铰链、第五侧杆底座铰链和第六侧杆底座铰链组成，第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆的下 部分别有第一半虎克铰链连接孔、第二半虎克铰链连接孔、第三半虎克铰链连接孔、第四半虎克铰链连接孔、第五半虎克铰链连接孔和第六半虎克铰链连接孔，上部分别有第一侧杆铰链、第二侧杆铰链、第三侧杆铰链、第四侧杆铰链、第五侧杆铰链和第六侧杆铰链，第一侧杆、第二侧杆、第三侧杆、第四侧杆、第五侧杆和第六侧杆分别通过第一侧杆底座铰链、第二侧杆底座铰链、第三侧杆底座铰链、第四侧杆底座铰链、第五侧杆底座铰链和第六侧杆底座铰链与底座连接，中心轴固定安装在底座中心，向下伸出； 所述封盖机构由封盖机构第一部件、封盖机构第二部件、封盖机构第三部件、封盖机构第四部件、封盖机构第五部件和封盖机构第六部件组成，该六个部件均为相同的部件，均由封盖机构单杆、封盖机构三角形和单杆三角形铰链组成，封盖机构单杆上开有封盖机构第三子链连接孔，封盖机构三角形上开有封盖机构第五子链连接孔，封盖机构单杆通过单杆三角形铰链与封盖机构三角形连接； 所述传动机构由传动齿轮、转盘、第一虎克铰链、第二虎克铰链、第三虎克铰链、第四虎克铰链、第五虎克铰链、第六虎克铰链、第一推力杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推力杆、第五推力杆、第六推力杆、第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链组成，第一推力杆、第二推力杆、第三推力杆、第四推力杆、第五推力杆和第六推力杆的一端分别安装有第一半虎克铰链、第二半虎克铰链、第三半虎克铰链、第四半虎克铰链、第五半虎克铰链和第六半虎克铰链，另一端分别通过第一虎克铰链、第二虎克...

【专利技术属性】
技术研发人员：王汝贵，宾凯，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：实用新型
国别省市：