一种多自由度可控摇臂式连杆机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人领域，特别是一种多自由度可控摇臂式连杆机构。
【背景技术】
[0002]串联机器人刚度较低，不能应用于高速、大承载的场合；而并联机器人和传统的串联机器人相比较，具有无累积误差、精度较高、结构紧凑、承载能力大、刚度高且执行机构惯性小等特点，驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好；但是并联机器人的明显缺点是工作空间小和结构复杂。工程上现有的带有局部闭链的操作机如M0T0MAN-K10并没有解决工业机器人存在的问题。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种多自由度可控摇臂式连杆机构，解决传统串联机器人关于所需力矩大，刚度低和工作空间小的缺点。
[0004]本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下:
[0005]一种多自由度可控摇臂式连杆机构，包括立柱、主臂、第一摇臂、第二摇臂、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、连接块、第五连杆和第六连杆，
[0006]所述立柱底端用于连接行走机构，立柱顶端通过第一转动副分别与主臂第一个连接端和第一摇臂第一个连接端连接，第一摇臂第二个连接端通过第二转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四转动副与第二摇臂第二个连接端连接，第二摇臂第一个连接端通过第五转动副与主臂第二个连接端连接，第二摇臂第三个连接端通过第六转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第三转动副与第一摇臂第三个连接端连接，第三连杆一端通过第七转动副与第二摇臂第四个连接端连接，第三连杆另一端通过第八转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端用于连接执行机构；
[0007]所述的连接块一端连接第二固定副，另一端通过第^^一转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十二转动副与主臂的第三个连接端连接。
[0008]本发明的突出优点在于:
[0009]1、由立柱、第五连杆、第六连杆和主臂形成一个执行机构运动控制的子链，提高了机器人的刚度，并且摇臂移动式设计大大提高机器人的工作空间，能避免机构的死点位置，能使机器人的作用范围更大，并且能使机构更好的保持平衡；
[0010]2、电机安装在摇臂关节上，通过四杆机构上的转动副驱动闭环链运动，从而间接驱动末端连杆，使执行机构的活动度和活动空间更大，能减小能动力矩；
[0011 ] 3、电机安装在主臂后面，降低了整个机构的重心，而且可以安装功率较大的电机在机构上，使执行机构可以适应在焊接、喷涂、搬运、装卸、装配、码垛等复杂作业中；
[0012]4、连杆机构与执行机构之间用一个带铰链的连杆连接，使执行器灵活度更高，工作空间比以往的机器人更大，而且带铰链的连杆做成轻杆，可以使整个机构动力性能更好且易于控制，还可以使执行机构在小范围内转动360度周角，使机构能适用于更多场合，精度更高；
[0013]5、连杆做成轻杆，使机构运动惯量小，动力学性能好；
[0014]6、与同类型的机器人机构相比较，相同功率下做的功更多。
【附图说明】
[0015]图1为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构的结构示意图。
[0016]图2为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构的第一摇臂结构示意图。
[0017]图3为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构的第二摇臂结构示意图。
[0018]图4为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构的主臂结构示意图。
[0019]图5为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构的第三连杆结构示意图。
[0020]图6为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构的连接块结构示意图。
[0021]图7为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构应用于焊接作业的工作示意图。
[0022]图8为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构应用于喷涂作业的工作示意图。
[0023]图9为本发明所述一种多自由度可控摇臂式连杆机构应用于搬运作业的工作示意图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图及实施例对本发明的技术方案作进一步说明。
[0025]如图1-图6所示，一种多自由度可控摇臂式连杆机构，包括立柱2、主臂4、第一摇臂3、第二摇臂7、第一连杆5、第二连杆6、第三连杆8、第四连杆9、连接块22、第五连杆12和第六连杆11。
[0026]所述立柱2底端用于连接行走机构1，立柱2顶端通过第一转动副13分别与主臂4第一个连接端和第一摇臂3第一个连接端连接，第一摇臂3第二个连接端通过第二转动副14与第一连杆5 —端连接，第一连杆5另一端通过第四转动副17与第二摇臂7第二个连接端连接，第二摇臂7第一个连接端通过第五转动副16与主臂4第二个连接端连接，第二摇臂7第三个连接端通过第六转动副18与第二连杆6 —端连接，第二连杆6另一端通过第三转动副15与第一摇臂3第三个连接端连接，第三连杆8 一端通过第七转动副19与第二摇臂7第四个连接端连接，第三连杆8另一端通过第八转动副20与第四连杆9 一端连接，第四连杆9另一端用于连接执行机构10。
[0027]所述的连接块22 —端连接第二固定副，另一端通过第十一转动副23与第五连杆12 一端连接，第五连杆12另一端通过第十转动副24与第六连杆11 一端连接，第六连杆11另一端通过第十二转动副25与主臂4的第三个连接端连接。
[0028]所述的主臂4、第二摇杆7、第三连杆8和第四连杆9的旋转由电机驱动。
[0029]如图7-图9所示，将本发明所述的多自由度可控摇臂式连杆机构应用于焊接、喷涂和搬运作业时，只需要将立柱2用第一固定副与行走机构I连接起来，将连接块22用第二固定副与行走机构I连接起来，而第四连杆9的另一端用第九转动副21与用于焊接、喷涂或搬运的执行机构10连接起来即可。当需要其他作业时，只需要将执行机构10更换为相应的执行器即可。
【主权项】
1.一种多自由度可控摇臂式连杆机构，其特征在于，包括立柱、主臂、第一摇臂、第二摇臂、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、连接块、第五连杆和第六连杆， 所述立柱底端用于连接行走机构，立柱顶端通过第一转动副分别与主臂第一个连接端和第一摇臂第一个连接端连接，第一摇臂第二个连接端通过第二转动副与第一连杆一端连接，第一连杆另一端通过第四转动副与第二摇臂第二个连接端连接，第二摇臂第一个连接端通过第五转动副与主臂第二个连接端连接，第二摇臂第三个连接端通过第六转动副与第二连杆一端连接，第二连杆另一端通过第三转动副与第一摇臂第三个连接端连接，第三连杆一端通过第七转动副与第二摇臂第四个连接端连接，第三连杆另一端通过第八转动副与第四连杆一端连接，第四连杆另一端用于连接执行机构； 所述的连接块一端连接第二固定副，另一端通过第十一转动副与第五连杆一端连接，第五连杆另一端通过第十转动副与第六连杆一端连接，第六连杆另一端通过第十二转动副与主臂的第三个连接端连接。
【专利摘要】一种多自由度可控摇臂式连杆机构，立柱与主臂一端和第一摇臂第一个连接端连接，第一摇臂第二个连接端与第一连杆一端连接，第一连杆另一端与第二摇臂第二个连接端连接，第二摇臂第一个连接端与主臂另一端连接，第二摇臂第三个连接端与第二连杆一端连接，第二连杆另一端与第一摇臂第三个连接端连接，第三连杆一端与第二摇臂第四个连接端连接，第三连杆另一端与第四连杆连接；连接块一端通过固定副与行走机构连接，另一端与第五连杆一端连接，第五连杆另一端与第六连杆一端连接，第六连杆另一端与主臂中部连接。本发明具有工作空间大、刚度高、承载能力强和执行精度高的优点。
【IPC分类】B25J9-08, B25J5-00, B25J19-00
【公开号】CN104626200
【申请号】CN201410817710
【发明人】蔡敢为, 范雨, 张 林, 李智杰, 张永文, 李荣康, 朱凯君, 王龙, 王小纯, 李岩舟, 杨旭娟
【申请人】广西大学
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年12月23日