CN105710870A - 一种四自由度水平关节机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种四自由度水平关节机器人，包括置于地面机架、设置在所述机架上的机械臂升降装置、大臂旋转装置、前臂旋转装置和夹具旋转装置；所述机械臂升降装置在所述机架上上下运动；所述大臂旋转装置一端与所述机械臂升降装置固定，并绕与所述机械臂升降装置的固定位置转动，另一端与所述前臂旋转装置转动配合；所述夹具旋转装置安装在所述前臂旋转装置的末端，其上设有用于抓取物品并可转动的夹具。本发明一种用于搬运的四自由度水平关节机器人可以实现物品在机器人工作空间内的垂直和水平搬运，并且可以在夹具连接法兰上安装不同夹具实现搬运、码垛等操作，大大提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及包装机械技术领域，具体涉及一种四自由度水平关节机器人。
背景技术
在包装机械技术领域，包装搬运设备是将被包装物或者包装物按照一定的要求进行转移搬运。经常涉及到对成品的桶(瓶)进行装箱，以及对成品包装物进行码垛，还会涉及到在码垛过程中隔板等物品搬运放置等。传统上是由人工进行此种操作，此种方式劳动强度大、占用人员多，生产效率低下。或者是由专用机械或者工业机器人配合夹具完成操作，但此种方式设备成本高，调整难度大和维护复杂等缺陷。
近年来市场上也逐渐出现了的用于搬运操作的机械臂，但是这些用于搬运的机械臂一般都是专门针对某种包装物进行开发的，专机专用，无法通过更换夹具等实现功能的改变，通用性比较差；或者自由度比较少，可以覆盖的工作空间有限，只能完成简单的任务。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本低廉、结构简单、使用维护方便和有一定通用性的四自由度水平关节机器人。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种四自由度水平关节机器人，包括置于地面机架、设置在所述机架上的机械臂升降装置、大臂旋转装置、前臂旋转装置和夹具旋转装置；
所述机械臂升降装置在所述机架上上下运动；所述大臂旋转装置一端与所述机械臂升降装置固定，并绕与所述机械臂升降装置的固定位置转动，另一端与所述前臂旋转装置转动配合；所述夹具旋转装置安装在所述前臂旋转装置的末端，其上设有用于抓取物品并可转动的夹具。
所述机械臂升降装置包括支承轴、上同步带轮、下同步带轮、同步带、机械臂安装板、联轴器、配重和升降伺服电机；所述上同步带轮和下同步带轮分别在机架上端和下端水平设置，由支承轴通过轴承支撑，上同步带轮和下同步带轮通过2条同步带与机械臂安装板和配重相连接组成闭环缠绕；所述伺服电机通过联轴器与安装有下同步带轮的支承轴相连接。
所述大臂旋转装置安装在所述机械臂安装板上，其中包括大臂旋转伺服电机、电机支架、联轴器、转轴、机器人大臂、大臂支架；所述大臂旋转伺服电机安装在电机支架上端；所述机器人大臂安装在大臂支架中间，转轴与机器人大臂固定安装，穿过机器人大臂臂体支架后通过联轴器与所述大臂旋转伺服电机相连接。
所述前臂旋转装置安装在所述机器人大臂上，其中包括前臂旋转伺服电机、前臂支承轴承、前臂支架、机器人前臂；所述前臂旋转伺服电机安装在前臂支架上端，通过过渡连接件与机器人前臂上端面连接，前臂支承轴承安装在前臂支架下端，通过过渡连接件与机器人前臂下端面连接。
所述夹具旋转装置安装在所述机器人前臂上，其中包括夹具旋转伺服电机和夹具安装法兰；所述夹具旋转伺服电机安装于前臂的末端，夹具连接法兰与旋转伺服电机输出法兰相连接，并与机器人夹具相连接。
所述机械臂升降装置还包括导轨、滚轮和滚轮安装支架；滚轮安装在滚轮安装支架上；滚轮安装支架与所述机械臂安装板相连接；导轨与所述机架相连接；滚轮在导轨两侧往复滚动。
所述大臂旋转伺服电机通过联轴器与大臂转轴同轴连接。
所述前臂旋转伺服电机安装在前臂支架上端，通过过渡连接件与机器人前臂上端面连接，前臂支承轴承安装在前臂支架下端，通过过渡连接件与机器人前臂下端面连接。
本发明的有益效果：本发明一种用于搬运的四自由度水平关节机器人可以实现物品在机器人工作空间内的垂直和水平搬运，并且可以在夹具连接法兰上安装不同夹具实现搬运、码垛等操作，大大提高了生产效率。
附图说明
图1是本发明一种四自由度水平关节机器人的正面结构示意；
图2是本发明一种四自由度水平关节机器人的侧面结构示意；
图3是图2中I区域的局部放大图；
图4是图3中A-A向剖视图。
图中：1.机架；2.上同步带轮；3.上支承轴；4.升降导轨；5.机械臂安装板；6.下支承轴；7.下同步带轮；8.联轴器；9.升降伺服电机；10.滚轮安装支架；11.大臂旋转伺服电机；12.电机支架；13.联轴器；14.大臂支架；15.大臂转轴；16.大臂臂体；17.前臂支架；18.前臂旋转伺服电机；19.前臂臂体；20.夹具旋转伺服电机；21.夹具安装法兰；22.同步带；23.配重；24.滚轮。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细描述：
如图1至4所示，本发明一种四自由度水平关节机器人，包括：置于地面的机架1，设置在所述机架1上的机械臂升降装置、大臂旋转装置、前臂旋转装置和夹具旋转装置。
所述机械臂升降装置包括2根沿所述机架1竖向垂直于地面设置的升降导轨4，沿着每个升降导轨4滚动的滚轮24，滚轮24安装在滚轮安装支架10上，4个滚轮安装支架10分别固定在机械臂安装板5侧面；
上同步带轮2在机架上端水平设置，由上支承轴3通过轴承支撑，下同步带轮7在机架下端水平设置，由下支承轴6通过轴承支撑，2条同步带22缠绕于上同步带轮2和下同步带轮7通过与机械臂安装板5和配重23相连接组成闭环缠绕；所述升降伺服电机9通过联轴器8与安装下同步带轮7的下支承轴6相连接；
所述大臂旋转装置安装在所述机械臂安装板5上，其包括大臂旋转伺服电机11、电机支架12、联轴器13、转轴15、机器人大臂16、大臂支架14；所述大臂旋转伺服电机11安装在电机支架12上端；所述机器人大臂16安装在大臂支架14中间，转轴15与机器人大臂16固定安装，穿过机器人大臂支架14后通过联轴器13与所述大臂旋转伺服电机11相连接；
所述前臂旋转装置安装在所述机器人大臂16上，其中包括前臂旋转伺服电机18、前臂支承轴承、前臂支架17、机器人前臂19；所述前臂旋转伺服电机18安装在前臂支架17上端，通过过渡连接件与机器人前臂19上端面连接，前臂支承轴承安装在前臂支架下端，通过过渡连接件与机器人前臂19下端面连接；
所述夹具旋转装置安装在所述机器人前臂19上，其中包括夹具旋转伺服电机21和夹具安装法兰20；所述夹具旋转伺服电机21安装于机器人前臂19的末端，夹具连接法兰20与旋转伺服电机21输出法兰相连接，并与机器人夹具相连接。
本发明提供的一种四自由度水平关节机器人的工作过程如下：
当有物品需要搬运时，升降伺服电机9运转，带动下同步带轮7转动并驱动同步带17运动，带动机械臂安装板和安装在其上的机械臂旋转装置上下运动；同时大臂旋转伺服电机11、前臂旋转伺服电机18按照控制要求运转，夹具旋转装置运动到被抓取物品正上方，夹具旋转伺服电机21旋转，驱动夹具转动实现需要的姿态和位置，进行抓取操作。
Claims (8)
1.一种四自由度水平关节机器人，其特征在于：包括置于地面机架、设置在所述机架上的机械臂升降装置、大臂旋转装置、前臂旋转装置和夹具旋转装置；
所述机械臂升降装置在所述机架上上下运动；所述大臂旋转装置一端与所述机械臂升降装置固定，并绕与所述机械臂升降装置的固定位置转动，另一端与所述前臂旋转装置转动配合；所述夹具旋转装置安装在所述前臂旋转装置的末端，其上设有用于抓取物品并可转动的夹具。
2.如权利要求1所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述机械臂升降装置包括支承轴、上同步带轮、下同步带轮、同步带、机械臂安装板、联轴器、配重和升降伺服电机；所述上同步带轮和下同步带轮分别在机架上端和下端水平设置，由支承轴通过轴承支撑，上同步带轮和下同步带轮通过2条同步带与机械臂安装板和配重相连接组成闭环缠绕；所述伺服电机通过联轴器与安装有下同步带轮的支承轴相连接。
3.如权利要求1所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述大臂旋转装置安装在所述机械臂安装板上，其中包括大臂旋转伺服电机、电机支架、联轴器、转轴、机器人大臂、大臂支架；所述大臂旋转伺服电机安装在电机支架上端；所述机器人大臂安装在大臂支架中间，转轴与机器人大臂固定安装，穿过机器人大臂臂体支架后通过联轴器与所述大臂旋转伺服电机相连接。
4.如权利要求1所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述前臂旋转装置安装在所述机器人大臂上，其中包括前臂旋转伺服电机、前臂支承轴承、前臂支架、机器人前臂；所述前臂旋转伺服电机安装在前臂支架上端，通过过渡连接件与机器人前臂上端面连接，前臂支承轴承安装在前臂支架下端，通过过渡连接件与机器人前臂下端面连接。
5.如权利要求1所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述夹具旋转装置安装在所述机器人前臂上，其中包括夹具旋转伺服电机和夹具安装法兰；所述夹具旋转伺服电机安装于前臂的末端，夹具连接法兰与旋转伺服电机输出法兰相连接，并与机器人夹具相连接。
6.如权利要求2所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述机械臂升降装置还包括导轨、滚轮和滚轮安装支架；滚轮安装在滚轮安装支架上；滚轮安装支架与所述机械臂安装板相连接；导轨与所述机架相连接；滚轮在导轨两侧往复滚动。
7.如权利要求3所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述大臂旋转伺服电机通过联轴器与大臂转轴同轴连接。
8.如权利要求4所述的四自由度水平关节机器人，其特征在于：所述前臂旋转伺服电机安装在前臂支架上端，通过过渡连接件与机器人前臂上端面连接，前臂支承轴承安装在前臂支架下端，通过过渡连接件与机器人前臂下端面连接。
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