本发明属于工业用机器人技术领域，涉及一种双臂玻璃基板搬运机器人。其特征是包括Z轴I、θ轴II、R1轴III、R2轴IV、R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI，具有四个自由度，可实现Z轴升降运动、θ轴旋转运动和R1轴、R2轴直线伸缩运动；各轴运动相互独立，θ轴和R轴采用谐波减速器减速，提高了定位精度；R1轴末端执行器V和R2轴末端执行器VI采用真空夹持技术，其运动中心线位于同一垂直平面内，提高了传输效率。本发明具有结构紧凑、控制容易、运行平稳、运动惯量小、定位精度和传输效率高等特点。
1.一种双臂玻璃基板搬运机器人，包括Z轴(I)、θ轴(II)、R1轴(III)、R2轴(IV)、R1轴末端执行器(V)及R2轴末端执行器(VI)，具有四个自由度，Z轴(I)为升降机构，θ轴(II)为旋转机构，R1轴(III)和R2轴(IV)均为直线伸缩机构，安装在Z轴(I)的升降平台(6)上；升降平台(6)上方设旋转平台(24)，R1轴(III)和R2轴(IV)安装在旋转平台(24)上；其特征在于：Z轴(I)包括升降电机(5)、传动机构(2、3、4)、滚珠丝杠副(8、9)、两组直线导轨副(11、12)、螺母座(7)、滑块座(13)及升降平台(6)；两组直线导轨垂直固定在左侧板(16)、后侧板(15)上，滚珠丝杠(9)通过丝杠支架(1)垂直固定在上顶板(10)、下底板(14)间，且与两组直线导轨(11、12)形成等腰梯形；升降电机(5)通过传动机构与滚珠丝杠(9)相连，丝杠螺母(8)、导轨滑块(12)分别通过螺母座(7)、滑块座(13)与升降平台(6)相连；
θ轴(II)包括旋转电机(18)、θ轴谐波减速器(19)、内轴(21)、外轴(20)、外筒(22)和旋转平台(24)；外筒(22)固定在升降平台(6)上，外轴(20)固定在外筒(22)上，θ轴谐波减速器(19)与旋转电机(18)固定在外轴(20)上，内轴(21)通过一对正装的圆锥滚子轴承与外轴(20)相连，旋转平台(24)固定在内轴(21)上，旋转电机(18)输出轴通过θ轴谐波减速器(19)与内轴(21)相连；
R1轴(III)和R2轴(IV)结构相同，均包括驱动电机(31)、谐波减速器(23)、谐波减速器座(30)、中心轴(29)、轴承连接板(28)、大臂(25)和小臂(27)；谐波减速器座(30)固定在旋转平台(24)上，驱动电机(31)与谐波减速器(23)轮固定在谐波减速器座(30)上，中心轴(29)通过一对深沟球轴承与谐波减速器座(30)相连，大臂(25)固定在中心轴(29)上，且大臂(25)通过轴承连接板(28)、交叉滚子轴承与旋转平台(24)相连；大臂(25)通过一级行星轮系(32)与小臂(27)相连，小臂(27)设有二级行星轮系(33)；
R1轴末端执行器(V)与R2轴末端执行器(VI)结构相同，包括放大器(34)、过渡板(26)、气路盖板(36)、真空吸盘(37)、执行器体(35)、传感器线盖板(38)、导杆(39)和防撞块(40)；放大器(34)经执行器体(35)、过渡板(26)与R1轴(III)相连，气路盖板(36)、真空吸盘(37)和传感器线盖板(38)固定在执行器体(35)上，防撞块(40)经导杆(39)与执行器体(35)相连。
2.根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于：R1轴末端执行器(V)与R2轴末端执行器(VI)的运动中心线位于同一垂直面内。
3.根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于：θ轴(II)、R1轴(III)、R2轴(IV)、R1轴末端执行器(V)和R2轴末端执行器(VI)内设有气动管路和电气线路走廊。
4.根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于：R1轴末端执行器(V)和R2轴末端执行器(VI)采用真空吸盘(37)搬运玻璃基板。
5.根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于：Z轴(I)、θ轴(II)、R1轴(III)和R2轴(IV)相互独立，单独或同时运动。
6.根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于：Z轴(I)、θ轴(II)、R1轴(III)和R2轴(IV)内设有行程开关。
7.根据权利要求1所述的一种双臂玻璃基板搬运机器人，其特征在于：R1轴(III)、R2轴(IV)、R1轴末端执行器(V)和R2轴末端执行器(VI)采用轻硬质合金材料。
一种双臂玻璃基板搬运机器人
技术领域
[0001] 本发明属于工业用机器人技术领域，涉及一种双臂玻璃基板搬运机器人，具体涉及一种含有两只手臂的、具有四个自由度的圆柱坐标型机器人。
背景技术
[0002] 随着平板显示产业的不断发展，其关键基础材料——玻璃基板不仅要具有较强的抗强酸、强碱和抗高温的能力，还要求具有较高的表面平整度、平面起伏度和较高的生产传输效率，同时由于平板显示产业的加工模块布局紧凑，可利用空间小，因此要求玻璃基板搬运机器人具有结构紧凑、运动平稳、洁净度高、定位精度高、占地面积小、工作空间大等特点。
[0003] 在现有的技术中，对玻璃基板自动化传输设备，特别是对玻璃基板搬运机器人的研究相对较少。专利名称：玻璃基片装载架传动机构，公开号为CN1840492A，其特征是针对玻璃基板特殊的装载架而设计，有效的解决了掉片和炸片的问题，但该专利需要太多的辅助设备辅助其工作，缺少灵活性。专利名称：一种平面多关节机器人，公开号为CN101176993A，是一种双臂工业用机器人，其特征是具有四个自由度，重复定位精度高，但由于该专利双臂运动的耦合性和末端执行器的反向性，使得该专利的传输效率受到限制。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种具有Z轴升降运动、θ轴旋转运动和R1轴、R2轴直线伸缩运动四个自由度的双臂玻璃基板搬运机器人。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
[0006] 本发明所述的双臂玻璃基板搬运机器人，包括Z轴、θ轴、R1轴、R2轴、R1轴末端执行器及R2轴末端执行器。Z轴为升降机构，θ轴为旋转机构，R1轴、R2轴为直线伸缩机构，其上分别配有R1轴末端执行器和R2轴末端执行器。机器人整体安装在Z轴的升降平台上，升降平台上方设旋转平台，R1轴、R2轴部整体安装在旋转平台上。Z轴、θ轴、R1轴和R2轴运动相互独立，单独或同时运动，其共同作用可完成玻璃基板的快速、平稳、洁净传输。
[0007] 所述Z轴部件包括升降电机、传动机构、滚珠丝杠副、两组直线导轨副、螺母座、滑块座及升降平台；两组直线导轨垂直固定在左侧板、后侧板上，起导向作用；滚珠丝杠通过丝杠支架垂直固定在上底板、下底板间，且与两组直线导轨形成等腰梯形；升降电机通过传动机构与滚珠丝杠副与连，丝杠螺母、导轨滑块分别通过螺母座、滑块座与升降平台相连。
[0008] 所述θ轴部件包括旋转电机、θ轴谐波减速器、内轴、外轴、外筒和旋转平台；外筒固定在升降平台上，外轴固定在外筒上，θ轴谐波减速器刚轮与旋转电机固定在外轴上，内轴通过一对正装的圆锥滚子轴承与外轴相连，旋转平台固定在内轴上，旋转电机输出轴通过θ轴谐波减速器与内轴相连；圆锥滚子轴承承受θ轴的轴向负载，并保持θ轴旋转时的轴向稳定性。
[0009] 所述R1轴和R2轴结构相同，均包括驱动电机、谐波减速器、谐波减速器座、中心轴、轴承连接板、大臂和小臂；谐波减速器座固定在旋转平台上，驱动电机与谐波减速器刚轮固定在谐波减速器座上，中心轴通过一对深沟球轴承与谐波减速器座相连，大臂固定在中心轴上，且大臂通过轴承连接板、交叉滚子轴承与旋转平台相连；大臂通过一级行星轮系与小臂相连，小臂设有二级行星轮系。R1、R2轴内设有气动管路和电气线路走廊，分别与气路系统和控制系统相连。
[0010] 所述R1轴末端执行器与R2轴末端执行器结构相似，均包括放大器、过渡板、气路盖板、真空吸盘、执行器体、传感器线盖板、导杆和防撞块；放大器经执行器体、过渡板与R1轴的小臂大带轮相连，气路盖板、真空吸盘和传感器线盖板固定在执行器体上，防撞块经导杆与执行器体相连，起防护作用；支撑R2轴末端执行器的“C”形过渡板防止两末端执行器相互干涉。
[0011] 所述玻璃基板搬运机器人内设有行程开关，以控制机器人的旋转、升降和直线伸缩运动。
[0012] 本发明的有益效果：
[0013] 本发明所述的双臂玻璃基板机器人具有四个自由度(Z轴、θ轴、R1轴、R2轴)，各自由度单独或同时运动，扩大了机器人的工作空间；R1轴末端执行器、R2轴末端执行器的中心线位于同一垂直面内，机器人一次定位可完成玻璃基板的两次交换，提高了机器人传输效率；θ轴旋转运动和R1、R2轴直线伸缩运动的传动机构均采用谐波减速器，提高了传动精度；机器人结构紧凑，特别是Z轴直线导轨和滚珠丝杠的等腰三角形布置，大大减少了机器人的占地面积，提高了空间利用率；末端执行器采用真空夹持技术，提高了玻璃基板的传输洁净度；大臂、小臂、末端执行器均采用轻硬质合金材料，减少了手臂质量和转动惯量，增大了机器人的有效负载。
附图说明
[0014] 图1是本发明双臂玻璃基板搬运机器人结构示意图。
[0015] 图2(a)是本发明双臂玻璃基板搬运机器人Z轴主视图。
[0016] 图2(b)是本发明双臂玻璃基板搬运机器人Z轴俯视图。
[0017] 图3是本发明双臂玻璃基板搬运机器人θ轴主视图。
[0018] 图4是本发明双臂玻璃基板搬运机器人R1轴、R2轴俯视图。
[0019] 图中：I Z轴；II θ轴；III R1轴；IV R2轴；V R1轴末端执行器；
[0020] VI R2轴末端执行器。
[0021] 1丝杠支架；2大带轮；3同步带；4小带轮；5升降电机；6升降平台；7螺母座；8丝杠螺母；9滚珠丝杠；10上顶板；11直线导轨；12导轨滑块；13滑块座；14下底板；15后侧板；16左侧板；17电机支撑架；18旋转电机；19θ轴谐波减速器；20外轴；21内轴；22外筒；23谐波减速器；24旋转平台；25大臂；26过渡板；27小臂；28轴承连接板；29中心轴；30谐波减速器座；31驱动电机；32一级行星轮系；33二级行星轮系；34放大器；35执行器体；36气路盖板；37真空吸盘；38传感器线盖板；39导杆；40防撞块。
具体实施方式
[0022] 下面结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。
[0023] 如图1所示，本发明一种双臂玻璃基板搬运机器人包括Z轴I、θ轴II、R1轴III、R2轴IV、R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI。Z轴I带动升降平台6及安装其上的θ轴II、R1轴III和R2轴IV作垂直升降运动。θ轴II带动旋转平台6及安装其上R1轴III、R2轴IV作旋转运动。R1轴III、R2轴IV带动各自的末端执行器在水平面内作直线伸、缩运动，且两末端执行器的运动中心线位于同一垂直面内。
[0024] 升降运动：固定在电机支撑架17上的升降电机5通过传动机构驱动滚珠丝杠9旋转，带动丝杠螺母8进行垂直升降运动；丝杠螺母8通过固定在其上的螺母座7带动升降平台6沿着直线导轨进行垂直升降运动；从而带动安装在升降平台6上的θ轴II、R1轴III和R2轴IV部件进行垂直升降运动，也就是R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI进行垂直升降运动。
[0025] 旋转运动：经外筒22固定在升降平台6上的旋转电机18通过θ轴谐波减速器19驱动内轴旋转；内轴21带动固定在其上的旋转平台6进行旋转运动；旋转平台6带动安装在其上的R1轴III、R2轴IV部件进行旋转运动，也就是R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI进行旋转运动。
[0026] 直线伸缩运动：经谐波减速器座30固定在旋转平台6上的驱动电机31通过谐波减速器23直接驱动中心轴29旋转；中心轴29带动大臂25进行旋转运动；大臂25通过安装在其上的一级行星轮系32带动小臂27进行旋转运动；小臂27通过安装其上的二级行星轮系33带动末端执行器进行运动；大臂25、小臂27的共同作用完成了末端执行器的直线伸缩运动，也就是R1轴末端执行器V及R2轴末端执行器VI进行直线伸缩运动。
