一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人

摘要

本发明公开了一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，包括设有立柱的底盘，立柱从下到上转动连接有四个通过三个多级液压缸铰接在一起的转向连杆和导轨，最上端的转向连杆通过一个多级液压缸与导轨铰接，导轨上滑动连接有两个通过第二液压缸铰接在一起的第一滑块和第二滑块，第二滑块通过第一液压缸与导轨铰接，导轨上方设主臂，主臂底部设楔块，楔块铰接前臂和后臂，前臂和后臂分别与第一滑块和第二滑块铰接，第二滑块上设竖杆，竖杆铰接第二辅助连杆，楔块铰接定向连杆，定向连杆与第二辅助连杆铰接；主臂一端通过第一液压缸与第二滑块铰接，另一端铰接执行器连杆，执行器连杆顶部铰接第一辅助连杆，第一辅助连杆与竖向连杆铰接。

权利要求

1.一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其特征在于：包括底盘，所述底盘的中心固定有立柱，所述立柱的顶端转动连接有导轨，所述立柱从下到上还依次转动连接有四个转向连杆，四个所述转向连杆远离所述立柱的一端从下到上依次通过三个多级液压缸铰接在一起，最上端的所述转向连杆远离所述立柱的一端还通过一个所述多级液压缸与所述导轨铰接在一起，所述导轨的其中一端固定有第三液压杆，所述第三液压缸伸出端铰接有第二滑块，所述第二滑块上固定有第二液压缸，所述第二液压缸伸出端铰接有第一滑块，所述第一滑块与所述第二滑块均与所述导轨滑动连接，所述导轨的上方设置有主臂，所述主臂的底部固定有楔块，所述楔块上同时铰接有前臂和后臂，所述前臂和所述后臂远离所述楔块的一端分别与所述第一滑块和所述第二滑块铰接，所述第二滑块上焊接固定有竖杆，所述竖杆顶部铰接有第二辅助连杆，所述楔块上铰接有定向连杆，所述定向连杆远离所述楔块的一端与所述第二辅助连杆铰接；所述主臂一端通过第一液压缸与所述第二滑块铰接，所述主臂另一端铰接在执行器连杆中部，所述执行器连杆顶部铰接有第一辅助连杆，所述第一辅助连杆远离所述执行器连杆的一端与所述定向连杆中部铰接，所述执行器连杆底部固定有末端执行器，所述导轨两端设置有万向轮。

2.如权利要求1所述的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其特征在于：所述立柱顶端转动连接在所述导轨的中端底部。

3.如权利要求1所述的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其特征在于：所述执行器连杆、所述第一液压缸到所述楔块的距离比为3:1。

4.如权利要求1所述的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其特征在于：所述后臂、所述第二辅助连杆、所述定向连杆与所述竖杆之间逆时针铰接构成第一平行四边形机构。

5.如权利要求1所述的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其特征在于：所述定向连杆、所述主臂、所述执行器连杆与所述第一辅助连杆之间逆时针铰接构成第二平行四边形机构。

6.如权利要求1所述的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其特征在于：所述末端执行器的种类包括机械爪，吸盘。

说明书

一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及木工生产线中堆垛机器人领域，具体涉及一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人。

背景技术

[0002] 近年来，随着机械化程度的越来越高，人们对堆垛机器人的性能要求越来越高。常见的串联机械手，工作空间大，但承载能力低，只能对一些较轻的物体进行抓取、搬运堆垛。相反，并联机械手工作空间小，但承载能力高。因二者的优点具有互补性，若能够有效的结合二者的优点，设计出混联机械手，可明显提高机构的性能。

发明内容

[0003] 针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，其可实现主臂的平移和180度旋转，双平行四边形机构保持末端执行器的竖直状态，使得末端执行器只能平动，不发生转动，平稳性好；显著的提高了木工机器人的工作范围和工作效率。

[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

[0005] 本发明提供一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，包括底盘，所述底盘的中心固定有立柱，所述立柱的顶端转动连接有导轨，所述立柱从下到上还依次转动连接有四个转向连杆，四个所述转向连杆远离所述立柱的一端从下到上依次通过三个多级液压缸铰接在一起，最上端的所述转向连杆远离所述立柱的一端还通过一个所述多级液压缸与所述导轨铰接在一起，所述导轨的其中一端固定有第三液压杆，所述第三液压缸伸出端铰接有第二滑块，所述第二滑块上固定有第二液压缸，所述第二液压缸伸出端铰接有第一滑块，所述第一滑块与所述第二滑块均与所述导轨滑动连接，所述导轨的上方设置有主臂，所述主臂的底部固定有楔块，所述楔块上同时铰接有前臂和后臂，所述前臂和所述后臂远离所述楔块的一端分别与所述第一滑块和所述第二滑块铰接，所述第二滑块上焊接固定有竖杆，所述竖杆顶部铰接有第二辅助连杆，所述楔块上铰接有定向连杆，所述定向连杆远离所述楔块的一端与所述第二辅助连杆铰接；所述主臂一端通过第一液压缸与所述第二滑块铰接，所述主臂另一端铰接在执行器连杆中部，所述执行器连杆顶部铰接有第一辅助连杆，所述第一辅助连杆远离所述执行器连杆的一端与所述定向连杆中部铰接，所述执行器连杆底部固定有末端执行器，所述导轨两端设置有万向轮。

[0006] 优选地，所述立柱顶端转动连接在所述导轨的中端底部。

[0007] 优选地，所述执行器连杆、所述第一液压缸到所述楔块的距离比为3:1。

[0008] 优选地，所述后臂、所述第二辅助连杆、所述定向连杆与所述竖杆之间逆时针铰接构成第一平行四边形机构。

[0009] 优选地，所述定向连杆、所述主臂、所述执行器连杆与所述第一辅助连杆之间逆时针铰接构成第二平行四边形机构。

[0010] 优选地，所述末端执行器的种类包括机械爪，吸盘。

[0011] 本发明的有益效果在于：整体结构具有很好的刚度，承载能力高；第一平行四边形机构和第二平行四边形机构的组合能够使得末端执行器始终保持竖直状态，不会发生转动，平稳性高，克服了传统机器人末端执行器工作时晃动的缺点；四个多级液压缸组合，可显著增大导轨与主臂的转角范围；用液压驱动适合高速重载场合，具有更强的驱动能力。

附图说明

[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0013] 图1为本发明实施例提供的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人的结构示意图；

[0014] 图2为本发明实施例提供的一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人的结构示意图(侧视图)；

[0015] 图3为本发明实施例提供的转向连杆、多级液压缸以及导轨的连接示意图(多级液压缸展开时)；

[0016] 图4为本发明实施例提供的转向连杆、多级液压缸以及导轨的连接示意图(多级液压缸收起时)；

[0017] 图5为图2中的A部分放大图；

[0018] 图6为本发明实施例提供的第一平行四边形机构与第二平行四边形机构结构原理简图。

[0019] 附图标记说明：

[0020] 1、末端执行器，2、第一辅助连杆，3、定向连杆，4、主臂，5、前臂，6、后臂，7、第二辅助连杆，8、第一液压缸，9、导轨，10、第一滑块，11、第二液压缸，12、第二滑块，13、第三液压缸，14、多级液压缸，15、转向连杆，16、底盘，17、立柱，18、执行器连杆，19、万向轮，20、楔块。

具体实施方式

[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 如图1至图6所示，一种具有冗余驱动的三自由度重载木工堆垛机器人，包括底盘16，所述底盘16的中心固定有立柱17，所述立柱17的顶端转动连接有导轨9，所述立柱17从下到上还依次转动连接有四个转向连杆15，四个所述转向连杆15远离所述立柱17的一端从下到上依次通过三个多级液压缸14铰接在一起，最上端的所述转向连杆15远离所述立柱17的一端还通过一个所述多级液压缸14与所述导轨9铰接在一起，所述导轨9的其中一端固定有第三液压杆13，所述第三液压缸13伸出端铰接有第二滑块12，所述第二滑块12上固定有第二液压缸11，所述第二液压缸11伸出端铰接有第一滑块10，所述第一滑块10与所述第二滑块12均与所述导轨9滑动连接，所述导轨9的上方设置有主臂4，所述主臂4的底部固定有楔块20，所述楔块20上同时铰接有前臂5和后臂6，所述前臂5和所述后臂6远离所述楔块20的一端分别与所述第一滑块10和所述第二滑块12铰接，所述第二滑块12上焊接固定有竖杆，所述竖杆顶部铰接有第二辅助连杆7，所述楔块20上铰接有定向连杆3，所述定向连杆3远离所述楔块20的一端与所述第二辅助连杆7铰接；所述主臂4一端通过第一液压缸8与所述第二滑块12铰接，所述主臂4另一端铰接在执行器连杆18中部，所述执行器连杆18顶部铰接有第一辅助连杆2，所述第一辅助连杆2远离所述执行器连杆18的一端与所述定向连杆3中部铰接，所述执行器连杆18底部固定有末端执行器1，所述导轨9两端设置有万向轮19。

[0023] 所述立柱17顶端转动连接在所述导轨9的中端底部。

[0024] 所述执行器连杆18、所述第一液压缸8到所述楔块20的距离比为3:1。

[0025] 所述后臂6、所述第二辅助连杆7、所述定向连杆3与所述竖杆之间逆时针铰接构成第一平行四边形机构。

[0026] 所述定向连杆3、所述主臂4、所述执行器连杆18与所述第一辅助连杆2之间逆时针铰接构成第二平行四边形机构。

[0027] 所述末端执行器1的种类包括机械爪，吸盘。

[0028] 本装置整体结构具有很好的刚度，承载能力高；第一平行四边形机构和第二平行四边形机构的组合能够使得末端执行器始终保持竖直状态，不会发生转动，平稳性高，克服了传统机器人末端执行器工作时晃动的缺点；四个多级液压缸组合，可显著增大导轨与主臂的转角范围，每个多级液压缸均可带动所述转向连杆实现45°的转动，通过四个所述多级液压缸可实现导轨和主臂在0-180°范围内转动，克服了传统并联机器人转向角度小的缺点；用液压驱动适合高速重载场合，具有更强的驱动能力。

[0029] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。