一种多连杆传动平衡式重载机器人

文档序号:868492 发布日期:2021-03-19 浏览:3次 >En<

阅读说明:本技术 一种多连杆传动平衡式重载机器人 (Multi-connecting-rod transmission balanced type heavy-load robot ) 是由 赵永杰 孙维 余洁 卢新建 张咏行 于 2020-11-05 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种多连杆传动平衡式重载机器人,包括底座,底座上设置有第一驱动电机,底座上转动连接有转座,第一驱动电机可带动转座转动,转座上设置有直线驱动装置,直线驱动装置具有可上下活动的活动副,转座上转动连接有主臂与配重臂,主臂上转动连接有子臂,配重臂上转动连接有第一连杆,主臂与配重臂分别位于直线驱动装置的两侧,子臂与活动副之间连接有第一传动组件,第一连杆与活动副之间连接有第二传动组件,本发明利用配重臂可对主臂自重产生的力矩进行补偿,有效减少了偏重力矩对结构、性能造成的不良影响,在第一驱动电机功率相同的情况下能实现更大的有效负载,具有良好的实用价值。(The invention discloses a multi-connecting rod transmission balanced heavy-duty robot, which comprises a base, wherein a first driving motor is arranged on the base, a rotary seat is rotatably connected on the base, the first driving motor can drive the rotary seat to rotate, a linear driving device is arranged on the rotary seat, the linear driving device is provided with a movable pair capable of moving up and down, a main arm and a counterweight arm are rotatably connected on the rotary seat, a sub-arm is rotatably connected on the main arm, a first connecting rod is rotatably connected on the counterweight arm, the main arm and the counterweight arm are respectively positioned at two sides of the linear driving device, a first transmission component is connected between the sub-arm and the movable pair, and a second transmission component is connected between the first connecting rod and the movable pair. Has good practical value.)

一种多连杆传动平衡式重载机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人,尤其涉及一种多连杆传动平衡式重载机器人。

背景技术

重载机器人得到广泛应用的同时,人们对其结构和性能的要求也在不断提高,传统重载机器人其自身质量较重、体积较大以及不平衡的结构布局特点,使得其自身产生的偏重力矩较大,当重载机器人工作时,驱动电机一部分能耗需要用于补偿自身产生的偏重力矩,一定程度上造成能源和成本的浪费,同时影响机器人结构性能。

发明内容

本发明目的在于提供一种多连杆传动平衡式重载机器人,以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题,至少提供一种有益的选择或创造条件。

本发明解决其技术问题的解决方案是:

一种多连杆传动平衡式重载机器人,包括底座,所述底座上设置有第一驱动电机,所述底座上转动连接有转座,所述第一驱动电机可带动所述转座转动,所述转座的旋转轴线沿竖直方向延伸,所述转座上设置有直线驱动装置,所述直线驱动装置具有可上下活动的活动副,所述转座上转动连接有主臂与配重臂,所述主臂上转动连接有子臂,所述配重臂上转动连接有第一连杆,所述主臂与所述配重臂分别位于所述直线驱动装置的两侧,所述主臂的旋转轴线与所述配重臂的旋转轴线、所述子臂的旋转轴线、所述第一连杆的旋转轴线相互平行,所述子臂与所述活动副之间连接有第一传动组件,所述第一连杆与所述活动副之间连接有第二传动组件,以经过所述活动副中心的竖直面为镜像面,所述第一传动组件与所述第二传动组件关于所述镜像面互为镜像对称结构。

该技术方案至少具有如下的有益效果:转座可在第一驱动电机的带动下在底座上转动,子臂上可安装外设的执行机构,由于第一传动组件与第二传动组件互为镜像对称结构,当直线驱动装置上的活动副上下活动时,活动副可分别通过第一传动组件、第二传动组件带动子臂、配重臂同步转动,主臂与配重臂之间可具有对称的运动轨迹,利用配重臂可对主臂自重产生的力矩进行补偿,有效减少了偏重力矩对结构、性能造成的不良影响,在第一驱动电机功率相同的情况下能实现更大的有效负载,具有良好的实用价值。

作为上述技术方案的进一步改进,所述子臂上设置有姿态调整组件,所述姿态调整组件包括第二驱动电机、第一姿态传动板、第一姿态传动杆、第二姿态传动板、第二姿态传动杆,所述第二驱动电机设置于所述主臂上,所述第二驱动电机的输出端传动连接于所述子臂与所述第一姿态传动板,所述第二姿态传动板转动连接于所述子臂远离所述主臂的一端,所述第一姿态传动杆的一端转动连接于所述第一姿态传动板的一侧,所述第一姿态传动杆的另一端转动连接于所述转座上,所述第二姿态传动杆的一端转动连接于所述第一姿态传动板的另一侧,所述第二姿态传动杆的另一端转动连接于所述第二姿态传动板上,所述第二姿态传动板上设置有执行器,所述第一姿态传动板的旋转轴线、第一姿态传动杆的旋转轴线、第二姿态传动板的旋转轴线、第二姿态传动杆的旋转轴线相互平行。活动副通过第一传动组件可对子臂的位置作出初步调整,而利用第二驱动电机可带动子臂与第一姿态传动板转动,子臂转动可实现其位置的进一步调整,而第一姿态传动板、第一姿态传动杆、第二姿态传动板、第二姿态传动杆之间可形成四边形的传动结构,可实现对第二姿态传动板上的执行器朝向进行调整。

作为上述技术方案的进一步改进,所述第一传动组件包括第一动力传动杆、第二动力传动杆与第七动力传动杆,所述第一动力传动杆的一端转动连接于所述转座上,所述第二动力传动杆的一端转动连接于所述子臂远离所述第二姿态传动板的一端,所述第二动力传动杆的另一端转动连接于所述第一动力传动杆的另一端,所述第七动力传动杆的一端转动连接于所述活动副上,所述第七动力传动杆的另一端转动连接于所述第二动力传动杆上,所述第一动力传动杆的旋转轴线、第二动力传动杆的旋转轴线与第七动力传动杆的旋转轴线相互平行。子臂、第一动力传动杆、第二动力传动杆与第三动力传动杆之间可形成四边形的传动结构,活动副移动时通过此四边形传动结构带动子臂转动,而与子臂相互连接的主臂亦同样被带动转动,同样的,活动副通过第二传动组件带动第一连杆与配重臂转动。

作为上述技术方案的另一种改进,所述第一传动组件包括第一平行四边传动杆、第一动力传动杆与第二动力传动杆,所述第一动力传动杆的一端转动连接于所述转座上,所述第二动力传动杆的一端转动连接于所述子臂远离所述第二姿态传动板的一端,所述第二动力传动杆的另一端转动连接于所述第一动力传动杆的另一端,所述第一平行四边传动杆的一对角点转动连接于所述活动副上,所述第一平行四边传动杆的另一对角点转动连接于所述第二动力传动杆上,所述第一动力传动杆的旋转轴线、第二动力传动杆的旋转轴线与第一平行四边传动杆的旋转轴线相互平行。活动副上下移动时通过第一平行四边传动杆将力传递至第二动力传动杆上,第二动力传动杆再带动子臂与主臂转动。

作为上述技术方案的另一种改进,所述活动副的一侧壁转动连接有第一转盘,所述活动副的另一侧壁转动连接有第二转盘,所述活动副上设置有反平行四边传动杆,所述反平行四边传动杆的一长边滑动连接于所述第一转盘上,所述反平行四边传动杆的另一长边滑动连接于所述第二转盘上,所述第一传动组件包括第一动力传动杆、第二动力传动杆、第三动力传动杆与第四动力传动杆,所述第一动力传动杆的一端转动连接于所述转座上,所述第二动力传动杆的一端、所述第三动力传动杆的一端分别转动连接于所述子臂远离所述第二姿态传动板的一端,所述第二动力传动杆的另一端转动连接于所述第一动力传动杆的另一端,所述第三动力传动杆的另一端转动连接于所述反平行四边传动杆的一侧上对角点,所述第四动力传动杆的一端转动连接于所述第二动力传动杆上,所述第四动力传动杆的另一端转动连接于所述反平行四边传动杆的一侧下对角点,所述第一动力传动杆的旋转轴线、第二动力传动杆的旋转轴线、第三动力传动杆的旋转轴线、第四动力传动杆的旋转轴线与所述反平行四边传动杆的旋转轴线相互平行。活动副移动时,反平行四边传动杆可将动力对称地传递至第一传动组件与第二传动组件处,第一传动组件内的第三动力传动杆、第四动力传动杆、第二动力传动杆与反平行四边传动杆的一侧边又形成一个四边形的动力传动结构,可将动力稳定地传递至子臂上,从而使得主臂与子臂转动,同样的,第二传动组件可将动力稳定地传递至第一连杆上,并带动配重臂转动。

作为上述技术方案的另一种改进,所述活动副上设置有第二平行四边传动杆,所述第一传动组件包括第一动力传动杆、第二动力传动杆、第五动力传动杆与第六动力传动杆,所述第一动力传动杆的一端转动连接于所述转座上,所述第二平行四边传动杆的顶边角转动连接于所述活动副上,所述第五动力传动杆的一端转动连接于所述第二平行四边传动杆的底边角上,所述第二动力传动杆的另一端、所述第五动力传动杆的另一端分别转动连接于所述第一动力传动杆的另一端,所述第六动力传动杆的一端转动连接于所述第二动力传动杆上,所述第六动力传动杆的另一端转动连接于所述第二平行四边传动杆的一侧边角上,所述第一动力传动杆的旋转轴线、第二动力传动杆的旋转轴线、第五动力传动杆的旋转轴线、第六动力传动杆的旋转轴线与所述第二平行四边传动杆的旋转轴线相互平行。第二动力传动杆、第五动力传动杆、第六动力传动杆与第二平行四边传动杆的一侧边同样形成一个四边形的动力传动结构,亦即第一传动组件、第二传动组件与第二平行四边传动杆之间形成紧挨的三个平行四边形,可将活动副的动力稳定、对称地传递至第一连杆与子臂上,实现配重臂与主臂具有相同的运动轨迹。

作为上述技术方案的进一步改进,所述转座上正对所述主臂的旋转轴线的位置设置有第一齿轮,所述第一齿轮与所述主臂之间连接有第一传动轴,所述转座上转动连接有第二传动轴,所述第二传动轴上设置有第二齿轮,所述第二齿轮与所述第一齿轮相互啮合,所述转座上正对所述配重臂的旋转轴线的位置设置有第三齿轮,所述第三齿轮与所述配重臂之间连接有第三传动轴,所述第二传动轴与所述第三传动轴之间传动连接有传动皮带。主臂转动时,通过第一齿轮、第二齿轮与传动皮带、第三齿轮的动力传递,可带动配重臂同步转动,确保主臂与配重臂之间运动同步。

作为上述技术方案的进一步改进,所述直线驱动装置包括导轨座、第三驱动电机、丝杆与活动螺母,所述导轨座竖直设置于所述转座上,所述丝杆转动连接于所述导轨座内,所述第三驱动电机驱动连接于所述丝杆,所述活动螺母通过螺纹配合连接于所述丝杆上,所述活动螺母滑动连接于所述导轨座内,所述活动螺母可在导轨座内上下滑动,所述活动螺母为所述活动副。利用活动螺母与丝杆的螺纹配合、活动螺母与导轨座的滑动配合,可实现活动螺母在丝杆上下运动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然,所描述的附图只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1是本发明的实施例一整体立体图;

图2是本发明的实施例二整体示意图;

图3是本发明的实施例三整体示意图;

图4是本发明的实施例四第一传动组件示意图;

图5是本发明的直线驱动装置示意图。

附图中:100-底座、200-转座、310-主臂、320-子臂、410-配重臂、420-第一连杆、510-第二驱动电机、520-第一姿态传动板、530-第一姿态传动杆、540-第二姿态传动板、550-第二姿态传动杆、560-执行器、610-第一动力传动杆、620-第二动力传动杆、630-第七动力传动杆、640-第一平行四边传动杆、651-反平行四边传动杆、652-第三动力传动杆、653-第四动力传动杆、661-第二平行四边传动杆、662-第五动力传动杆、663-第六动力传动杆、710-第一齿轮、720-第二齿轮、730-第三齿轮、740-传动皮带、810-导轨座、820-丝杆、830-活动副。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述,以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然,所描述的实施例只是本发明的一部分实施例,而不是全部实施例,基于本发明的实施例,本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例,均属于本发明保护的范围。另外,文中所提到的所有连接关系,并非单指构件直接相接,而是指可根据具体实施情况,通过添加或减少连接辅件,来组成更优的连接结构。本发明创造中的各个技术特征,在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

参照图1,一种多连杆传动平衡式重载机器人,包括底座100,所述底座100上设置有第一驱动电机,所述底座100上转动连接有转座200,所述第一驱动电机可带动所述转座200转动,所述转座200的旋转轴线沿竖直方向延伸,所述转座200上设置有直线驱动装置,所述直线驱动装置具有可上下活动的活动副830,所述转座200上转动连接有主臂310与配重臂410,所述主臂310上转动连接有子臂320,所述配重臂410上转动连接有第一连杆420,所述主臂310与所述配重臂410分别位于所述直线驱动装置的两侧,所述主臂310的旋转轴线与所述配重臂410的旋转轴线、所述子臂320的旋转轴线、所述第一连杆420的旋转轴线相互平行,所述子臂320与所述活动副830之间连接有第一传动组件,所述第一连杆420与所述活动副830之间连接有第二传动组件,以经过所述活动副830中心的竖直面为镜像面,所述第一传动组件与所述第二传动组件关于所述镜像面互为镜像对称结构。

由上述可知,转座200可在第一驱动电机的带动下在底座100上转动,子臂320上可安装外设的执行机构,由于第一传动组件与第二传动组件互为镜像对称结构,当直线驱动装置上的活动副830上下活动时,活动副830可分别通过第一传动组件、第二传动组件带动子臂320、配重臂410同步转动,主臂310与配重臂410之间可具有对称的运动轨迹,利用配重臂410可对主臂310自重产生的力矩进行补偿,有效减少了偏重力矩对结构、性能造成的不良影响,在第一驱动电机功率相同的情况下能实现更大的有效负载,具有良好的实用价值。

为了更精准地对子臂320的位置状态进行调整,并且不影响主臂310的位置状态,在本实施例中,所述子臂320上设置有姿态调整组件,所述姿态调整组件包括第二驱动电机510、第一姿态传动板520、第一姿态传动杆530、第二姿态传动板540、第二姿态传动杆550,所述第二驱动电机510设置于所述主臂310上,所述第二驱动电机510的输出端传动连接于所述子臂320与所述第一姿态传动板520,所述第二姿态传动板540转动连接于所述子臂320远离所述主臂310的一端,所述第一姿态传动杆530的一端转动连接于所述第一姿态传动板520的一侧,所述第一姿态传动杆530的另一端转动连接于所述转座200上,所述第二姿态传动杆550的一端转动连接于所述第一姿态传动板520的另一侧,所述第二姿态传动杆550的另一端转动连接于所述第二姿态传动板540上,所述第二姿态传动板540上设置有执行器560,所述第一姿态传动板520的旋转轴线、第一姿态传动杆530的旋转轴线、第二姿态传动板540的旋转轴线、第二姿态传动杆550的旋转轴线相互平行。活动副830通过第一传动组件可对子臂320的位置作出初步调整,而利用第二驱动电机510可带动子臂320与第一姿态传动板520转动,子臂320转动可实现其位置的进一步调整,而第一姿态传动板520、第一姿态传动杆530、第二姿态传动板540、第二姿态传动杆550之间可形成四边形的传动结构,可实现对第二姿态传动板540上的执行器560朝向进行调整。

作为第一传动组件的实施例一,所述第一传动组件包括第一动力传动杆610、第二动力传动杆620与第七动力传动杆630,所述第一动力传动杆610的一端转动连接于所述转座200上,所述第二动力传动杆620的一端转动连接于所述子臂320远离所述第二姿态传动板540的一端,所述第二动力传动杆620的另一端转动连接于所述第一动力传动杆610的另一端,所述第七动力传动杆630的一端转动连接于所述活动副830上,所述第七动力传动杆630的另一端转动连接于所述第二动力传动杆620上,所述第一动力传动杆610的旋转轴线、第二动力传动杆620的旋转轴线与第七动力传动杆630的旋转轴线相互平行。子臂320、第一动力传动杆610、第二动力传动杆620与第三动力传动杆652之间可形成四边形的传动结构,活动副830移动时通过此四边形传动结构带动子臂320转动,而与子臂320相互连接的主臂310亦同样被带动转动,同样的,活动副830通过第二传动组件带动第一连杆420与配重臂410转动。

如图2所示,作为第一传动组件的实施例二,所述第一传动组件包括第一平行四边传动杆640、第一动力传动杆610与第二动力传动杆620,所述第一动力传动杆610的一端转动连接于所述转座200上,所述第二动力传动杆620的一端转动连接于所述子臂320远离所述第二姿态传动板540的一端,所述第二动力传动杆620的另一端转动连接于所述第一动力传动杆610的另一端,所述第一平行四边传动杆640的一对角点转动连接于所述活动副830上,所述第一平行四边传动杆640的另一对角点转动连接于所述第二动力传动杆620上,所述第一动力传动杆610的旋转轴线、第二动力传动杆620的旋转轴线与第一平行四边传动杆640的旋转轴线相互平行。活动副830上下移动时通过第一平行四边传动杆640将力传递至第二动力传动杆620上,第二动力传动杆620再带动子臂320与主臂310转动。

如图3所示,作为第一传动组件的实施例三,所述活动副830的一侧壁转动连接有第一转盘,所述活动副830的另一侧壁转动连接有第二转盘,所述活动副830上设置有反平行四边传动杆651,所述反平行四边传动杆651的一长边滑动连接于所述第一转盘上,所述反平行四边传动杆651的另一长边滑动连接于所述第二转盘上,所述第一传动组件包括第一动力传动杆610、第二动力传动杆620、第三动力传动杆652与第四动力传动杆653,所述第一动力传动杆610的一端转动连接于所述转座200上,所述第二动力传动杆620的一端、所述第三动力传动杆652的一端分别转动连接于所述子臂320远离所述第二姿态传动板540的一端,所述第二动力传动杆620的另一端转动连接于所述第一动力传动杆610的另一端,所述第三动力传动杆652的另一端转动连接于所述反平行四边传动杆651的一侧上对角点,所述第四动力传动杆653的一端转动连接于所述第二动力传动杆620上,所述第四动力传动杆653的另一端转动连接于所述反平行四边传动杆651的一侧下对角点,所述第一动力传动杆610的旋转轴线、第二动力传动杆620的旋转轴线、第三动力传动杆652的旋转轴线、第四动力传动杆653的旋转轴线与所述反平行四边传动杆651的旋转轴线相互平行。活动副830移动时,反平行四边传动杆651可将动力对称地传递至第一传动组件与第二传动组件处,第一传动组件内的第三动力传动杆652、第四动力传动杆653、第二动力传动杆620与反平行四边传动杆651的一侧边又形成一个四边形的动力传动结构,可将动力稳定地传递至子臂320上,从而使得主臂310与子臂320转动,同样的,第二传动组件可将动力稳定地传递至第一连杆420上,并带动配重臂410转动。

如图4所示,作为第一传动组件的实施例四,所述活动副830上设置有第二平行四边传动杆661,所述第一传动组件包括第一动力传动杆610、第二动力传动杆620、第五动力传动杆662与第六动力传动杆663,所述第一动力传动杆610的一端转动连接于所述转座200上,所述第二平行四边传动杆661的顶边角转动连接于所述活动副830上,所述第五动力传动杆662的一端转动连接于所述第二平行四边传动杆661的底边角上,所述第二动力传动杆620的另一端、所述第五动力传动杆662的另一端分别转动连接于所述第一动力传动杆610的另一端,所述第六动力传动杆663的一端转动连接于所述第二动力传动杆620上,所述第六动力传动杆663的另一端转动连接于所述第二平行四边传动杆661的一侧边角上,所述第一动力传动杆610的旋转轴线、第二动力传动杆620的旋转轴线、第五动力传动杆662的旋转轴线、第六动力传动杆663的旋转轴线与所述第二平行四边传动杆661的旋转轴线相互平行。第二动力传动杆620、第五动力传动杆662、第六动力传动杆663与第二平行四边传动杆661的一侧边同样形成一个四边形的动力传动结构,亦即第一传动组件、第二传动组件与第二平行四边传动杆661之间形成紧挨的三个平行四边形,可将活动副830的动力稳定、对称地传递至第一连杆420与子臂320上,实现配重臂410与主臂310具有相同的运动轨迹。

为了进一步确保第一传动组件与第二传动组件运动的对称性,所述转座200上正对所述主臂310的旋转轴线的位置设置有第一齿轮710,所述第一齿轮710与所述主臂310之间连接有第一传动轴,所述转座200上转动连接有第二传动轴,所述第二传动轴上设置有第二齿轮720,所述第二齿轮720与所述第一齿轮710相互啮合,所述转座200上正对所述配重臂410的旋转轴线的位置设置有第三齿轮730,所述第三齿轮730与所述配重臂410之间连接有第三传动轴,所述第二传动轴与所述第三传动轴之间传动连接有传动皮带740。主臂310转动时,通过第一齿轮710、第二齿轮720与传动皮带740、第三齿轮730的动力传递,可带动配重臂410同步转动,确保主臂310与配重臂410之间运动同步。

如图5所示,作为直线驱动装置的进一步实施例,所述直线驱动装置包括导轨座810、第三驱动电机、丝杆820与活动螺母,所述导轨座810竖直设置于所述转座200上,所述丝杆820转动连接于所述导轨座810内,所述第三驱动电机驱动连接于所述丝杆820,所述活动螺母通过螺纹配合连接于所述丝杆820上,所述活动螺母滑动连接于所述导轨座810内,所述活动螺母可在导轨座810内上下滑动,所述活动螺母为所述活动副830。利用活动螺母与丝杆820的螺纹配合、活动螺母与导轨座810的滑动配合,可实现活动螺母在丝杆820上下运动。

以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明,但本发明创造并不限于所述实施例,熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换,这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

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