專利名稱：多功能龍門式六軸工業機器人的制作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種工業用機器人，主要涉及一種六個自由度、串連、龍門 結構可以完成多種作業的工業用機器人結構。
(二)
背景技術：
目前，機器人廣泛被應用于檢測、噴砂、裝配、搬運、焊接等各種加工作業 當中，工業用串連式機器人結構基本四種一下基本結構直角坐標型機器人、圓 柱坐標型機器人、極坐標型機器人和多關節機器人，其中直角坐標機器人，它的 精度和位置分辨率不隨工作場合而變化，容易達到高精度，但是它的操作范圍小， 手臂收縮的同時，向相反方向伸出并妨礙工作。圓柱坐標型機器人可以繞中心軸 旋轉一個角度，因此其工作范圍可以相對擴大，且計算簡單，但是它的手臂可以 到達的空間受到限制，不能到達靠近立柱或地面的空間；極坐標型機器人又稱為 球坐標型機器人，可以繞中心軸旋轉，在中心支架附近的工作范圍相對較大，但 是，它的坐標系復雜，教難控制。多關節機器人可以實現多方向的自由運動，其 中的類型也較多，給出了它的各種類型，因其安裝固定方式致使運動范圍受到限 制。
因傳統工業用機器人結構的限制，致使其作業空間受限和無法完成大空間作 業；而采用爬行或者移動式機器人完成所要求的作業，其運動精度低并且控制算 法相對較難，無法勝任大空間作業，現多處于研究階段，還無法達到實用。現實 中急需能完成多種作業和能勝任大空間作業的一種工業用機器人新結構。
(三)
發明內容
本發明的目的在于提供一種能完成多種作業和能勝任大空間作業的多功能 龍門式六軸工業機器人。
本發明的目的是這樣實現的-
第一立柱3、第二立柱6分別通過第一移動關節軸2、第二移動關節軸5安 裝于第一軌道1與第二軌道4上，橫梁7安裝于第一立柱3和第二立柱6之間。 移動臂9通過第三移動關節軸8安裝于橫梁7上。升降臂11通過第四移動關節軸10安裝在移動臂9上。第一旋轉臂13通過第一旋轉關節軸12安裝在升降臂 11端部。第二旋轉臂15通過第二旋轉關節軸14安裝在第一旋轉臂13上。末端 執行器17通過第三旋轉關節軸16安裝在第二旋轉臂15的端部。
第一軌道l、第一移動關節軸2、第一立柱3、第二軌道4、第二移動關節軸 5、第二立柱6和橫梁7構成X關節，立柱3、立柱6和橫梁7構成龍門架，第 一移動關節軸2和第二移動關節軸5互相平行；第三移動關節軸8和移動臂9構 成Y關節，Y關節的移動方向與X關節的移動方向相垂直；第四移動關節軸10 和升降臂11構成Z關節，Z關節的移動方向與Y關節的移動方向和X關節的移 動方向相互垂直；第一旋轉關節軸12和第一旋轉臂13構成U關節，其中第一旋 轉關節軸12的軸心與Z關節的移動方向相平行；第二旋轉關節軸14和第二旋轉 臂15構成V關節，其中第二旋轉關節軸14的軸心與第一旋轉關節軸12的軸心 相垂直；第三旋轉關節軸16和末端執行器17構成W關節，其中第三旋轉關節軸 16的軸心與旋轉關節軸14的軸心相垂直。
為了實現在大空間范圍內實現檢測、噴丸、噴涂、清刷、搬運、裝配和各種 加工作業，本發明采用串連式結構，具有六個自由度，其中三個為移動關節，三 個為轉動關節。為了實現大空間作業，相對于其安裝固定位置，在龍門架上連續 采用三個移動自由度；在龍門架兩個底腳處，為第一個移動關節，按照龍門跨度 來決定采用是單邊驅動還是雙邊驅動，無論是單邊驅動還是雙邊驅動都不改變此 處只有一個自由度的性質，并命名此處為X關節；在龍門架橫梁上實現第二移動
關節，沿著橫梁縱向移動，并命名此處為Y關節；在橫梁上相對于與X關節移動 方向和Y關節移動方向都垂直的方向上實現第三個移動關節；并命名為Z關節； 因此，以龍門架為基礎實現了x,y和z三個方向的運動，其中的大空間是以這三 個自由度實現的。在Z關節的手臂下端，即升降臂的下端安裝第一個旋轉關節, 并且此關節的旋轉軸心與Z關節上升降臂的移動方向相同，并命名為U關節；在 U關節手臂上安裝旋轉關節V，并且U關節的旋轉軸心與V關節的旋轉軸心互相 垂直；V關節手臂上安裝W旋轉關節，V旋轉關節的軸心與W旋轉軸心相垂直， 從而實現空間姿態的調整，即而實現了在大空間內確定位置和姿態。
圖1為本發明的總體結構示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述
結合圖l，本發明的組成包括第一軌道l、第一移動關節軸2、第一立柱3、
第二軌道4、第二移動關節軸5、第二立柱6、橫梁7、第三移動關節軸8、移動 臂9、第四移動關節軸IO、升降臂ll、第一旋轉關節軸12、第一旋轉臂13、第 二旋轉關節軸14、第二旋轉臂15、第三旋轉關節軸16和末端執行器17。
第一立柱3、第二立柱6分別通過第一移動關節軸2、第二移動關節軸5安 裝于第一軌道1與第二軌道4上，橫梁7安裝于第一立柱3和第二立柱6之間。 移動臂9通過第三移動關節軸8安裝于橫梁7上。升降臂11通過第四移動關節 軸10安裝在移動臂9上。第一旋轉臂13通過第一旋轉關節軸12安裝在升降臂 11端部。第二旋轉臂15通過第二旋轉關節軸14安裝在第一旋轉臂13上。末端 執行器17通過第三旋轉關節軸16安裝在第二旋轉臂15的端部。
X關節由第一軌道l、第一移動關節軸2、第一立柱3、第二軌道4、第二移 動關節軸5、第二立柱6和橫梁7構成，第一立柱3、第二立柱6和橫梁7構成 龍門架，第一移動關節軸2和第二移動關節軸5互相平行，根據龍門架的跨度， 來確定是采用單邊驅動還是雙邊驅動，但無論是單邊驅動還是雙邊驅動其仍為一 個自由度；Y關節是由第三移動關節軸8和移動臂9構成，Y關節的移動方向與 X關節的移動方向相垂直；Z關節是由第四移動關節軸10和升降臂11構成，Z 關節的移動方向與Y關節的移動方向和X關節的移動方向相互垂直；U關節是由 第一旋轉關節軸12和第一旋轉臂13構成，其中第一旋轉關節軸12的軸心與Z 關節的移動方向相平行；V關節是由第二旋轉關節軸14和第二旋轉臂15構成， 其中第二旋轉關節軸14的軸心與第一旋轉關節軸12的軸心相垂直；W關節是由 第三旋轉關節軸16和末端執行器17構成，其中第三旋轉關節軸16的軸心與第 二旋轉關節軸14的軸心相垂直。其中各軸的驅動方式可以根據使用環境、定位 精度、重復定位精度和具體的作業情況來確定。
權利要求
1、一種多功能龍門式六軸工業機器人，其特征是第一立柱(3)、第二立柱(6)分別通過第一移動關節軸(2)、第二移動關節軸(5)安裝于第一軌道(1)與第二軌道(4)上，橫梁(7)安裝于第一立柱(3)和第二立柱(6)之間；移動臂(9)通過第三移動關節軸(8)安裝于橫梁(7)上；升降臂(11)通過第四移動關節軸(10)安裝在移動臂(9)上；第一旋轉臂(13)通過第一旋轉關節軸(12)安裝在升降臂(11)端部；第二旋轉臂(15)通過第二旋轉關節軸(14)安裝在第一旋轉臂(13)上；末端執行器(17)通過第三旋轉關節軸(16)安裝在第二旋轉臂(15)的端部。
2、 根據權利要求l所述的多功能龍門式六軸工業機器人，其特征是第一 軌道(l)、第一移動關節軸(2)、第一立柱(3)、第二軌道(4)、第二移動關節軸 (5)、第二立柱(6)和橫梁(7)構成X關節，立柱(3)、立柱(6)和橫梁(7)構成龍 門架，第一移動關節軸(2)和第二移動關節軸(5)互相平行；第三移動關節軸(8) 和移動臂(9)構成Y關節，Y關節的移動方向與X關節的移動方向相垂直；第四 移動關節軸(10)和升降臂(11)構成Z關節，Z關節的移動方向與Y關節的移動 方向和X關節的移動方向相互垂直；第一旋轉關節軸(12)和第一旋轉臂(13)構 成U關節，其中第一旋轉關節軸(12)的軸心與Z關節的移動方向相平行；第二 旋轉關節軸(14)和第二旋轉臂(15)構成V關節，其中第二旋轉關節軸(14)的軸 心與第一旋轉關節軸(12)的軸心相垂直；第三旋轉關節軸(16)和末端執行器(17) 構成W關節，其中第三旋轉關節軸(16)的軸心與旋轉關節軸(14)的軸心相垂直。
全文摘要
本發明提供的是一種多功能龍門式六軸工業機器人。第一立柱(3)、第二立柱(6)分別通過第一移動關節軸(2)、第二移動關節軸(5)安裝于第一軌道(1)與第二軌道(4)上，橫梁(7)安裝于第一立柱(3)和第二立柱(6)之間；移動臂(9)通過第三移動關節軸(8)安裝于橫梁(7)上；升降臂(11)通過第四移動關節軸(10)安裝在移動臂(9)上；第一旋轉臂(13)通過第一旋轉關節軸(12)安裝在升降臂(11)端部；第二旋轉臂(15)通過第二旋轉關節軸(14)安裝在第一旋轉臂(13)上；末端執行器(17)通過第三旋轉關節軸(16)安裝在第二旋轉臂(15)的端部。本發明具有六個自由度，其中三個為移動關節，三個為轉動關節。是一種能完成多種作業和能勝任大空間作業的工業用機器人新結構。
文檔編號B25J9/08GK101559598SQ200910072008
公開日2009年10月21日 申請日期2009年5月12日 優先權日2009年5月12日
發明者劉富強, 劉少剛, 杜宏旺, 王立權, 趙亞楠 申請人:哈爾濱工程大學