一種變構態大空間碼垛機器人機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及碼垛機械設計領域，特別是一種變構態大空間碼垛機器人機構。
【背景技術】
[0002]隨著機械自動化水平的提高，碼垛機器人以其在機械結構、適用范圍、靈活性、成本以及維護等方面的優勢使其應用漸為廣泛，并成為一種發展趨勢，廣泛應用于食品、電子、機械、醫藥等自動化生產企業。現有的碼垛機器人機構為固定自由度機構，運動空間有限，不能根據功能需求或環境變化改變其工作空間。
[0003]中國專利201210576488.3公開了一種大工作空間可控機構式碼垛機，此碼垛機構雖工作空間大但工作柔性和穩定性低且不工作時占有空間較大，中國專利201110184520.9公開了一種變胞機構式碼垛機器人機構，雖然工作柔性和穩定性高但工作空間不大，目前尚未有一種工作柔性和穩定性高、工作空間大的碼垛機人機構的發明創新設計
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種變構態大空間碼垛機器人機構，它能克服現有碼垛機的不足，工作柔性和穩定性高，工作空間大且不工作時占有的三維空間小，能使碼垛機適應不同任務。
[0005]本發明通過以下技術方案達到上述目的:
[0006]一種變構態大空間碼垛機器人機構，包括機架、電機、驅動連桿、傳動連桿、周轉連桿、輸出連桿、限位銷軸以及圓柱光滑鉸鏈。具體結構和連接關系為:所述電機為可控電機，由第一可控電機、第二可控電機、第三可控電機和第四可控電機組成，第一可控電機、第二可控電機固定在機架上，第三可控電機固定在第二驅動桿上，第四可控電機固定在輸出桿上，
[0007]所述驅動連桿包括第一驅動連桿、第二驅動連桿和第三驅動連桿，第一驅動連桿一端固連在第一可控電機轉軸上，另一端與輸出連桿相連，輸出連桿另一端通過第四圓柱光滑鉸鏈與傳動連桿相連，輸出連桿中間通過第一圓柱光滑鉸鏈與周轉連桿連接，第二驅動連桿一端固定連接在第二可控電機轉軸上，另一端通過第二圓柱光滑鉸鏈與周轉連桿相連，第三驅動連桿一端固連在第三可控電機轉軸上，另一端通過第三圓柱光滑鉸鏈與傳動連桿相連，傳動連桿通過第四圓柱光滑鉸鏈一端固連在輸出連桿上，另一端通過第三圓柱光滑鉸鏈與第三驅動連桿相連，限位銷軸固定在輸出連桿上。
[0008]所述周轉連桿長度與第一圓柱光滑鉸鏈到第四可控電機的距離相等。
[0009]所述第三驅動連桿長度與第三可控電機至第二圓柱光滑鉸鏈的距離相等。
[0010]工作時，由于周轉連桿運動到與輸出連桿重疊的位置，第一限位銷軸伸出限位銷使周轉連桿與輸出連桿固定，此時第二圓柱光滑鉸鏈位置與第四可控電機重合，同時使第一驅動連桿、第二驅動連桿與機架形成閉環三角形，使機構處于單自由度狀態，通過第三驅動電機實現貨物的穩定運輸，到達指定位置，當碼垛機關機時，在單自由度狀態下，傳動連桿運動到與輸出連桿重疊位置，第二限位銷軸伸出限位銷使傳動連桿與輸出連桿固定，此時第三圓柱光滑鉸鏈位置與第二圓柱光滑鉸鏈以及第四驅動電機位置重合，第四驅動電機啟動，使輸出連桿以及通過第一、第二限位銷軸固連在一起的周轉連桿與傳動連桿運動到與第二驅動連桿重疊位置停機，限位銷軸的使用能實現兩自由度、單自由度機構間轉變，使機構既具有在一自由度狀態下便于控制，便于貨物穩定搬運的特性，又具有機構在二自由度狀態下的高敏度定位的特性，又能使機構在停機時占有的三維空間小。
[0011]本發明的突出優點在于:
[0012]1、碼垛機器人在工作過程中，可實現機構在面對不同任務下多個構態切換，使機器人適應不同任務，機構兩自由度時，可實現碼垛機器人在工作空間中任意軌跡的柔性輸出，單自由度時，可使貨物在搬運過程中更加穩定。
[0013]2、在單自由度時，由于第一驅動連桿與第二驅動連桿形成一個封閉的三角形，使等效機架水平位置相對于原機架水平位置有提升，提高了機構的輸出空間。
[0014]3、在碼垛機不工作時，整個機構占有的三維空間小。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發明所述的變構態大空間碼垛機器人機構的二自由度時的結構狀態圖。
[0016]圖2為本發明所述的變構態大空間碼垛機器人機構的單自由度時的結構狀態圖。
[0017]圖3為本發明所述的變構態大空間碼垛機器人機構的零自由度時的結構狀態圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，均屬于本發明保護的范圍。
[0019]對照圖1、圖2和圖3，本發明所述的變構態大空間碼垛機器人機構，包括機架、電機、驅動連桿、傳動連桿、周轉連桿、輸出連桿、限位銷軸以及圓柱光滑鉸鏈。具體結構和連接方式為:
[0020]所述電機為可控電機，由第一可控電機11、第二可控電機12、第三可控電機13和第四可控電機10組成，第一可控電機11、第二可控電機12固定在機架I上，第三可控電機13固定在第二驅動桿6上，第四可控電機10固定在輸出連桿3上。
[0021]所述驅動連桿包括第一驅動連桿2、第二驅動連桿6和第三驅動連桿5。所述第一驅動連桿2 —端固連在第一可控電機轉軸11上，另一端與輸出連桿3相連，輸出連桿3另一端通過第四圓柱光滑鉸鏈17與傳動連桿4相連，輸出連桿3中間通過第一圓柱光滑鉸鏈14與周轉連桿7連接。所述第二驅動連桿6 —端固定連接在第二可控電機12轉軸上，另一端通過第二圓柱光滑鉸鏈15與周轉連桿7相連。所述第三驅動連桿5 —端固連在第三可控電機13轉軸上，另一端通過第三圓柱光滑鉸鏈16與傳動連桿4相連。
[0022]所述傳動連桿4通過第四圓柱光滑鉸鏈17 —端固連在輸出連桿3上，另一端通過第三圓柱光滑鉸鏈16與第三驅動連桿5相連。
[0023]所述周轉連桿7通過第一圓柱光滑鉸鏈14與輸出連桿3相連，另一端通過第二圓柱光滑鉸鏈15與第二驅動連桿6相連。
[0024]所述第一限位銷軸9固定在輸出連桿上。
[0025]所述第二限位銷軸8固定在輸出連桿上。
[0026]所述周轉連桿7長度與第一圓柱光滑鉸鏈14到第四可控電機10距離相等。
[0027]所述第三驅動連桿5長度與第三可控電機13至第二圓柱光滑鉸鏈15距離相等。
[0028]工作原理及過程:
[0029]工作時，由于周轉連桿7運動到與輸出連桿3重疊的位置，第一限位銷軸9伸出限位銷使周轉連桿與輸出連桿3固定，此時第二圓柱光滑鉸鏈15位置與第四可控電機10重合，同時使第一驅動連桿2、第二驅動連桿6與機架形成閉環三角形，使機構處于單自由度狀態，通過第三驅動電機13實現貨物的穩定運輸，到達指定位置，當碼垛機關機時，在單自由度狀態下，傳動連桿4運動到與輸出連桿3重疊位置，第二限位銷軸8伸出限位銷使傳動連桿4與輸出連桿3固定，此時第三圓柱光滑鉸鏈16位置與第二圓柱光滑鉸鏈15以及第四驅動電機位10置重合，第四驅動電機10啟動，使輸出連桿3以及通過第一、第二限位銷軸9、8固連在一起的周轉連桿7與傳動連桿4運動到與第二驅動連桿6重疊位置停機，限位銷軸的使用能實現兩自由度、單自由度機構間轉變，使機構既具有在一自由度狀態下便于控制，便于貨物穩定搬運的特性，又具有機構在二自由度狀態下的高敏度定位的特性，又能使機構在停機時占有的三維空間小。
【主權項】
1.一種變構態大空間碼垛機器人機構，包括機架、電機、驅動連桿、傳動連桿、周轉連桿、輸出連桿、限位銷軸以及圓柱光滑鉸鏈，其特征在于，具體結構和連接關系為: 所述電機為可控電機，由第一可控電機、第二可控電機、第三可控電機和第四可控電機組成，第一可控電機、第二可控電機固定在機架上，第三可控電機固定在第二驅動桿上，第四可控電機固定在輸出桿上， 所述驅動連桿包括第一驅動連桿、第二驅動連桿和第三驅動連桿，第一驅動連桿一端固連在第一可控電機轉軸上，另一端與輸出連桿相連，輸出連桿另一端通過第四圓柱光滑鉸鏈與傳動連桿相連，輸出連桿中間通過第一圓柱光滑鉸鏈與周轉連桿連接，第二驅動連桿一端固定連接在第二可控電機轉軸上，另一端通過第二圓柱光滑鉸鏈與周轉連桿相連，第三驅動連桿一端固連在第三可控電機轉軸上，另一端通過第三圓柱光滑鉸鏈與傳動連桿相連，傳動連桿通過第四圓柱光滑鉸鏈一端固連在輸出連桿上，另一端通過第三圓柱光滑鉸鏈與第三驅動連桿相連，限位銷軸固定在輸出連桿上。
2.根據權利要求1所述的變構態大空間碼垛機器人機構，其特征在于，所述周轉連桿長度與第一圓柱光滑鉸鏈到第四可控電機的距離相等。
3.根據權利要求1所述的變構態大空間碼垛機器人機構，其特征在于，所述第三驅動連桿長度與第三可控電機至第二圓柱光滑鉸鏈的距離相等。
【專利摘要】一種變構態大空間碼垛機器人機構，該機構通過第一限位銷軸限位，使周轉連桿與輸出連桿位置重疊，使第一驅動連桿、第二驅動連桿與機架形成閉環三角形，機構處于單自由度狀態，實現兩自由度與單自由度機構間轉變。關機時，通過第二限位銷軸限位，同時第四驅動電機啟動，使輸出連桿以及通過限位銷軸固定連接在一起的周轉連桿與傳動連桿運動到與第二驅動連桿重疊位置，使機構在停機時占有的三維空間小，使碼垛機器人機構既具有可控、可調、輸出柔性性能，又具有變胞機構多功能階段變化、多拓撲結構變化、多自由度變化等特征，使碼垛機器人適應不同任務，靈活應用于不同場合和不同的工作對象。
【IPC分類】B65G61-00, B25J9-08, B25J9-12
【公開號】CN104875201
【申請號】CN201510310666
【發明人】王汝貴, 吳曉波, 張成東, 陳輝慶, 廖益豐, 鄭安平, 楊洲
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年6月8日