CN110977948B - 一种五支链并联式机械手 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种五支链并联式机械手，包括机架，纵向支链和横向支链，以及与纵向支链和横向支链连接的多边形动平台。纵向支链为四条，其上端与机架连接，下端与多边形动平台连接；纵向支链包括，旋转座，连接在旋转座下方的二连杆机构，二连杆机构的底端与多边形动平台连接；横向支链为一条，包括一水平设置的摆动臂和一四边形机构，摆动臂与机架转动连接，四边形机构的一支杆与摆动臂转动连接，与之相对的另一支杆与多边形动平台转动连接；多边形动平台为五连杆机构，其相邻连杆首尾相接形成一封闭的环形，并分别对应与四条纵向支链和一横向支链连接。本发明可以在水平和竖直方向上快速移动，并且可以实现一次性抓取多个不规则放置物体的功能。

Description

一种五支链并联式机械手

技术领域

本发明涉及一种机械手，尤其是一种五支链并联式机械手。

背景技术

多支链机械手具有精度高、刚度大的优点，尤其是其快速的定位抓取能力适用于流水生产线，展现出了较大的工业应用潜力，但传统的机械手一般只具有一个动平台，一次只能抓取一个物体，或者是只能一次抓取排列整齐的多个物体，对于放置不规则的物体，则很难实现一次性抓取，因此其抓取效率比较低。

鉴于此提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种五支链并联式机械手，其可以在水平和竖直方向上快速移动，并且可以实现一次性抓取多个不规则放置物体的功能。

为了实现该目的，本发明采用如下技术方案：

一种五支链并联式机械手，包括机架，安装在机架上的纵向支链和横向支链，以及与纵向支链和横向支链连接的多边形动平台，

所述纵向支链为四条，其上端与机架连接，下端与多边形动平台连接；所述纵向支链包括，与机架转动连接的旋转座，连接在旋转座下方的二连杆机构，所述二连杆机构的底端与多边形动平台连接；

所述横向支链为一条，包括一水平设置的摆动臂和一四边形机构，所述摆动臂与机架转动连接，所述四边形机构平行于铅垂面设置，其一支杆与摆动臂转动连接，与之相对的另一支杆与多边形动平台转动连接；

所述多边形动平台为五连杆机构，其相邻连杆首尾相接形成一封闭的环形，并分别对应与四条纵向支链和一横向支链连接。

进一步，所述二连杆机构包括与旋转座转动连接的上连杆，安装在旋转座上并驱动上连杆相对旋转座转动的第一驱动电机，与上连杆铰接的下连杆，所述下连杆通过球形接头与多边形动平台连接。

进一步，所述二连杆机构还包括安装在旋转座上的第二驱动电机，所述第二驱动电机通过传动机构驱动下连杆相对上连杆转动。

进一步，所述传动机构包括带传动装置和齿轮传动装置，所述齿轮传动装置包括设置在上连杆上的第一齿轮，设置在上连杆与下连杆铰接处的第二齿轮，以及设置在下连杆上的第三齿轮，所述第二齿轮分别与第一齿轮和第三齿轮啮合；所述带传动装置包括与第二驱动电机连接的主动带轮，与第一齿轮同轴固定连接的从动带轮，以及连接主动带轮与从动带轮的同步带。

进一步，所述纵向支链还包括第三驱动电机，所述旋转座通过第三驱动电机与机架连接，所述第三驱动电机配置为驱动旋转座相对机架水平转动，四台第三驱动电机呈正四边形分布。

进一步，所述横向支链还包括第四驱动电机，所述摆动臂通过第四驱动电机与机架连接，所述第四驱动电机配置为驱动摆动臂相对机架水平摆动。

进一步，所述四边形机构包括一对竖向支杆和一对横向支杆，所述竖向支杆的中心轴平行于铅垂面，其中一竖向支杆的中部与摆动臂转动连接，另一竖向支杆的中部与构成多边形动平台的一条连杆转动连接。

进一步，所述多边形动平台水平设置，其五条连杆的长度相同。

进一步，所述机架为龙门式机架。

采用本发明所述的技术方案后，带来以下有益效果：

本发明提出的五支链并联式机械手，采用可以变形的多边形动平台，其形状可以根据工作需要形成不同的姿态，本发明具有五条运动支链，不仅结构强度高，而且通过不同的运动方式可以带动多边形动平台发生变形和移动；在实际工作时，多边形动平台可以变换为不同的形状姿态，实现一次抓取多个不同位置的物体，有效提高了抓取效率，进而也提高了生产线的生产效率，帮助企业获得了更好的效益。

附图说明

图1：本发明实施例一的整体结构图；

图2：本发明实施例一去掉机架后的结构图；

图3：为图2的仰视图；

图4：为图2的右视图；

图5：本发明实施例二去掉机架后的结构图；

图6：本发明实施例二中纵向支链的结构图；

其中：1、机架 2、纵向支链 3、横向支链 4、多边形动平台 21、旋转座 22、第三驱动电机 23、第一驱动电机 24、上连杆 25、下连杆 26、第二驱动电机 27、齿轮传动装置28、带传动装置 31、摆动臂 32、第四驱动电机 33、四边形机构 33a、竖向支杆 33b、横向支杆 271、第一齿轮 272、第二齿轮 273、第三齿轮 281、主动带轮 282、从动带轮 283、同步带。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。

实施例一

如图1至图4所示，一种五支链并联式机械手，包括机架1、四条纵向支链2、一条横向支链3和一多边形动平台4。

所述纵向支链2的上端与机架1连接，下端与多边形动平台4连接，纵向支链2用于驱动多边形动平台4上下、前后、左右移动和变形；所述横向支链3的一端与机架1中部连接，另一端连接在多边形动平台4的一侧，本发明的纵向支链2、横向支链3和多边形动平台4共同构成了冗余机构，使整个机构具有较高的稳定性。

具体地，所述纵向支链2包括，与机架1转动连接的旋转座21，连接在旋转座21下方的二连杆机构，所述二连杆机构的底端与多边形动平台4连接，所述纵向支链2还包括第三驱动电机22，所述旋转座21通过第三驱动电机22与机架1连接，第三驱动电机22配置为驱动旋转座21相对机架1水平转动。优选地，四台第三驱动电机22呈正四边形分布。所述二连杆机构包括与旋转座21转动连接的上连杆24，安装在旋转座21上并驱动上连杆24相对旋转座21转动的第一驱动电机23，与上连杆24铰接的下连杆25，所述下连杆25通过球形接头与多边形动平台4连接。

具体地，所述横向支链3包括一水平设置的摆动臂31和一四边形机构33，优选地，所述横向支链3还包括第四驱动电机32，所述摆动臂31通过第四驱动电机32与机架1连接，所述第四驱动电机32配置为驱动摆动臂31相对机架1水平摆动。所述四边形机构33平行于铅垂面设置，其一支杆与摆动臂31转动连接，与之相对的另一支杆与多边形动平台4转动连接。

所述四边形机构33包括一对竖向支杆33a和一对横向支杆33b，所述竖向支杆33a的中心轴平行于铅垂面，其中一竖向支杆33a的中部与摆动臂31转动连接，另一竖向支杆33a的中部与构成多边形动平台4的一条连杆转动连接。所述横向支杆33b与竖向支杆33a为铰链连接，横向支杆33b可以上下转动。四边形机构33随着多边形动平台4的上下移动而发生变形，并保证多边形动平台4始终保持水平，当多边形动平台4在前后、左右方向上移动时，第四驱动电机32将驱动摆动臂31跟随多边形动平台4移动，以保持多边形动平台4的稳定性。

具体地，所述多边形动平台4为五连杆机构，相邻连杆首尾相接形成一封闭的环形，并分别对应与四条纵向支链2和一横向支链3一一对应连接，多边形动平台4可以在上下、前后和左右方向上平行移动，以及在水平面上使各连杆相对转动，产生变形。

优选地，所述多边形动平台4水平设置，其五条连杆的长度相同，在多边形动平台4的底部可以安装抓取机构，实现抓取功能，所述抓取机构可以为吸盘或者抓手(图中未示出)，在五条连杆上可以安装五套抓取机构，使其一次可以抓取至少五件物品。

优选地，所述机架1为龙门式机架，纵向支链2安装在机架1顶端的横梁上，横向支链3安装在机架1的一立柱上。

实施例二

如图5和图6所示，本实施例与实施例一的区别在于，本实施例的二连杆机构还包括安装在旋转座21上的第二驱动电机26，所述第二驱动电机26通过传动机构驱动下连杆25相对上连杆24转动，通过第二驱动电机26和传动机构使整个机构的承载能力得到有效提高，稳定性也更好。

具体地，所述传动机构包括带传动装置28和齿轮传动装置27。所述齿轮传动装置27包括设置在上连杆24上的第一齿轮271，设置在上连杆24与下连杆25铰接处的第二齿轮272，以及设置在下连杆25上的第三齿轮273，所述第二齿轮272分别与第一齿轮271和第三齿轮273啮合。所述带传动装置28包括与第二驱动电机26连接的主动带轮281，与第一齿轮271同轴固定连接的从动带轮282，以及连接主动带轮281与从动带轮282的同步带283。当第二驱动电机26转动时，将驱动主动带轮281转动，主动带轮281通过同步带283带动从动带轮282转动，所述从动带轮282与第一齿轮271保持同步转动，当第一齿轮271转动时，将带动第二齿轮272和第三齿轮273转动，从而使得下连杆25相对上连杆24转动。

本发明的工作过程为：

一、多边形动平台4的上下移动：四台第一驱动电机23同时转动，带动多边形动平台4上下移动。

二、多边形动平台4的左右移动：首先，第三驱动电机22驱动旋转座21转动，使四条纵向支链2的其中两条保持平行状态，然后这两纵向支链2的第三驱动电机22保持锁定状态，使这两条纵向支链2的运动方向限定为左右方向，然后四台第一驱动电机23以不同转速和方向转动，同时另两纵向支链2的第三驱动电机22转动，使多边形动平台4在左右方向上移动。

三、多边形动平台4的前后移动：前后移动与左右移动的方式相似，区别在于保持平行状态的两纵向支链2的运动方向限定为前后方向。

四、多边形动平台4的变形运动：四台第三驱动电机22以不同转速和方向转动将使得多边形动平台4发生变形运动。

上述四种运动方式可以单独发生，也可以使多种运动方式同时发生，如多边形动平台4在上下移动的同时也可以发生变形运动。

以上所述为本发明的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种五支链并联式机械手，包括机架，安装在机架上的纵向支链和横向支链，以及与纵向支链和横向支链连接的多边形动平台，其特征在于：

所述纵向支链为四条，其上端与机架连接，下端与多边形动平台连接；所述纵向支链包括，与机架转动连接的旋转座，连接在旋转座下方的二连杆机构，所述二连杆机构的底端与多边形动平台连接；

所述横向支链为一条，包括一水平设置的摆动臂和一四边形机构，所述摆动臂与机架转动连接，所述四边形机构平行于铅垂面设置，其一支杆与摆动臂转动连接，与之相对的另一支杆与多边形动平台转动连接；

所述多边形动平台为五连杆机构，其相邻连杆首尾相接形成一封闭的环形，并分别对应与四条纵向支链和一横向支链连接；

所述二连杆机构包括与旋转座转动连接的上连杆，安装在旋转座上并驱动上连杆相对旋转座转动的第一驱动电机，与上连杆铰接的下连杆，所述下连杆通过球形接头与多边形动平台连接；

所述二连杆机构还包括安装在旋转座上的第二驱动电机，所述第二驱动电机通过传动机构驱动下连杆相对上连杆转动；

所述纵向支链还包括第三驱动电机，旋转座通过第三驱动电机与机架连接，所述第三驱动电机配置为驱动旋转座相对机架水平转动，四台第三驱动电机呈正四边形分布；

所述横向支链还包括第四驱动电机，所述摆动臂通过第四驱动电机与机架连接，所述第四驱动电机配置为驱动摆动臂相对机架水平摆动。

2.根据权利要求1所述的一种五支链并联式机械手，其特征在于：所述传动机构包括带传动装置和齿轮传动装置，所述齿轮传动装置包括设置在上连杆上的第一齿轮，设置在上连杆与下连杆铰接处的第二齿轮，以及设置在下连杆上的第三齿轮，所述第二齿轮分别与第一齿轮和第三齿轮啮合；所述带传动装置包括与第二驱动电机连接的主动带轮，与第一齿轮同轴固定连接的从动带轮，以及连接主动带轮与从动带轮的同步带。

3.根据权利要求1所述的一种五支链并联式机械手，其特征在于：所述四边形机构包括一对竖向支杆和一对横向支杆，所述竖向支杆的中心轴平行于铅垂面，其中一竖向支杆的中部与摆动臂转动连接，另一竖向支杆的中部与构成多边形动平台的一条连杆转动连接。

4.根据权利要求1所述的一种五支链并联式机械手，其特征在于：所述多边形动平台水平设置，其五条连杆的长度相同。

5.根据权利要求1所述的一种五支链并联式机械手，其特征在于：所述机架为龙门式机架。