緊湊型并聯(lián)運動機器人的制作方法
【專利摘要】一種并聯(lián)運動機器人(10)具有第一驅(qū)動臂(80)和第二驅(qū)動臂(90)，當(dāng)機器人(10)在其正常工作區(qū)內(nèi)操作時兩個驅(qū)動臂交叉。驅(qū)動臂(80，90)由此與其中兩個驅(qū)動臂(80，90)彼此遠(yuǎn)離指向的情況相比在水平方向上占據(jù)較少空間。
【專利說明】
緊湊型并聯(lián)運動機器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及因為其驅(qū)動臂未跨越大寬度延伸而緊湊的并聯(lián)運動機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的并聯(lián)運動機器人包括多個驅(qū)動臂，各驅(qū)動臂在一端直接或經(jīng)由齒輪箱被連接至伺服電機的相應(yīng)軸。在相反端驅(qū)動臂經(jīng)由具有三個自由度(DOF)的球窩接頭被附接至桿的近端。桿將驅(qū)動臂的轉(zhuǎn)動運動轉(zhuǎn)換成經(jīng)由球窩接頭被附接至桿的遠(yuǎn)端的末端執(zhí)行器的相應(yīng)運動。伺服電機和相應(yīng)的驅(qū)動臂由此在一個驅(qū)動臂的操縱不影響其余驅(qū)動臂的位置的意義上并聯(lián)地工作。
[0003]delta機器人是可以包括三個驅(qū)動臂的一種眾所周知類型的并聯(lián)運動機器人。各驅(qū)動臂利用在各端具有球窩接頭的兩個桿被連接至末端執(zhí)行器。驅(qū)動臂圍繞相應(yīng)的伺服電機軸線轉(zhuǎn)動，伺服電機被對稱地布置使得它們的軸線以60度的角度相交。因為delta機器人的驅(qū)動臂相對長并且在不同方向上指向所以機器人構(gòu)造需要大量空間。US7188544公開了包括三個驅(qū)動臂的一種類型的delta機器人。delta機器人也可以包括四個或更多的驅(qū)動臂。
[0004]W0200366289公開了包括三個或更多驅(qū)動臂的其他的且不太眾所周知類型的并聯(lián)運動機器人。根據(jù)W0200366289的機器人與delta機器人的不同之處在于，驅(qū)動臂的轉(zhuǎn)動軸線是平行的，并且在很多實施例中驅(qū)動臂甚至具有一個共同的轉(zhuǎn)動軸線。驅(qū)動臂與末端執(zhí)行器之間的桿的數(shù)量從一個至三個間變化，取決于驅(qū)動臂和機器人實施例。還有，根據(jù)W0200366289的機器人的驅(qū)動臂需要相對長且很好地展開，并且結(jié)果是需要大量空間。
[0005]仍然存在著提供更緊湊型并聯(lián)運動機器人的期望。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明的目的是提供一種緊湊型并聯(lián)運動機器人。
[0007]這些目的通過根據(jù)隨附權(quán)利要求1的裝置來實現(xiàn)。
[0008]發(fā)明基于如下認(rèn)識:當(dāng)機器人在其正常工作區(qū)內(nèi)操作時，當(dāng)驅(qū)動臂中的兩個彼此交叉地布置時，驅(qū)動臂在水平方向上占據(jù)較少空間。
[0009]根據(jù)發(fā)明的第一方面，提供一種并聯(lián)運動機器人，包括可圍繞第一軸線轉(zhuǎn)動的第一軸、可圍繞第二軸線轉(zhuǎn)動的第二軸和可圍繞第三軸線轉(zhuǎn)動的第三軸。機器人進一步包括被附接至第一軸的第一驅(qū)動臂、被附接至第二軸的第二驅(qū)動臂和被附接至第三軸的第三驅(qū)動臂，各驅(qū)動臂借助于至少一個桿被連接至末端執(zhí)行器。第一、第二和第三軸線平行并且第一軸線與第二軸線之間的距離是第一驅(qū)動臂的長度的至少30%。第一和第二軸線限定了參考平面，末端執(zhí)行器具有最遠(yuǎn)離參考平面的極限位置。垂直于參考平面的參考軸線在參考平面與極限位置之間延伸。當(dāng)末端執(zhí)行器被定位在參考軸線的中點時，第一和第二驅(qū)動臂交叉。
[0010]根據(jù)發(fā)明的一個實施例，第一軸線與第二軸線之間的距離是第一驅(qū)動臂的長度的至少40%、諸如50%、60%、70%或75%。
[0011 ]根據(jù)發(fā)明的一個實施例，第一和第二軸從相應(yīng)的致動器開始在第一方向上延伸，并且第三軸從相應(yīng)的致動器開始在第二方向上延伸，第一方向與第二方向相反。
[0012]根據(jù)發(fā)明的一個實施例，參考平面相對于水平面傾斜。
【附圖說明】
[0013]將參照附圖更詳細(xì)地說明發(fā)明，其中:
[0014]圖1示出根據(jù)發(fā)明的一個實施例的并聯(lián)運動機器人，
[0015]圖2示出處于不同位置的圖1的機器人，和
[0016]圖3示出根據(jù)發(fā)明的一個實施例的并聯(lián)運動機器人的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]參見圖1，根據(jù)發(fā)明的一個實施例的并聯(lián)運動機器人10包括可圍繞第一軸線50轉(zhuǎn)動的第一軸20、可圍繞第二軸線60轉(zhuǎn)動的第二軸30和可圍繞第三軸線70轉(zhuǎn)動的第三軸40。第一驅(qū)動臂80被附接至第一軸20、第二驅(qū)動臂90被附接至第二軸30并且第三驅(qū)動臂100被附接至第三軸40，各驅(qū)動臂80、90、100連同相應(yīng)的軸20、30、40—起圍繞相應(yīng)的軸線50、60、70轉(zhuǎn)動。第一驅(qū)動臂80借助于三個桿103被連接至末端執(zhí)行器102、第二驅(qū)動臂90借助于兩個桿103被連接至末端執(zhí)行器102并且第三驅(qū)動臂100借助于一個桿103被連接至末端執(zhí)行器102。各桿103借助于具有三個DOF的接頭105被連接至相應(yīng)的驅(qū)動臂80、90、100和末端執(zhí)行器102。與第一驅(qū)動臂80平行地有平行臂110，其目的是使末端執(zhí)行器102的定向保持恒定。
[0018]第一和第二軸20、30從相應(yīng)的致動器開始在第一方向120上延伸，并且第三軸40從相應(yīng)的致動器開始在第二方向130上延伸。所有的軸線50、60、70由此平行。致動器是包括了被容納在外殼170內(nèi)的齒輪的伺服電機。當(dāng)機器人10處于根據(jù)圖1的位置時，第一和第二驅(qū)動臂80、90交叉，即從至少一個方向上觀察，第一驅(qū)動臂80的縱向軸線與第二驅(qū)動臂90的縱向軸線相交。實際上，每當(dāng)機器人10在其正常工作區(qū)內(nèi)操作時第一和第二驅(qū)動臂80、90就交叉。為了更準(zhǔn)確地限定本發(fā)明，現(xiàn)在將限定屬于正常工作區(qū)的點。
[0019]為了限定正常工作區(qū)內(nèi)的點，有必要首先限定參考平面140和參考軸線150。參考平面140是由第一和第二軸線50、60限定的平面、即與這些軸線50、60中的兩者都平行的平面。存在有作為在工作區(qū)的其中末端執(zhí)行器102最遠(yuǎn)離參考平面140的外圍處的點的極限位置160。參考軸線150在參考平面140與極限位置160之間延伸，參考軸線150垂直于參考平面140。參考軸線150的中點屬于機器人10的正常工作區(qū)，并且根據(jù)本發(fā)明第一和第二驅(qū)動臂80、90應(yīng)該在當(dāng)末端執(zhí)行器102被定位在參考軸線150的中點處時交叉。第一軸20比第二軸30長以便允許第一和第二驅(qū)動臂80、90彼此交叉。
[0020]第一和第二軸20、30之間的距離相對長以便從交叉的驅(qū)動臂80、90中獲益。即，當(dāng)?shù)谝缓偷诙S20、30彼此遠(yuǎn)離時，相應(yīng)的第一和第二驅(qū)動臂80、90在水平方向上占據(jù)很大程度上彼此重疊的區(qū)域。機器人10可以由此與其中兩個驅(qū)動臂80、90彼此遠(yuǎn)離地指向的情況相比在水平方向上被理解為更緊湊得多。根據(jù)圖1的實施例，第一軸線50與第二軸線60之間的距離是第一驅(qū)動臂80的長度的大約72%。為了測量第一驅(qū)動臂80的長度，應(yīng)該考慮從第一軸線50到被附接至第一驅(qū)動臂80并最遠(yuǎn)離第一軸線50的接頭105的距離。
[0021]根據(jù)圖1的機器人10被安裝成使得參考平面140是水平的。然而，機器人10可以被以任何適當(dāng)?shù)亩ㄏ虬惭b、例如以便實現(xiàn)有用的工作區(qū)的形狀。
[0022]參見圖2，圖1的機器人10被示出處于其中末端執(zhí)行器102更靠近極限位置160的位置。
[0023]參見圖3，根據(jù)發(fā)明的機器人10的示意圖示意性地示出了機器人10的主要元件。
[0024]發(fā)明不限于以上示出的實施例，而是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以以在如權(quán)利要求所限定的發(fā)明的范圍內(nèi)的多個方式對它們進行修改。
【主權(quán)項】
1.一種并聯(lián)運動機器人(10)，包括: 可圍繞第一軸線(50)轉(zhuǎn)動的第一軸(20)、可圍繞第二軸線(60)轉(zhuǎn)動的第二軸(30)、可圍繞第三軸線(70)轉(zhuǎn)動的第三軸(40)、被附接至所述第一軸(20)的第一驅(qū)動臂(80)、被附接至所述第二軸(30)的第二驅(qū)動臂(90)、被附接至所述第三軸(40)的第三驅(qū)動臂(100)，各驅(qū)動臂(80，90，100)借助于至少一個桿(103)被連接至末端執(zhí)行器(102)， 所述第一軸線、第二軸線和第三軸線(50，60，70)平行并且所述第一軸線(50)與所述第二軸線(60)之間的距離是所述第一驅(qū)動臂(80)的長度的至少30%， 所述第一軸線和第二軸線(50，60)限定了參考平面(140)，所述末端執(zhí)行器(102)具有最遠(yuǎn)離所述參考平面(140)的極限位置(160)， 參考軸線(150)，垂直于所述參考平面(140)并且在所述參考平面(140)與所述極限位置(160)之間延伸， 其特征在于，當(dāng)所述末端執(zhí)行器(102)被定位在所述參考軸線(150)的中點時，所述第一驅(qū)動臂和第二驅(qū)動臂(80，90)交叉。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的并聯(lián)運動機器人(10)，其中所述第一軸線(50)與所述第二軸線(60)之間的距離是所述第一驅(qū)動臂(80)的長度的至少40%、諸如50%、60%、70%或75%。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個所述的并聯(lián)運動機器人(10)，其中所述第一軸和第二軸(20，30)從相應(yīng)的致動器開始在第一方向(120)上延伸，并且所述第三軸(40)從相應(yīng)的致動器開始在第二方向(130)上延伸，所述第一方向(120)與所述第二方向(130)相反。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一個所述的并聯(lián)運動機器人(10)，其中所述參考平面(140)相對于水平面傾斜。
【文檔編號】B25J9/00GK105992677SQ201480075587
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2014年3月18日
【發(fā)明人】T·布羅加德, J·厄恩魯?shù)?
【申請人】Abb瑞士股份有限公司