焊接機械手結構設計【焊接機器人】【四自由度】

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雖然這種方法是有效的,它強加了一些嚴重的設計約束。提供所需的比率,一個相對大的末端執(zhí)行器滑輪是必要的。末端執(zhí)行器的旋轉1/2的旋轉第二環(huán)節(jié),滑輪在末端執(zhí)行器必須兩倍大的住房在遠端第一個鏈接。當輪最后效應很大,它增加了重大質量末端的機器人手臂,增加慣性和使它更難以控制精確的運動臂。 同時,提供所需的比率,第二個鏈接輪和住房在末端的第二個鏈接必須是相對小的直徑,即。、半固定滑輪的直徑。這使得它很難連接電線,氣動管,或其他細長組件擴展從第一到第二個鄰近的鏈接通過一個空心孔出口處的第二個鏈接輪和住房。這樣的電線,管道和其他細長的組件通常是部分的控制系統(tǒng)控制末端執(zhí)行器。因此,它會期望創(chuàng)建一個機器人的手臂與足夠的空間之間的連接鏈接,以便這些電線和管道可以通過中心的聯(lián)合。機器人手臂的本發(fā)明解決問題提出更完整地描述上面和下面是。 總結的發(fā)明 根據(jù)本發(fā)明的一個體現(xiàn),一個機器人臂包括第一和第二個環(huán)節(jié),第一個環(huán)節(jié)有一個近端和遠端和第二個鏈接有一個近端和遠端。近結束了第一環(huán)節(jié)是連接到一個基地面積為旋轉相對于第一樞軸。近端結束第二個鏈接是面積安裝在末端的第一個鏈接,能夠旋轉大約第二樞軸,平行于第一樞軸。一個末端執(zhí)行器是連接到遠端面積的第二個鏈接,能夠旋轉大約三分之一樞軸,平行于第一和第二樞軸。一個固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結束的第一個鏈接。第二個鏈接是一個滑輪固定到第二個鏈接為旋轉與第二連接第二樞軸。第二個鏈接輪有一個圓周表面同心的第二樞軸。提供住房和固定到第一個鏈接在其遠端。住房有一個圓周表面同心的第二樞軸。一個末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉大約第三樞軸和末端執(zhí)行器輪有圓周表面同心同第三樞軸。第一皮帶傳動也提供和包括一個或多個帶連接表面之間的周向固定滑輪和圓周表面的第二個鏈接滑輪,這樣旋轉的第一個鏈接相對于固定滑輪第一樞軸轉動的第二個鏈接原因第二樞軸相對于第一個鏈接。第一個皮帶傳動是安排提供一個第一轉動之間的比例的第一個鏈接相對于固定滑輪和旋轉的第二個鏈接相對于固定滑輪。第二個皮帶驅動器包括一個或多個連接的圓周表面之間的皮帶的住房和圓周表面的末端執(zhí)行器輪,旋轉的第二個鏈接相對于第一個鏈接,關于第二樞軸軸,使末端執(zhí)行器的旋轉對第三個樞軸相對于第二個鏈接。第二個皮帶傳動是安排提供第二個比率第二個鏈接的旋轉相對于第一個鏈接和旋轉的末端執(zhí)行器相對于第二個鏈接。一個或多個空轉滑輪提供和安裝是回轉中的一種或兩種鏈接。每個空轉滑輪定義一個第一和第二圓周表面。至少一個皮帶傳動包括一個第一次帶接洽第一圓周表面的一個惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。 最好是,第一個比率值為2,旋轉的第一環(huán)節(jié),通過一個角8導致第二個鏈接輪和第二個鏈接將通過一個角的-26就第一個鏈接。因此,如果第一個鏈接穿越450年的角,這將導致逆時針方向第二個鏈接輪和第二個鏈接將通過一個角的900在順時針方向相對于第一個鏈接。 它也是首選,第二個比有價值的?在第二個環(huán)節(jié),通過旋轉一個角度0使末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過一個角為1 / z0就第二個鏈接。例如,如果第二個鏈接將通過一個角的90 度在順時針方向,這將導致末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過一個角的450在逆時針方向相對于第二個鏈接。 因為一個或更多的皮帶驅動器包括一個惰輪和兩個腰帶,滑輪和住房直徑不需要選擇如上所述在連接與先前技術皮帶傳動。例如,機器人臂包括一個第一導輪安裝在第一個環(huán)節(jié),第一個帶第一皮帶傳動嚙合第一圓周表面的惰輪和圓周表面的固定滑輪。第二個帶第一皮帶傳動嚙合第二圓周表面的第一導輪和圓周表面的第二個鏈接輪。 也最好,機器人臂有一個第二個導輪安裝在第二個鏈接。第二個皮帶傳動合意地包括第一帶擴展從圓周年代表面的住房第一圓周表面的第二個惰輪。第二個皮帶傳動合意地進一步包括一個第二帶延伸至第二圓周表面的第二個導輪的末端執(zhí)行器滑輪。最好是,比直徑的第一圓周表面的第二個惰輪對直徑的圓周表面的第二第二導輪超過1:1的,例如2:1。這個比率超過1:1在第二個惰輪允許一個相對較小的末端執(zhí)行器輪在一個較小的住房,或兩者,會提供比在沒有第二個惰輪。最好是,機器人手臂進一步包括細長元件和第二個鏈接輪和住房包括一個內部孔。瘦長的組件有魅力地擴展從第一個鏈接通過孔,進入第二個環(huán)節(jié)。這些細長的組件可能包括電線、光纖或氣動或液壓軟管所需操作機器人手臂。最后效應器滑輪也可能包括一個內部孔,細長的組件可以擴展從第二個鏈接到末端執(zhí)行器。 最好是,機器人手臂進一步包括一個基地和第一旋轉運動致動器連接到基地的旋轉對旋轉第一個鏈接相對于固定滑輪第一樞軸,移動末端執(zhí)行器徑向如上所述。一個進一步的旋轉運動執(zhí)行機構可能提供旋轉固定滑輪和第一個鏈接,整個手臂擺動對第一樞軸。 設計優(yōu)選的描述 如圖所示在圖1,一個機器人臂10安裝一基地11和有一個第一和一個第二個鏈接鏈接12 14。第一個鏈接有一個近端和遠端16 18。同樣的,第二個鏈接14有一個近端和遠端結束20 22。第一個和第二個鏈接12和14是最好是中空的,可以由金屬、塑料或其他合適的材料。第一個鏈接12安裝基地12為旋轉相對于基準的第一樞軸28第一聯(lián)合24在近端16的第一個鏈接12。一個固定的滑輪26也安裝的第一旋轉樞軸28日在第一聯(lián)合24。固定滑輪26包括一個圓周表面30(圖3),中心與第一樞軸28。也擴展從第一聯(lián)合24是一個軸固定到第一個滑輪32和33驅動皮帶輪固定到第一個鏈接12。驅動皮帶輪33是連接到第一個旋轉運動執(zhí)行機構35所以第一傳動裝置可以驅動旋轉的第一個環(huán)節(jié),對軸28。軸32是連接到一個第二致動器37可以驅動固定滑輪24在旋轉的軸的旋轉,與此同時28第一環(huán)12或持有驅動皮帶輪固定反對這樣的旋轉。第一個執(zhí)行機構可以包括任何常規(guī)旋轉執(zhí)行機構,例如一個步進電機,一種傳統(tǒng)的電動機,或喜歡。第二致動器可能包括類似的組件,或可能包括一個第一制動器連接固定滑輪24至臂12為旋轉和第二制動貴重持有固定皮帶輪在固定位置相對于住房。第一和第二致動器是由傳統(tǒng)的指揮控制系統(tǒng)(沒有顯示)。 第一個和第二個鏈接鏈接12 14連接在第二個接頭面積34。第一個和第二個鏈接12和14能夠旋轉與尊重對方第二樞軸36,平行于第一樞軸28。一個第二個鏈接輪38是安裝在第二個接頭34和有一個圓周表面40,中心與第二樞軸36。第二個鏈接的滑輪38是固定的第二個鏈接14。還提供了一個住房42在第二個接頭34和固定到第一個鏈接12。住房42也有一個圓周表面44,中心與第二樞軸36。 第三個接頭46提供了遠端22的第二個鏈接14。一個末端執(zhí)行器是安裝在滑輪48第三聯(lián)合46和能夠旋轉大約三分之一樞軸50。最終效應有一個圓周表面輪48 52同心同第三樞軸50。一個末端執(zhí)行器54附加到末端執(zhí)行器輪48和能夠旋轉大約第三樞軸50。最后效應器54可能包括手指或其他裝置對持有一個工件需要移動。 第一導輪56所安裝的第一個鏈接12之間的固定滑輪26和第二個鏈接輪38。第一導輪56有第一圓周表面58和第二圓周表面60。第二個惰輪62安裝第二個鏈接14和有一個第一圓周表面64和第二圓周表面66。第一和第二空轉滑輪56和62年68年和69年的旋轉軸線平行的第一、第二和第三支點軸28,36歲和50。 第一皮帶傳動71在第一個鏈接12包括一個第一次帶70參與圓周表面的固定滑輪30和第一圓周表面的第一導輪58,第二帶72擴展從第二圓周表面66第一導輪62到圓周表面40第二聯(lián)系滑輪。第二個皮帶傳動75在第二環(huán)節(jié)包括第一次帶14 74擴展從圓周表面44的住房42第一圓周表面64的第二個惰輪62。第二個帶76擴展從第二圓周表面66的第二個惰輪62到圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。第一和第二皮帶74和76的第二個惰輪62形成第二皮帶傳動75的第二個鏈接。這個腰帶70、72、74和76是最好帶擁有就算牙齒的類型通常被稱為“同步皮帶”,并舉行緊對滑輪?；営薪慌涞难例X在圓周表面。它應該受到那些熟練的藝術,腰帶可以常規(guī)摩擦傳動皮帶,三角帶或鏈和將會選中相應的滑輪。 在操作,將末端執(zhí)行器徑向,第一次執(zhí)行機構35導致第一個鏈接12旋轉第一樞軸28雖然第二致動器37固定滑輪26對旋轉。因為固定滑輪26是固定就第一個鏈接12,旋轉的第一個鏈接12的結果在第一導輪56旋轉相反的方向作為第一個鏈接12。最好見圖3,如果例如第一個鏈接是順時針方向轉動的柜臺,第一導輪56將沿著順時針方向旋轉就第一個鏈接導致第二個帶72的第一個帶驅動移動。第二個帶72第一導輪56訂婚的第二個鏈接輪38,固定在第二個鏈接14。運動的帶72的順時針運動造成第二聯(lián)系皮帶輪38因此第二個鏈接14旋轉第二樞軸36在順時針方向相對于第一個鏈接12。運動的量的第二個鏈接相對于第一個鏈接取決于總體比率提供了第一個皮帶傳動71在第一個鏈接。這反過來取決于直徑的比值的固定滑輪26和第二個鏈接輪38以及直徑的比值,第一圓周表面58和第二圓周表面60第一導輪56。顯示在特定的化身,固定滑輪的直徑26倍直徑的第二個鏈接輪38。因此,而第一和第二圓周表面58和60第一導輪56有相同的直徑,一個450旋轉的第一個鏈接12在柜臺順時針方向將導致900旋轉的第二個鏈接14在順時針方向相對于第一個鏈接12。 因為住房42是固定在第一個鏈接12,第二個鏈接14旋轉有關第一個鏈接12造成第一個帶74的第二皮帶傳動75移動相對于第二個鏈接14。例如,如果第二個鏈接在順時針方向旋轉,第一個帶74的第二個惰輪62將,將第二個惰輪62在柜臺順時針方向相對于第二個鏈接。這個舉動第二帶76,從事第二圓周表面66的第二個惰輪62年,在反時針方向。作為第二個帶76的第二皮帶傳動75是從事與末端執(zhí)行器輪48,運動的第二帶76的結果最終也轉向效應器54逆時針方向相對于第二個鏈接14。 作為最好的顯示在圖3,大量的運動結束安裝工54相對于第二個鏈接14取決于直徑的圓周表面44的住房42,直徑之比第一和第二圓周表面64和66的第二個惰輪62和直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。特別說明的化身,直徑的比值之間的圓周表面44的住房42和64年第一圓周表面的第二個惰輪62是1:1。因此,第二個鏈接把900的順時針方向的結果在第二個導輪旋轉900在柜臺順時針方向。 直徑的第二周向表面66第二個惰輪是1 / z直徑的圓周表面64年第一。一個900的旋轉第一圓周表面64將導致900旋轉第二圓周表面66但是線性運動的皮帶76只1 / z線性運動的皮帶74。進一步,該比率的直徑,第二圓周表面66的第二個惰輪62年到直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48是1 /咱。因此,如果第二個導輪旋轉62到900年,最終只會旋轉450效應器滑輪。因為最終的效應器54生硬地附加到末端執(zhí)行器輪48,末端執(zhí)行器還旋轉450。這種安排將900順時針運動的第二個鏈接14相對第一個鏈接成一個450逆時針方向運動的末端執(zhí)行器54。 通過2之間的比例固定滑輪26和第二個鏈接輪38和1 / z之間的比例和末端執(zhí)行器住房42輪48保持方向的末端執(zhí)行器在整個旋轉運動的54個第一和第二個鏈接12和14。換句話說,末端執(zhí)行器54就保持其取向基本會在第一和第二個鏈接是旋轉。例如,如果第一個鏈接12移動450逆時針方向,第二個鏈接將900在順時針方向而末端執(zhí)行器在柜臺54 450旋轉順時針方向。 最終效應同樣走向或遠離第一聯(lián)合24和基地11。 進一步利用這個安排是,住房可以與42相對較大的直徑比末端執(zhí)行器輪48。這是由于第二個惰輪62創(chuàng)建1 / z比第二圓周表面之間的66和末端執(zhí)行器輪48。建立1 / z比沒有第二個惰輪需要,末端執(zhí)行器的直徑滑輪48兩倍直徑的圓周表面44的住房。正如上面提到的,它需要一個相對較小的端效應皮帶輪48。一個相對大的末端執(zhí)行器輪48會產(chǎn)生增加手臂的轉動慣性,使精確控制臂10更加困難。而且,相對大直徑的住房42提供額外的空間在中心的住房和第二個鏈接輪38一孔78可以提供。78年孔允許電線,纖維光學,氣動或液壓軟管或其他細長元件90通過從第一個鏈接12到第二個鏈接沿著室內的14個機器人臂10。在這些組件90傳遞的內部鏈接12和14改善機械臂的外觀10和消除那些細長的組件的可能性成為住了什么東西或干擾機器人手臂的運動。一個額外的孔80中提供了該中心的末端執(zhí)行器輪48。這個孔80可用于傳輸細長元件90從第二個鏈接14到最后效應器54。 在進一步的操作模式,第一和第二致動器35和37經(jīng)營擺動第一個鏈接12和固定滑輪24關于第一樞軸28日在相同的旋轉速度。這有悖于整個摟著第一樞軸,沒有移動末端執(zhí)行器徑向。這個兩種模式的操作可以組合。因此,執(zhí)行器可以把固定滑輪和第一個鏈接同時在不同的速度。 1。一個機器人臂組成的基礎: 第一個鏈接和第二個鏈接。說第一個鏈接有一個近端和遠端,。第二環(huán)節(jié)有一個近端和遠端。說近端結束第一環(huán)面積表示被連接到基地相對另外約一個第一轉動樞軸,。說近端第二環(huán)節(jié)被安裝到遠端面積表示的說第一個鏈接為旋轉相對另外關于第二樞軸線平行于第一樞軸說。一個末端執(zhí)行器連接到遠端面積的第二環(huán)節(jié)旋轉相對另外三分之一樞軸線平行于第一和第二樞軸表示。一個固定的滑輪可旋轉的安裝到說基于說第一樞軸定義一個圓周表面同心與說第一樞軸;第二個鏈接輪固定在第二環(huán)節(jié)對第二旋轉貴重樞軸,說第二個鏈接輪有一個圓周表面同心與第二樞軸。一個住房固定說第一個鏈接定義一個圓周表面同心與第二樞軸;結束效應器滑輪固定說末端執(zhí)行器的旋轉之約說第三樞軸。說末端執(zhí)行器有一個圓周表面同心輪與說第三樞軸。第一次帶驅動器包括一個或多個帶連接的表面之間說周向固定滑輪和表示說第二個鏈接滑輪,這樣在旋轉的第一個鏈接,說回轉的說固定滑輪約說第一樞軸,說第二個鏈接將旋轉第二樞軸相對說第一個鏈接,說第一個皮帶傳動被安排提供一第一比率表示第一個鏈接的旋轉相對于固定滑輪和旋轉的說第二環(huán)節(jié)相對于說固定滑輪;第二皮帶驅動器包括一個或多個帶連接的表面之間說圓周說住房和說,在末端執(zhí)行器輪旋轉第二環(huán)節(jié)相對于第一個鏈接說關于第二樞軸,說末端執(zhí)行器將旋轉說第三樞軸相對于第二環(huán)節(jié),說第二皮帶傳動被安排提供第二個比率的旋轉第二環(huán)節(jié)相對于說第一個鏈接和末端執(zhí)行器的旋轉表示相對于第二聯(lián)系;一個或多個空轉滑輪rotatably安裝到一個或兩個鏈接,每個表示說空轉滑輪定義第一和第二圓周表面,至少一個包括一個第一次說皮帶傳動皮帶從事第一圓周表面的一個惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。 2。一個機器人手臂,圖形在圖示1其中說第一比是2,第一環(huán)的旋轉角度說通過8原因說第二個鏈接輪和第二環(huán)節(jié)將通過角-26就說第一個鏈接。 3。一個機器人手臂,圖形在圖示1,其中表示第二比例是?/ z,第二環(huán)節(jié),通過旋轉角8原因說滑輪,末端效應器表示將通過角嗎?/ z6就說第二個鏈接。 4。一個機器人手臂,圖形在圖示1,其中說,第一和第二圓周表面導輪有不同直徑表示 5。一個機器人手臂的圖示1,其中表示一個或多個空轉滑輪包括第一驅動導輪安裝在說第一個鏈接,說第一個皮帶傳動包括說第一驅動惰輪。 6。一個機器人手臂,圖形在圖示5,所述第一皮帶傳動皮帶延伸至包括第一表面說周向固定滑輪來表示說第一圓周表面的說第一導輪。 7。一個機器人手臂,圖形在圖示6,所述第一皮帶傳動由第二個帶延伸至第二周向表面的說第一導輪來表示第二環(huán)節(jié)滑輪。 8。一個機器臂作為圖形在圖示7,所述第一和第二圓周表面說第一導輪有1:1直徑比。 9。一個機器人手臂,圖形在圖示1,其中表示一個或多個空轉滑輪包括一第二驅動導輪安裝在第二環(huán)節(jié)。 10。一個機器人手臂,圖形在圖示9,所述第二皮帶傳動皮帶延伸至包括第一表面說圓周說住房說第一圓周表面的說第二驅動惰輪。 11。一個機器人手臂,圖形在圖示10,所述第二皮帶傳動進一步包括一個第二帶延伸至第二周向表面的第二傳動導輪來表示末端執(zhí)行器滑輪。 12。一個機器人手臂,圖形在圖示會,其中率的大小表示第一圓周表面說的第二傳動惰輪的直徑在說第二圓周表面說的第二傳動導輪超過1:1。 13。機器人的手臂圖形在圖示1,其中說,第一個鏈接,說第二個鏈接長度相等。 14。機器人的手臂圖形在圖示1,進一步包括細長的組件,所述第二連接輪包括一個內部孔那里說細長組件擴展從說第一鏈接到第二個鏈接說。 15。機器人的手臂圖形在圖示1,進一步包括細長的組件,所述末端執(zhí)行器輪包括一個內部孔那里說細長組件擴展從第二末端執(zhí)行器鏈接說。 16。機器人的手臂圖形在圖示1,進一步包括一個第一傳動裝置連接到基地,旋轉旋轉旋轉說司機說第一個鏈接關于說第一樞軸。