[发明专利]一种具有重力平衡特性的可控寄生机构式码垛机器人

说明书

一种具有重力平衡特性的可控寄生机构式码垛机器人，由宿主机构和寄生机构组成，宿主机构包括底座桁架、大臂、小臂、前臂和抓手，寄生机构由四条支链构成，其中支链一和支链二相互耦合。宿主机构给整个结构提供支撑作用，四条寄生支链对宿主机构的自由度进行限制和控制。采用本发明能够使码垛机器人在不同位姿工况下运动部件的总质心均保持近似不变的特性。通过重力平衡提高码垛机器人的机械效率，对节约能耗，降低成本有较大的实际意义。

技术领域

本发明涉及工业机器人领域，具体为一种具有重力平衡特性的可控寄生机构式码垛机器人。

背景技术

码垛机器人，是机械结构和计算机自动控制相结合的现代化产物。在现代物流行业，车间装卸具有重要作用，为现代生产提供了更高的生产效率，大量代替单一重复的工作，大大节省了劳动力，码垛机器人具有动作灵活精准、快速高效、稳定性高和作业效率高等优点而广泛应用。由于现代码垛机器人的发展，对码垛机器人的结构、功能和能耗等提出了更为严格的要求，现代物流码垛机器人多以多自由度串联机构式机器人为主，关节处设置驱动电机，而电机质量占机器人可动部件总质量的比重的40％以上，导致运行过程中靠近机架附近的弯矩和扭矩增大，使得电机运行功率的大部分能量都克服机械臂产生的附加弯扭矩，其本身靠电机或减速器的刹车才能控制机械臂定位，这类码垛机器人普遍存在能耗高、寿命短和机构设置不合理等问题。

发明内容

寄生关系，即两种生物在一起生活，一方受益，另一方受害，后者给前者提供营养物质和居住场所，并使后者在生理上受到一定的损害，这种生物的关系称为寄生。本发明借鉴自然界的寄生关系，将机构分为宿主机构和寄生机构，宿主机构主要功能是给寄生机构提供支撑点和机器人主要结构分布，而寄生机构主要功能对宿主机构的驱动与控制，两者没有受益与受害之分，而在于两种机构有机组合，共同完成某一种或某一类功能的机构。

本发明基于自然界寄生的关系，提出一种具有重力平衡特性的可控寄生机构式码垛机器人，由一个宿主机构和四条寄生支链机构组成，宿主机构提供支撑点，利用四条支链分别对宿主机构的四个自由度进行控制，利用合适的配重使二轴和三轴达到重力平衡，以解决背景技术中提到的现代码垛机器人多为单链串联机器人、动力分布不合理和不能达到重力平衡等问题。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：一种具有重力平衡特性的可控寄生机构式码垛机器人，由宿主机构和寄生机构组成，宿主机构包括底座桁架、大臂、小臂、前臂和抓手，寄生机构包括四条支链，其中支链一和支链二相互耦合，寄生机构包括一轴曲柄、一轴上连杆、一轴电机、一轴支撑连杆、一轴下连杆、直角转接滑块、一轴侧导轨、一轴上导轨、一轴滑块连杆、一轴摇杆、一轴轴承、销轴和一轴固定板、二轴电机、二轴曲柄、二轴电机支撑板、二轴连杆、抓手平衡支撑板、三轴电机、三轴连杆、三轴曲柄、三轴曲柄支撑板、四轴电机、四轴曲柄、四轴小臂连杆、四轴后支撑杆、四轴型材连杆、四轴前臂连杆、四轴前支撑杆、四轴直角转接滑块、前臂上导轨、四轴摇杆、四轴前端上连杆。具体的连接方式为：