[发明专利]一种长行程重负载高精度多角度桁架混联机器人

说明书

本发明公开了一种桁架混联机器人，其包括桁架底座、XYZ三个直角坐标关节和ABC三个旋转关节。其底座采用两根立柱支撑，X轴为主横梁横架于立柱之上，Y轴垂直横架于X轴之上，Z轴叠加于Y轴末端，XYZ三轴均为高精密的直线导轨、伺服马达和行星减速机传动，实现三个平移自由度；ABC三个旋转关节安装于Z轴的末端，实现三个旋转自由度，每个旋转关节都由伺服电机、精密减速机、轴本体和附件构成。本发明弥补了关节机器人和直角坐标机器人作为单一机器人的技术缺陷，其综合参数与世界主流机器人相近或超出，其可靠性高、通用性好、制造成本低，适合跨工站自动化搬运、焊接、机床上下料等多种场合。

技术领域

本发明涉及一种机器人，具体涉及一种长行程重负载高精度多角度桁架混联机器人，是基于XYZ直角坐标关节和ABC旋转关节的六自由度混联机器人，可用于工业和医疗保健场景，属于机器人技术领域。

背景技术

现有的主流通用型工业机器人为关节机器人和直角坐标机器人。关节机器人大多有采用串联结构的三个以上的自由度，但这种结构对于大范围远行程重负载跨工站的智能生产线无法适应。而直角坐标机器人虽然能够满足前面所述的功能，但他的末端灵活性和定位精度无法满足智能工厂的需要。因此现实中为了解决以上应用中的矛盾，大多采用多台进口关节机器人协作工作来弥补单一机器人的局限。这一方法虽然可行，但造价昂贵，且因为不同品牌机器人通讯协议不一样，零部件接口也无法统一，导致终端用户必须在机器人品牌上站队，其集成的复杂性也使得用户后期的使用维护费用高涨，一定程度上降低了用户使用机器人完成自动化升级的意愿。中国专利文献201310746524.0中虽提到了一种三个线性模组两两正交的方式组成的XY直角坐标关节，但没有考虑平行的直角坐标关节在实际应用中的可集成性，该文献的姿态腕的后三个关节没有定义实际受限的关节的运动角度，给落地应用带来一些不便，该文献中的机器人设计负载6KG，不适合重负载(50-100KG)。

鉴于现有技术上的缺陷和实际应用的需求，有必要设计一种兼顾关节机器人和直角坐标机器人优点的长行程重负载高精度多角度桁架混联机器人。

发明内容

本发明的目的是克服现有直角坐标机器人和关节机器人的技术不足，提供一种长行程重负载高精度多角度桁架混联机器人。所述桁架混联机器人主体框架为龙门架结构形式，联合直角坐标机械手和六轴关节机器人的结构及性能优势研发孕育而生，可替代所有的坐标式机械手和绝大部分的六轴工业机器人运作。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种长行程重负载高精度多角度桁架混联机器人，其包括桁架混联机器人底座、两两垂直的X轴Y轴Z轴三个直角坐标关节和串联在一起的A轴B轴C轴三个旋转关节，三个直角坐标关节和三个旋转关节共同构成六个自由度。其中ABC旋转关节安装于直角坐标关节Z轴末端，A轴为旋转轴，活动角度为0-360°，B轴为翘曲轴，活动角度为0-180°，C轴为姿态轴，活动角度为0-720°。所述桁架混联机器人底座采用两根或者多根立柱支撑其整个机器人的运动部分，其龙门架式结构简单稳固，且占用空间小，所述龙门架式结构设计需根据手臂末端的载荷以及运行速度综合考虑。本发明所述X轴为主横梁横架于立柱之上，其行程可根据实际需求以及场地空间限制加长或是缩短，本发明X轴行程范围在0.5m到10m之内(通过拼接理论上行程不受限制)，本发明所述Y轴垂直横架于X轴之上，Y轴行程相对较短，主要根据需抓取物件的范围来制定，由此XY轴即可实现平面内多点多范围运动，而本发明所述Z轴叠加于Y轴末端，为上下方向运动，于此，由XYZ三轴组成的桁架结构可实现三维空间多点多范围运动，三轴均为高精密的直线导轨配合高转速的伺服马达以及高精密性的行星减速机传动，整机运行稳定高效，最高重复定位精度可达+/-0.1mm,基本可满足各行业的搬运抓取工作。