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【发明授权】一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统_长春工业大学_201710928247.3 

申请/专利权人:长春工业大学

申请日:2017-10-09

公开(公告)日:2021-02-23

公开(公告)号:CN107486843B

主分类号:B25J9/00(20060101)

分类号:B25J9/00(20060101);B25J9/16(20060101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.02.23#授权;2018.01.12#实质审查的生效;2017.12.19#公开

摘要:一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统包括铝型材底座1和支撑底板2、铝型材机架3、轴承及轴承座4、第一运动链5、第二运动链6、第三运动链7、导轨滑块组件8、鱼眼球头轴承组件9、并联臂杆10、执行机构固定件11、执行机构12、限位开关13、光电开关14、控制系统15,第一运动链5、第二运动链6、第三运动链7将双delta并联机器人串联起来工作,在STC单片机控制器作用下完成同一工作,改变现有delta并联机器人单一作业或两个单一delta并联机器人独立作业效率低、成本高、作业空间小等缺点,执行机构通过安装电机、联轴器带动气动吸盘回转,实现对操作对象的回转摆正控制,作业适应性强,适应度广。

主权项:1.一种工业用双Delta并联机器人结构,其特征在于,包括铝型材底座(1)、支撑底板(2)、铝型材机架(3)、轴承及轴承座(4)、第一运动链(5)、第二运动链(6)、第三运动链(7)、导轨滑块组件(8)、鱼眼球头轴承组件(9)、碳纤维并联臂杆(10)、执行机构固定件(11)、执行机构(12)、限位开关(13)、光电开关(14)、控制系统;所述的第一运动链(5)的动力由第一伺服电机(501)提供,经5对同步带传动装置带动导轨滑块I(801)沿着导轨I(802)上下运动;所述的5对同步带传动装置分别为第一伺服电机(501)经同步轮I(504)与同步轮II(505)间安有小同步带I(506),同步轮IV(509)与同步轮V(511)间安有小同步带II(510),同步轮VI(513)与同步轮VII(515)间安有小同步带III(514),同步轮III(507)与定滑轮I(520)之间安装有大同步带I(518),而同步轮VIII(517)与定滑轮II(521)之间安装有大同步带II(519),采用同步带固定件I(910)对大同步带I、II(518、519)进行夹紧,并使用扭簧进行对大同步带I、II(518、519)张紧;所述的同步轮II、IV、VI(505、509、513)固定在大传动轴I(512)上,同步轮III、V(507、511)固定小传动轴I、II(508、516)上;所述的双Delta并联机器人的第二运动链(6)的动力由第二伺服电机(601)提供,经2对锥齿轮传动机构、2对同步带传动装置带动导轨滑块III(805)沿着导轨III(806)上下运动;所述的2对锥齿轮传动机构为从动锥齿轮I(605)与主动锥齿轮I(606)相互啮合、从动锥齿轮II(610)与主动锥齿轮II(611)相互啮合;所述的2对同步带传动装置分别为同步轮IX(607)与定滑轮III(617)之间安装有大同步带III(608),同步轮X(612)与定滑轮IV(618)之间安装有大同步带IV(613),采用同步带固定件III(912)对大同步带III(608)、IV(618)进行夹紧,并使用扭簧进行对大同步带III(608)、IV(618)张紧;所述的主动锥齿轮I、II(606、611)安装在大传动轴II(614)上,所述的从动锥齿轮I(605)、从动锥齿轮II(610)分别安装在小传动轴III、IV(604、609)上;所述的双Delta并联机器人的第三运动链(7)的动力由第三伺服电机(701)提供,经2对锥齿轮传动机构、2对同步带传动装置带动导轨滑块II(803)沿着导轨II(804)上下运动;所述的2对锥齿轮传动机构为从动锥齿轮III(704)与主动锥齿轮III(705)相互啮合、从动锥齿轮IV(709)与主动锥齿轮IV(710)相互啮合;所述的2对同步带传动装置分别为同步轮XI(707)与定滑轮V(715)之间安装有大同步带V(708),同步轮XII(712)与定滑轮VI(716)之间安装有大同步带VI(713),采用同步带固定件II(911)对大同步带III(608)、IV(618)进行夹紧,并使用扭簧进行对大同步带V(708)、VI(713)张紧;所述的主动锥齿轮III、IV(705、710)安装在大传动轴III(714)上,所述的从动锥齿轮III(704)、从动锥齿轮IV(709)分别安装在小传动轴V、VI(706、711)上;所述的一种工业用双Delta并联机器人控制系统在按下开始控制按键后,STC单片机控制器(1506)处理后启动双Delta并联机器人,STC单片机控制器(1506)经过运动学计算模块(1507)进行运动学计算,发出3路脉冲、方向控制信号使第一伺服电机(501)、第二伺服电机(601)、第三伺服电机(701)运动到目标位置,为实现第一伺服电机(501)、第二伺服电机(601)、第三伺服电机(701)经各自的传动链带动导轨滑块I(801)沿着导轨I(802)上下运动、导轨滑块III(805)沿着导轨III(806)上下运动、导轨滑块II(803)沿着导轨II(804)上下运动,进一步带动执行机构(12)运动到目标位置,并利用各自的编码器实现位置反馈,根据PID调节实现双Delta并联机器人的精确控制,准确地达到控制位置;当触碰到限位开关(13)而产生一个限位开关信号(1502)以防止双Delta并联机器人损坏;同时,固装在执行机构固定件(11)上光电开关(14),执行机构的组合体会产生一个光电开关信号,经光电信号处理电路(1501)、STC单片机控制器(1506)处理后以防止双Delta并联机器人执行机构的组合体触碰下平台而造成执行机构(12)的组合体损坏;当按下停止控制按键后会产生一个停止控制按键信号(1503),STC单片机控制器(1506)处理后会使双Delta并联机器人停止工作。

全文数据:一种工业用双DeIta并联机器人结构及控制系统技术领域[0001]本发明属于工业机械领域,特别涉及一种Delta并联机器人,尤指一种双£61^并联机器人机构及控制系统。背景技术[0002]技术的不断进步和发展,经济利益追求最大化,促进工业领域对生产效率要求的不断提高,因此,对产品化的生产线设备也提出了更高的要求。Delta并联机器人有3个平动自由度实现对末端执行机构空间位置的变换,具有体积小、重量轻、高速、定位精确等特点,在市场上得到了广泛的应用。但现有的生产线中采用的de1ta并联机器人,常见的是单一delta并联机器人作业为主,或两个单一delta并联机器人独立作业,相互补充,但均存在效率低、成本高、作业空间小等缺点。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种工业用双Delta并联机器人结构及其控制系统,该双Delta并联机器人采用2台Delta并联机器人串联在一起,由一个控制器同时使2台Delta并联机器人完成同一工作,可大大增大其作业领域范围,提高其作业能力、作业效率,而又不失原各单台Delta并联机器人的特点。[0004]为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种工业用双Delta并联机器人结构及其控制系统,主要包括铝型材底座、支撑底板、铝型材机架、轴承及轴承座、第一运动链、第二运动链、第三运动链、导轨滑块组件、鱼眼球头轴承组件、碳纤维杆并联臂杆、执行机构固定件、执行机构、限位开关、光电开关、控制系统;所述的铝型材底座是将4根铝型材通过铸直角固联成一个矩形结构体;所述的支撑底板通过T型螺栓与铝型材底座固定连接在一起;所述的铝型材机架包括三个铝型材立柱,铝型材立柱呈120°分布,通过对3个立柱中心定位孔进行攻丝处理,将铝型材机架立柱竖直安装在支撑底板上,为防止铝型材机架立柱倾斜,在铝型材机架立柱间用铝型材机架支撑杆采用铸直角将铝型材立柱固连在一起构成统一整体,铝型材立柱用于导轨滑块组件的安装基座,每个机架的三根立柱上分别安装一个导轨滑块组件,碳纤维并联臂杆将导轨滑块组件与执行机构固连在一起,当导轨滑动组件运动时会使执行机构固定件运动;所述的导轨滑块组件包含导轨、导轨滑块;所述的鱼眼球头轴承组件包含鱼眼轴承、鱼眼轴承支架、同步带固定件;所述的支撑底板上安装有第一伺服电机、第二伺服电机和第三伺服电机,分别控制第一运动链、第二运动链、第三运动链使其对应的各自的导轨滑块组件沿铝型材机架实现3个平动自由度的移动,完成对执行机构固定件上所安装的执行机构空间位置的变换;所述的第一运动链包含第一伺服电机、5对同步轮、同步带传动装置、轴承及轴承座、传动轴,同步轮分别布置在支撑底板的上方和下方,同步带穿过支撑底板定位孔,第一伺服电机的输出轴通过1对同步轮带动固定在支撑底板下方的传动轴运转,支撑底板下方的传动轴上还另外布置了2对同步轮传动机构,通过固定在基座上方的传动轴相连的2对同步带传动装置,带动导轨滑块组件实现其沿铝型材机架平动自由度;所述的第二运动链包含第二伺服电机、联轴器、传动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、同步轮、同步带传动装置,2对同步轮、同步带传动装置、轴承及轴承座、传动轴分别布置在支撑底板的上方,第二伺服电机的输出轴通过联轴器与传动轴相连接,传动轴通过轴承座固定安装在支撑底板上方,在传动轴上安装有2支主动锥齿轮,与其啮合的从动锥齿轮改变了传动轴的传递方向,从动锥齿轮输出轴相连的2对同步带传动装置带动导轨滑块组件沿实现其沿错型材机架平动自由度;所述的第三运动链包含第三伺服电机、联轴器、传动轴、主动锥齿轮、从动锥齿轮、同步轮、同步带传动装置,2对同步轮、同步带传动装置、轴承及轴承座、传动轴分别布置在支撑底板的上方,第三伺服电机的输出轴通过联轴器与传动轴相连接,传动轴通过轴承座固定安装在支撑底板上方,在传动轴上安装有2支主动锥齿轮,与其啮合的从动锥齿轮改变了传动轴的传递方向,从动锥齿轮输出轴相连的2对同步带传动装置带动导轨滑块组件沿实现其沿铝型材机架平动自由度。[0005]所述碳纤维并联臂杆包括碳纤维并联臂第一连杆、碳纤维并联臂第二连杆、碳纤维并联臂第三连杆、碳纤维并联臂第四连杆、碳纤维并联臂第五连杆、碳纤维并联臂第六连杆;所述的碳纤维并联臂第一连杆与碳纤维并联臂第二连杆不交叉不相互接触,通过拉簧实现位置定位;所述的碳纤维并联臂第三连杆与碳纤维并联臂第四连杆不交叉不相互接触,通过拉簧实现位置定位;所述的碳纤维并联臂第五连杆与碳纤维并联臂第六连杆不交叉不相互接触,通过拉簧实现位置定位;所述碳纤维并联臂第一连杆与碳纤维并联臂第二连杆的一端分别通过鱼眼轴承组件固定安装在对应的导轨滑块组件的左右两侧,碳纤维并联臂第一连杆与碳纤维并联臂第二连杆的另一端同样通过鱼眼轴承组件固定安装在相邻地安装在执行机构固定件上;所述碳纤维并联臂第三连杆与碳纤维并联臂第四连杆的一端分别通过鱼眼轴承组件固定安装在对应的导轨滑块组件的左右两侧,碳纤维并联臂第三连杆与碳纤维并联臂第四连杆的另一端同样通过鱼眼轴承组件固定安装在相邻地安装在执行机构固定件上;所述碳纤维并联臂第五连杆与碳纤维并联臂第六连杆的一端分别通过鱼眼轴承组件固定安装在对应的导轨滑块组件的左右两侧,碳纤维并联臂第五连杆与碳纤维并联臂第六连杆的另一端同样通过鱼眼轴承组件固定安装在相邻地安装在执行机构固定件上;所述的第一运动链、第二运动链、第三运动链分别带动各自相连接的导轨滑块组件平移运动时,实现执行机构固定件上所安装的工作装置空间位置的变换,并保持执行机构固定件始终处于水平状态。[0006]所述的执行机构,即第4轴,通过在执行机构固定件上安装电机、联轴器带动气动吸盘回转,以实现对操作对象的回转摆正控制。[0007]所述的限位开关固定在铝型材机架立柱的内侧壁上定滑轮固定轴的上部,用于检测导轨滑块组件的极限位置。[0008]所述的光电开关固定安装于执行机构固定件上,关电开关的下平面与执行机构固定件的下平面在同一水平面,用于检测执行机构固定件运行时极限位置。[0009]所述的一种工业用双Delta并联机器人控制系统包括开始控制按键信号处理电路、光电开关信号处理电路、限位开关信号处理电路、停止控制按键信号处理电路、STC单片机控制器、信号输入端光电隔离电路、电机位移量获取、信号输出端光电隔离电路、电机脉冲、方向驱动电路、编码器;当按下开始控制按键后会产生一个开始控制按键信号,经过信号输入端光电隔离电路后进入STC单片机控制器,STC单片机控制器进行运动学计算,根据目标位置获取3个伺服电机的位移量,然后发出一个脉冲、方向控制信号经过信号输出端光电隔离电路、电机脉冲、方向驱动电路使第一传动链伺服电机、第二传动链伺服电机、第三传动链伺服电机经各自的传动链带动各自的导轨滑块带动执行机构运动到目标位置,为实现对执行机构准确地达到控制位置,第一传动链伺服电机、第二传动链伺服电机、第三传动链伺服电机分别利用各自的编码器实现位置反馈,根据PID调节实现双Delta并联机器人的精确控制;当双Delta并联机器人触碰到限位开关而产生一个限位开关信号以防止双Delta并联机器人损坏;同时,固装在执行机构固定件11上光电开关14,会在执行机构的组合体接近支撑底板的距离在设定的范围内时,产生一个光电开关信号,STC单片机控制器处理后以防止双Delta并联机器人执行机构的组合体触碰下平台而造成执行机构的组合体损坏;当按下停止控制按键后会产生一个停止控制按键信号,STC单片机控制器处理后会使双Delta并联机器人停止工作。[0010]本发明的有益效果:由于采用了上述技术方案,与现有技术相比,本发明通过第一运动链、第二运动链、第三运动链将双delta并联机器人串联起来工作,改变现有delta并联机器人单一作业或两个单一delta并联机器人独立作业效率低、成本高、作业空间小等缺点,执行机构作为第4轴,可以通过安装电机、联轴器带动气动吸盘回转,以实现对操作对象的回转摆正控制,根据实际的工作需要,也可在双Delta并联机器人执行机构固定件上安装相应的工具以适应不同的工作需求,作业适应性强,适应度广。附图说明[0011]为了加深对本发明的理解,以下结合实施例结和附图对本发明的原理和特征作进一步的描述,该实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明的保护范围限定。[0012]图1为本发明工业用双de1ta并联机器人结构示意图;图2为本发明工业用双delta并联机器人铝型材底座意图;图3为本发明工业用双delta并联机器人支撑底板结构示意图;图4为本发明工业用双delta并联机器人第一、第二、第三传动链结构示意图;图5为本发明工业用双delta并联机器人支撑底板及电机传动结构俯视示意图;图6为本发明工业用双delta并联机器人支撑底板及电机传动结构仰视示意图;图7为本发明工业用双delta并联机器人第一伺服电机传动轴结构示意图;图8为本发明工业用双delta并联机器人导轨滑块组件、鱼眼球头轴承组件、并联臂结构示意图;图9为本发明工业用双delta并联机器人执行机构结构示意图;图10为本发明工业用双Delta并联机器人控制系统示意图。[0013]图中:1、铝型材底座、2、支撑底板、3、铝型材机架、4、轴承及轴承座、5、第一运动链、6、第二运动链、7、第三运动链、8、导轨滑块组件、9、鱼眼球头轴承组件、1〇、碳纤维并联臂杆、11、执行机构固定件、12、执行机构、13、限位开关、M、光电开关;101、102、1〇3、104铝型材1、11、111、1¥;201、202、支撑底板1、11;301、302、303铝型材机架立柱1、11、111;304、铝型材机架支撑杆;401、402、403、404、405、406、407、408、409、411、412、413、414、415轴承及轴承座1、11、111、1¥、丫、¥1、¥11、¥111、1、、1、11、111、1¥、^;501、第一伺服电机;502第一伺服电机座;503、第一伺服电机座定位孔;504、505、507、509、511、513、515、517同步轮I、11、111、1¥、¥、¥1、¥11、¥111;506、510、514小同步带1、11、111;508、516小传动轴1、11;512、大传动轴I;518、519大同步带1、11;520、521定滑轮1、11;522、523定滑轮固定轴1、11;601、第二伺服电机;602、第二伺服电机座;603、联轴器1;604、609小传动轴III、IV;606、611主动锥齿轮1、11;605、610从动锥齿轮1、11;607、612同步轮1\、\;608、613大同步带111、1¥;614、大传动轴11;615、616定滑轮111、1¥;617、618定滑轮固定轴111、1¥;701、第三伺服电机;702、第三伺服电机座;703、联轴器11;706、711小传动轴¥、¥1;705、710主动锥齿轮111、IV;704、709从动锥齿轮111、1¥;707、712同步轮父1、父11;708、713大同步带¥、¥1;714、大传动轴111;715、716定滑轮¥、¥1;717、718、定滑轮固定轴¥、¥1;801、803、805导轨滑块1、11、111;802、804、806导轨1、11、111;901、902、903、904、905、906鱼眼轴承1、11、111、1¥、¥、¥1;907、908、909、鱼眼轴承支架1、11、111;910、911、912、同步带固定件1、11、111;1001、碳纤维并联臂第一连杆;1002、碳纤维并联臂第二连杆;1003、碳纤维并联臂第三连杆;1004、碳纤维并联臂第四连杆;1005、碳纤维并联臂第五连杆;1006碳纤维并联臂第六连杆;1〇〇7、拉簧;1201、步进电机IV;1202、联轴器;1203、吸盘;1204、通气孔;1501、光电开关信号处理电路;1502、限位开关信号处理电路;1503、停止控制按键信号处理电路;1504、开始控制按键信号处理电路;1505、信号输入端光电隔离电路;1506、STC单片机控制器;1507、运动学计算模块;1508、信号输出端光电隔离电路;1509、电机脉冲、方向驱动电路;1510、编码器。具体实施方式[0014]一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,采用2台Delta并联机器人串联在一起,在STC单片机控制系统的作用下同时完成同一工作,提高系统的工作效率。[0015]结合图1,一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,主要由铝型材底座1和支撑底板2、铝型材机架3、轴承及轴承座4、第一运动链5、第二运动链6、第三运动链7、导轨滑块组件8、鱼眼球头轴承组件9、并联臂杆10、执行机构固定件11、执行机构12、限位开关13、光电开关14、控制系统15组成。[0016]结合图2、图3、图4、图5、图6、图7,一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,所述的铝型材底座1是将铝型材I、II、III、IV101、102、103、104通过铸直角固联成一个矩形结构体,为保证维修、安装的便利性;所述的支撑底板2分成2个独立的部分,分别为支撑底板1、11201、202,支撑底板1201上固定安装有第一伺服电机501、第二伺服电机601、第三伺服电机701,为第一运动链5、第二运动链6、第三运动链7提供动力;铝型材机架3包括铝型材机架立柱1、11、111301、302、303,铝型材机架支撑杆304,铝型材机架立柱1、11、111301、302、303呈120°分布,分别垂直固定安装在支撑底板II202上,铝型材机架支撑杆304与铝型材机架立柱I、II、II1301、302、303垂直安装,铝型材机架支撑杆304与支撑底板II202平行,以保证铝型材机架立柱I、II、II1301、302、303垂直度;所述的铝型材机架3的铝型材机架立柱I、II、II1301、302、303的内侧壁上的上部,分别固定安装了定滑轮固定轴I、II、111、1¥、¥、¥1522、523、617、618、717、718,定滑轮固定轴1、11、111、1¥、¥、¥1522、523、617、618、717、718用于固装定滑轮1、11、111、1¥、¥、¥1520、521、615、616、715、716,固装定滑轮1、11、111、1¥、¥、¥1520、521、615、616、715、716时作为动力的受动轮;支撑底板11202上还通过螺栓固定安装轴承及轴承座i、ii、in、iv、v、vi、vn、viii、ix、x、xi、xn、xin、xiv、义7401、402、403、404、405、406、407、408、409、411、412、413、414、415,用于支撑大传动轴1、II、III512、614、714,小传动轴1、11、111、1¥、丫、丫1508、516、604、609、706、711,其中,轴承及轴承座I、II、III、IV、V、VI、VII、Vm、IX、X、XI、XII401、402、403、404、405、406、407、408、409、411、412在支撑底板11202的上面,而轴承及轴承座灯1131¥3¥413、414、415通过螺栓固定安装在支撑底板II202的下面;大传动轴1512依次穿过固定于支撑底板II202下面的轴承及轴承座XV、XIV、XIII415、414、413,将第一伺服电机501的动力传递出去;大传动轴II614依次穿过固定于支撑底板II202上面的轴承及轴承座1、1^、1\401、404、409,将第二伺服电机601的动力传递出去;大传动轴III714依次穿过固定于支撑底板II202上面的轴承及轴承座402、405、412II、V、XII将第三伺服电机701的动力传递出去。[0017]结合图8,一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,所述的导轨滑块组件8包含导轨I、II、III802、804、806各2根,导轨滑块I、II、III8〇l、8〇3、805各有2块;所述的鱼眼球头轴承组件9包含鱼眼轴承1、11、111、1¥、¥、丫19〇1、9〇2、9〇3、904、905、906、鱼眼轴承支架I、II、III907、908、909、同步带固定件1、11、111910、911、912;所述的碳纤维并联臂杆10包含碳纤维并联臂第一连杆1001、碳纤维并联臂第二连杆1002、碳纤维并联臂第三连杆1003、碳纤维并联臂第四连杆1004、碳纤维并联臂第五连杆1005、碳纤维并联臂第六连杆1006;所述的导轨I、II、III802、804、806通过螺钉分别安装于铝型材机架立柱1、11、111301、302、303的内侧壁上,导轨滑块1、11、111801、803、805各有2块,分别安装在导轨1、II、III802、804、806上,在导轨滑块1801上安装的鱼眼轴承支架1907将安装有鱼眼轴承1901、碳纤维并联臂第三连杆1003、碳纤维并联臂第四连杆1004固连在一起,在导轨滑块II803上安装的鱼眼轴承支架II908将安装有鱼眼轴承VI906、碳纤维并联臂第一连杆1001、碳纤维并联臂第二连杆1002固连在一起,在导轨滑块III805上安装的鱼眼轴承支架III909将安装有鱼眼轴承111903、碳纤维并联臂第五连杆1005、碳纤维并联臂第六连杆1006固连在一起,碳纤维并联臂第一连杆1001、碳纤维并联臂第二连杆1002、碳纤维并联臂第三连杆1003、碳纤维并联臂第四连杆1004、碳纤维并联臂第五连杆1005、碳纤维并联臂第六连杆1006的另一端通过鱼眼轴承11、¥、1¥902、904、905将执行机构固定件11联结在一起,为分别保证碳纤维并联臂第一连杆1001与碳纤维并联臂第二连杆1002、碳纤维并联臂第三连杆1003与碳纤维并联臂第四连杆1004、碳纤维并联臂第五连杆1005与碳纤维并联臂第六连杆10〇6的平行度,在碳纤维并联臂第一连杆1001与碳纤维并联臂第二连杆1002之间,碳纤维并联臂第三连杆1〇〇3与碳纤维并联臂第四连杆1004之间,碳纤维并联臂第五连杆1005与碳纤维并联臂第六连杆1006之间分别安装了拉簧1007。[0018]结合图9,一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,所述的执行机构12包括步进电机IV12〇1、联轴器12〇2、吸盘12〇3、通气孔1204,其组合体固装在执行机构固定件11上。[0019]结合图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9,所述的双Delta并联机器人的第一运动链5的动力由第一伺服电机f501提供,第一伺服电机501的输出轴上安装有同步轮1504,大传动轴1512依次穿过固定于支撑底板II202下面的轴承及轴承座XV、XIV、XIII415、414、413,且在大传动轴1512依次安装有同步轮11、1¥、¥1505、509、513,固定于支撑底板11202上面的轴承及轴承座ni4〇3、VIII4〇8上分别固定安装有小传动轴1508、11516,在小传动轴1508的两端分别安装有同步轮111、¥5〇7、511,同步轮111^5〇7、511分布在轴承及轴承座111403的两侧,在小传动轴II516的两端分别安装有同步轮丫11、¥111515、517,同步轮丫11、¥111515、517分布在轴承及轴承座VIII408的两侧,同步轮15〇4与同步轮II505间安有小同步带1506,同步轮IV5〇9与同步轮V511间安有小同步带11510,同步轮VI513与同步轮VII515间安有小同步带III514;所述的同步轮III507与定滑轮1520之间安装有大同步带1518,而同步轮VIII517与定滑轮II521之间安装有大同步带11519,采用同步带固定件1910对大同步带I、11518、519进行夹紧,并使用扭簧对大同步带I、II518、519进行张紧;进一步地,第一运动链5的第一伺服电机5〇1经过同步带的传递可以带动导轨滑块1801沿着导轨1802上下运动;所述的双Delta并联机器人的第二运动链6的动力由第二伺服电机601提供,第二伺服电机601的输出轴上安装有联轴器16〇3,大传动轴II614依次穿过固定于支撑底板II202下面的轴承及轴承座1、1丫、以401、404、409,且在大传动轴11614安装有主动锥齿轮1、11606、611,固定于支撑底板112〇2上面的轴承及轴承座VI406、X410上分别固定安装有小传动轴111604、IV6O9,在小传动轴II〗6〇4的两端分别安装有同步轮1X607、从动锥齿轮I605,同步轮1X607、从动锥齿轮I605分布在轴承及轴承座VI406的两侧,从动锥齿轮I与主动锥齿轮I6〇6相互啮合;在小传动轴IV609的两端分别安装有同步轮X612、从动锥齿轮11610,同步轮X612、从动锥齿轮II610分布在轴承及轴承座X410的两侧,从动锥齿轮II610与主动锥齿轮II611相互啮合;从动锥齿轮I与主动锥齿轮I606相互啮合,从动锥齿轮II610与主动锥齿轮11611相互啮合,来自于大传动轴11614的动力通过锥齿轮传动装置传递下去;所述的同步轮1X607与定滑轮III617之间安装有大同步带111608,而同步轮X612与定滑轮IV618之间安装有大同步带IV613,采用同步带固定件III912对大同步带III608、IV618进行夹紧,并使用扭簧对大同步带III6〇8、IV618进行张紧;进一步地,第二运动链6的第二伺服电机601经过锥齿轮对传递可以带动导轨滑块III805沿着导轨III806上下运动;所述的双Delta并联机器人的第三运动链7的动力由第三伺服电机7〇1提供,第三伺服电机701的输出轴上安装有联轴器11703,大传动轴III714依次穿过固定于支撑底板II202下面的轴承及轴承座11、¥3111402、405、412,且在大传动轴111714安装有主动锥齿轮111、;^705、710,固定于支撑底板II202上面的轴承及轴承座VII407、XI411上分别固定安装有小传动轴V706、VI711,在小传动轴V706的两端分别安装有同步轮Q707、从动锥齿轮111704,同步轮XI707、从动锥齿轮III704分布在轴承及轴承座VII407的两侧,从动锥齿轮III704与主动锥齿轮III705相互啮合;在小传动轴VI711的两端分别安装有同步轮XII712、从动锥齿轮IV709,同步轮XI1712、从动锥齿轮IV09分布在轴承及轴承座XI411的两侧,从动锥齿轮IV709与锥齿轮VIII主动锥齿轮IV710相互啮合;从传动锥齿轮m704与主动锥齿轮III705相互啮合,从动锥齿轮IV709与锥齿轮VIII主动锥齿轮IV710相互啮合,来自于大传动轴ni714的动力通过锥齿轮传动装置传递下去;所述的同步轮XI707与定滑轮V715之间安装有大同步带V708,而同步轮11712与定滑轮VI7ie之间安装有大同步带vm3,采用同步带固定件11911对大同步带1116〇8、IV618进行夹紧,并使用扭簧对大同步带V708、VI713进行张紧;进一步地,第三运动链7的第三伺服电机7〇1经过锥齿轮对传递可以带动导轨滑块11803沿着导轨11804上下运动;所述的第一运动链5的第一伺服电机501的动力使导轨滑块1801沿着导轨1802上下运动的位移量、第二运动链6的第二伺服电机6〇1的动力使导轨滑块111805沿着导轨IIIS06上下运动的位移量、第三运动链7的动力第三伺服电机701使导轨滑块11803沿着导轨118〇4上下运动的位移量同步时,使步进电机IV1201、联轴器1202、吸盘1203、通气孔1204所构成的执行机构组合体沿铝型材机架立柱1、11、111301、302、303垂直方向同步运动,提高执行机构组合体的作业高度;所述的第一运动链5的第一伺服电机501的动力使导轨滑块1801沿着导轨1802上下运动的位移量、第二运动链6的第二伺服电机601的动力使导轨滑块III805沿着导轨III806上下运动的位移量、第三运动链7的第三伺服电机701的动力使导轨滑块II803沿着导轨II804上下运动的位移量不同步时,便使步进电机IV1201、联轴器1202、吸盘1203、通气孔1204所构成的组合体构成了更大的工作空间,有效改善了现有装备存在效率低、成本高、作业空间小的缺点。[0020]结合图1,限位开关13固定在铝型材机架立柱1、11、111301、302、303的内侧壁上定滑轮固定轴1、11、111、1¥、¥、¥1522、523、617、618、717、718的上部,用于检测导轨滑块组件的极限位置。[0021]结合图1,光电开关14固定安装于执行机构固定件11上,关电开关的下平面与执行机构固定件11的下平面在同一水平面,用于检测执行机构固定件11运行时固定件11距离下平台的极限位置。[0022]结合图10,所述的一种工业用双Delta并联机器人控制系统包括开始控制按键信号处理电路1504、光电开关信号处理电路1501、限位开关信号处理电路1502、停止控制按键信号处理电路1503、STC单片机控制器1506、信号输入端光电隔离电路1505、运动学计算模块1507、信号输出端光电隔离电路1508、电机脉冲、方向驱动电路1509、编码器1510;当按下开始控制按键后,经开始控制按键信号处理电路1504会产生一个开始控制按键信号,经过信号输入端光电隔离电路1505后进入STC单片机控制器1506,STC单片机控制器1506处理后启动双Delta并联机器人,STC单片机控制器1506经过运动学计算模块1507进行运动学计算,根据目标位置获取3个伺服电机的位移量,进而发出3路脉冲、方向控制信号经过信号输出端光电隔离电路1508、电机脉冲、方向驱动电路1509使第一传动链伺服电机501、第二传动链伺服电机601、第三传动链伺服电机701经各自的传动链带动导轨滑块1801沿着导轨1802上下运动、导轨滑块II1805沿着导轨II1806上下运动、导轨滑块II803沿着导轨II804上下运动,进一步带动执行机构12运动到目标位置,为实现对执行机构12准确地达到控制位置,第一传动链伺服电机、第二传动链伺服电机、第三传动链伺服电机分别利用各自的编码器实现位置反馈,根据PID调节实现双Delta并联机器人的精确控制,准确地达到控制位置;当触碰到限位开关13而产生一个限位开关信号1502以防止双Delta并联机器人损坏;同时,固装在执行机构固定件11上光电开关14,当步进电机IV1201、联轴器1202、吸盘1203、通气孔1204所构成的执行机构的组合体,会产生一个光电开关信号1501,STC单片机控制器1506处理后以防止双Delta并联机器人执行机构的组合体触碰下平台而造成执行机构的组合体损坏;当按下停止控制按键后会产生一个停止控制按键信号1503,STC单片机控制器1506处理后会使双Delta并联机器人停止工作。[0023]以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、同等替换、改进等,均包含在本发明的保护范围之内。

权利要求:1.一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于,包括铝型材底座1、支撑底板2、铝型材机架3、轴承及轴承座4、第一运动链5、第二运动链6、第三运动链7、导轨滑块组件8、鱼眼球头轴承组件9、碳纤维并联臂杆10、执行机构固定件11、执行机构12、限位开关13、光电开关14,控制系统15。2.根据权利要求1所述的一种工业用双De1ta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:所述的第一运动链5的动力由第一伺服电机501提供,经5对同步带带动导轨滑块1801沿着导轨1802上下运动;所述的5对同步带传动装置分别为第一伺服电机501经同步轮1504与同步轮II505间安有小同步带1506,同步轮IV509与同步轮V511间安有小同步带11510,同步轮VI513与同步轮VII515间安有小同步带111514,同步轮III507与定滑轮1520之间安装有大同步带1518,而同步轮VIII517与定滑轮II521之间安装有大同步带11519,采用同步带固定件〗910对大同步带1、11518、519进行夹紧,并使用扭簧进行对大同步带1、11518、519张紧;所述的同步轮11、1¥、¥1505、509、513固定在大传动轴1512上,同步轮111、¥507、511固定小传动轴1508、11516上。3.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:所述的双Delta并联机器人的第二运动链6的动力由第二伺服电机601提供,经2对锥齿轮传动机构、2对同步带带动导轨滑块III805沿着导轨III806上下运动;所述的2对锥齿轮传动机构为从动锥齿轮1605与主动锥齿轮1606相互啮合、从动锥齿轮II610与主动锥齿轮11611相互啮合;所述的2对同步带传动装置分别为同步轮1X607与定滑轮III617之间安装有大同步带111608,同步轮X612与定滑轮IV618之间安装有大同步带IV613,采用同步带固定件III912对大同步带III608、IV618进行夹紧,并使用扭簧进行对大同步带III608、IV618张紧;所述的主动锥齿轮I、II606、611安装在大传动轴II614上,所述的从动锥齿轮I、116〇5、610分别安装在有在小传动轴III、IV604、609上。4.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:所述的双Delta并联机器人的第三运动链7的动力由第三伺服电机701提供,经2对锥齿轮传动机构、2对同步带带动导轨滑块II803沿着导轨II804上下运动;所述的2对锥齿轮传动机构为从动锥齿轮III704与主动锥齿轮III705相互啮合、从动锥齿轮IV709与主动锥齿轮IV710相互啮合;所述的2对同步带传动装置分别为同步轮XI707与定滑轮V715之间安装有大同步带V7〇8,同步轮HIH2与定滑轮Vm6之间安装有大同步带VIH3,采用同步带固定件IW11对大同步带III6〇8、IV618进行夹紧,并使用扭簧进行对大同步带V708、VI713张紧;所述的主动锥齿轮III、IV705、710安装在大传动轴IIIH4上,所述的从动锥齿轮III、IV704、709分别安装在有在小传动轴V、VI706、711上。5.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:所述的导轨滑块1801沿着导轨1802上下运动的位移量、导轨滑块II1805沿着导轨III806上下运动的位移量与导轨滑块II803沿着导轨II804上下运动的位移量同步时,使步进电机IV1201、联轴器1202、吸盘1203、通气孔1204所构成的执行机构组合体提高执行机构组合体的作业高度;导轨滑块18〇1沿着导轨18〇2上下运动的位移量、导轨滑块III805沿着导轨11〗8〇6上下运动的位移量与导轨滑块118〇3沿着导轨118〇4上下运动的位移量不同步时,便使步进电机IV1201、联轴器1202、吸盘12〇3、通气孔12〇4所构成的组合体构成了更大的工作空间。6.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:所述的执行机构包括步进电机IV1201、联轴器1202、吸盘1203、通气孔1204,其组合体固装在执行机构固定件11上,实现对操作对象的回转摆正控制;所述的执行机构固定件也可以根据实际作业环境和需要进行执行机构的更换,适应市场需求。7.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:限位开关13固定在铝型材机架立柱1、11、111301、302、303的内侧壁上定滑轮固定轴1、11、111、1¥、¥、¥1522、523、617、618、717、718的上部,用于检测导轨滑块组件的极限位置。8.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:光电开关14固定安装于执行机构固定件11上,关电开关的下平面与执行机构固定件11的下平面在同一水平面,用于检测执行机构固定件11运行时执行机构固定件11距离下平台的极限位置。9.根据权利要求1所述的一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统,其特征在于:所述的一种工业用双Delta并联机器人控制系统在按下开始控制按键后,STC单片机控制器1506处理后启动双Delta并联机器人,STC单片机控制器1506经过运动学计算模块1507进行运动学计算,发出3路脉冲、方向控制信号使第一传动链伺服电机501、第二传动链伺服电机601、第三传动链伺服电机7〇1运动到目标位置,为实现第一传动链伺服电机501、第二传动链伺服电机601、第三传动链伺服电机701经各自的传动链带动导轨滑块1801沿着导轨18〇2上下运动、导轨滑块1118〇5沿着导轨111806上下运动、导轨滑块11803沿着导轨IIS04上下运动,进一步带动执行机构12运动到目标位置,并利用各自的编码器实现位置反馈,根据PID调节实现双Delta并联机器人的精确控制,准确地达到控制位置;当触碰到限位开关13而产生一个限位开关信号15〇2以防止双Delta并联机器人损坏;同时,固装在执行机构固定件11上光电开关14,执行机构的组合体,会产生一个光电开关信号1501,STC单片机控制器lf5〇6处理后以防止双Delta并联机器人执行机构的组合体触碰下平台而造成执行机构的组合体损坏;当按下停止控制按键后会产生一个停止控制按键信号1503,STC单片机控制器1506处理后会使双Delta并联机器人停止工作。

百度查询: 长春工业大学 一种工业用双Delta并联机器人结构及控制系统

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