申请/专利权人：河北工业大学

申请日：2019-03-08

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN109773757B

主分类号：B25J9/00

分类号：B25J9/00;B25J18/00;B25J9/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2019.06.14#实质审查的生效;2019.05.21#公开

摘要：本发明公开了一种Delta机器人。所述Delta机器人包括：定平台和动平台；多个驱动臂，每个驱动臂包括多个依次相连的四连杆机构，相邻两个四连杆机构的两个枢转轴相连；多个第一和第二驱动件，多个第一和第二驱动件设在定平台上，多个第一和第二驱动件与多个驱动臂的第一个四连杆机构的第一个连杆和第二个连杆相连，其中第一个连杆和第二个连杆铰接；和多个从动臂，多个从动臂一一对应地与多个驱动臂的最后一个四连杆机构相连，每个从动臂与动平台相连。根据本发明实施例的Delta机器人具有重量小、运行速度高、承载能力强、结构简单可靠、便于装配、动平台运动平稳、使用范围广等优点，能够在不同大小的工作空间中使用。

主权项：1.一种Delta机器人，其特征在于，包括：定平台和动平台；多个驱动臂，每个所述驱动臂包括多个依次相连的四连杆机构，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴相连；多个第一驱动件，多个所述第一驱动件设在所述定平台上，多个所述第一驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆相连以便驱动所述第一个连杆枢转；多个第二驱动件，多个所述第二驱动件设在所述定平台上，多个所述第二驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆相连以便驱动所述第二个连杆枢转，其中所述第一个连杆和所述第二个连杆铰接，所述第一驱动件为第一电机，所述第二驱动件为第二电机；和多个从动臂，多个所述从动臂一一对应地与多个所述驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连，每个所述从动臂与所述动平台相连，每个所述从动臂为平行四边形机构。

全文数据：Delta机器人技术领域本发明涉及机器人领域，具体地，涉及Delta机器人。背景技术Delta机器人是目前商业化最为成功的一款少自由度并联装置，已广泛地应用于食品包装、医疗器械、电子封装、触觉传感器等行业领域。依据驱动方式的不同，Delta机器人分为转动驱动型Delta机器人和直线驱动型Delta机器人。其中，直线驱动型Delta机器人通过电机驱动丝杠螺母副运动，或者采用直线电机直接驱动主动滑块的运动，从而将电机的转动转化为滑块沿导轨的直线移动，来实现运动平台的三个平移运动。现有的Delta机器人的工作空间与其杆件的尺寸以及驱动转动副的角度有关，因此现有的Delta机器人只能在一定大小的工作空间内使用。发明内容本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明提出一种Delta机器人。根据本发明的Delta机器人包括：定平台和动平台；多个驱动臂，每个所述驱动臂包括多个依次相连的四连杆机构，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴相连；多个第一驱动件，多个所述第一驱动件设在所述定平台上，多个所述第一驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆相连以便驱动所述第一个连杆枢转；多个第二驱动件，多个所述第二驱动件设在所述定平台上，多个所述第二驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆相连以便驱动所述第二个连杆枢转，其中所述第一个连杆和所述第二个连杆铰接；和多个从动臂，多个所述从动臂一一对应地与多个所述驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连，每个所述从动臂与所述动平台相连。根据本发明的Delta机器人能够在不同大小的工作空间中使用。另外，根据本发明上述的Delta机器人还可以具有如下附加的技术特征：根据本发明的一个实施例，多个所述驱动臂沿所述定平台的周向等间距地设置。根据本发明的一个实施例，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴为同一个枢转轴。根据本发明的一个实施例，每个所述驱动臂包括多个子驱动臂，每个所述子驱动臂包括多个依次相连的四连杆机构，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴为同一个枢转轴，多个所述子驱动臂的多个连杆一一对应，多个所述子驱动臂的多个枢转轴一一对应地相连，优选地，每个所述驱动臂的多个所述子驱动臂彼此平行，其中所述从动臂与相应的所述驱动臂的每个所述子驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连。根据本发明的一个实施例，多个所述第一驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆相连，多个所述第二驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的另一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆相连，一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆和另一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆与同一个枢转轴相连。根据本发明的一个实施例，所述第一驱动件为第一电机，所述第一电机的电机轴与相应的所述驱动臂的所述第一个连杆相连，所述第一电机的电机轴的旋转轴线和与所述第一个连杆相连的枢转轴的中心轴线重合；所述第一驱动件为第二电机，所述Delta机器人进一步包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二电机相连，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，其中所述第二齿轮与相应的所述驱动臂的所述第二个连杆相连，所述第二齿轮的旋转轴线和与所述第二个连杆相连的枢转轴的中心轴线重合。根据本发明的一个实施例，所述第一电机的电机轴通过联轴器与相应的所述驱动臂的所述第一个连杆相连，所述联轴器的旋转轴线和与所述第一个连杆相连的枢转轴的中心轴线重合，所述第一齿轮的齿数等于所述第二齿轮的齿数，所述第一齿轮的模数等于所述第二齿轮的模数。根据本发明的一个实施例，每个所述从动臂为平行四边形机构，所述平行四边形机构的第三连杆和第四连杆彼此平行，其中多个所述从动臂的所述第三连杆一一对应地与多个所述驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连，每个所述从动臂的所述第四连杆与所述动平台相连。根据本发明的一个实施例，所述从动臂的所述第三连杆为相应的所述驱动臂的一个枢转轴。根据本发明的一个实施例，所述Delta机器人进一步包括多个螺母，多个所述螺母设在所述动平台上，其中多个所述螺母一一对应地套设在多个所述从动臂的所述第四连杆上。附图说明图1是根据本发明实施例的Delta机器人的结构示意图；图2是根据本发明实施例的Delta机器人的局部结构示意图；图3是根据本发明实施例的Delta机器人的局部结构示意图；图4是根据本发明实施例的Delta机器人的驱动臂的结构示意图；图5是根据本发明实施例的Delta机器人的驱动臂的结构示意图。具体实施方式下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。下面参考附图描述根据本发明实施例的Delta机器人1。如图1-图5所示，根据本发明实施例的Delta机器人1包括定平台210、动平台220、多个驱动臂10、多个第一驱动件310、多个第二驱动件320和多个从动臂40。每个驱动臂10包括多个四连杆机构110，多个四连杆机构110依次相连。相邻两个四连杆机构110中的一者的一个枢转轴111与相邻两个四连杆机构110中的另一者的一个枢转轴111相连，这相邻的两个四连杆机构110为同一个驱动臂10的相邻的两个四连杆机构110。多个第一驱动件310设在定平台210上，多个第一驱动件310一一对应地与多个驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112相连，以便驱动多个驱动臂10的第一个连杆112枢转。多个第二驱动件320设在定平台210上，多个第二驱动件320一一对应地与多个驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第二个连杆113相连，以便驱动多个驱动臂10的第二个连杆113枢转。其中，第一个连杆112和第二个连杆113铰接。也就是说，每个驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112和第二个连杆113铰接。换言之，第一驱动件310的数量、第二驱动件320的数量和驱动臂10的数量可以彼此相等，每个驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112与一个第一驱动件310相连，每个驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第二个连杆113与一个第二驱动件320相连。多个从动臂40一一对应地与多个驱动臂10的最后一个四连杆机构110b相连，每个从动臂40与动平台220相连。换言之，从动臂40的数量等于驱动臂10的数量，每个驱动臂10的最后一个四连杆机构110b与一个从动臂40相连。第一个四连杆机构110a是指驱动臂10的最邻近定平台210的四连杆机构110，最后一个四连杆机构110b是指驱动臂10的最邻近动平台220的四连杆机构110。第一个连杆112和第二个连杆113是指第一个四连杆机构110a的最邻近定平台210的两个连杆114。当第一驱动件310和第二驱动件320分别驱动第一个连杆112和第二个连杆113同步地枢转转动时，驱动臂10的长度L不发生变化如图4所示，驱动臂10可以通过从动臂40带动动平台220实现三个平移运动。当第一驱动件310和第二驱动件320分别驱动第一个连杆112和第二个连杆113不同步地枢转转动时，第一个连杆112与第二个连杆113之间的夹角α发生改变变化，从而导致驱动臂10的长度L发生变化如图5所示。由此在实际使用过程中，可以根据不同的需求、不同大小的工作空间，来改变第一个连杆112与第二个连杆113之间的夹角α，从而可以使Delta机器人1能够在不同大小的工作空间中使用，以便可以扩大Delta机器人1的使用范围。而且，由于现有的Delta机器人的驱动臂的长度是固定不变的，且在装配驱动臂时存在一定的误差即不是绝对的精确位置，因此导致现有的Delta机器人的动平台在运动平移的过程中，伴随着一些转动运动发生，即现有的Delta机器人的动平台同时进行平移和转动。因此，现有的Delta机器人受自身产生的震动影响较大，需要加装防震装置或者加装防震性能较好的安装支架，由此导致现有的Delta机器人的制造成本大大增加，整体移动、运输的成本大大增加。根据本发明实施例的Delta机器人1通过使驱动臂10的长度可以变化调节，从而可以补偿驱动臂10在装配过程中产生的误差，进而可以避免动平台220在平移的过程中、伴随着转动发生。由此根据本发明实施例的Delta机器人1只进行平移，不进行转动。因此，根据本发明实施例的Delta机器人1自身不产生震动，无需加装防震装置或者加装防震性能较好的安装支架，从而可以降低Delta机器人1的制造成本，降低Delta机器人1的整体移动、运输的成本。此外，由于根据本发明实施例的Delta机器人1的驱动臂102为简支梁式驱动臂10，因此驱动臂10不仅具有结构简单可靠、便于装配、承载能力强、重量小、反应速度快、灵活度高等优点，而且可以使动平台220平稳地运动。Delta机器人振动大的根源是驱动臂的重量太大。由于根据本发明实施例的Delta机器人1的简支梁式的驱动臂10的重量远远小于现有的Delta机器人的驱动臂的重量，因此根据本发明实施例的Delta机器人1具有振动小的优点。因此，根据本发明实施例的Delta机器人1具有重量小、运行速度高、承载能力强、结构简单可靠、便于装配、动平台220运动平稳、制造成本低、整体运输成本低、振动小、使用范围广等优点，能够在不同大小的工作空间中使用。优选地，多个驱动臂10沿定平台210的周向等间距地设置。由此可以使Delta机器人1的结构更加合理。如图1-图5所示，对于同一个驱动臂10来说，相邻两个四连杆机构110中的一者的一个枢转轴111与相邻两个四连杆机构110中的另一者的一个枢转轴111为同一个枢转轴111。换言之，相邻两个四连杆机构110可以共用一个枢转轴111。在本发明的一个实施例中，如图1-图3所示，第一驱动件310为第一电机310a，第一电机310a的电机轴与相应的驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112相连，第一电机310a的电机轴的旋转轴线和与第一个连杆112相连的枢转轴111的中心轴线重合，以便第一电机310a能够驱动第一个连杆112绕该枢转轴111转动。第一驱动件310为第二电机320a，Delta机器人1进一步包括第一齿轮510和第二齿轮520。第一齿轮510与第二电机320a相连，第二齿轮520与第一齿轮510啮合。其中，第二齿轮520与相应的驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第二个连杆113相连，第二齿轮520的旋转轴线和与第二个连杆113相连的枢转轴111的中心轴线重合，以便第二电机320a能够驱动第二个连杆113绕该枢转轴111转动。换言之，第二齿轮520的旋转轴线和第一电机310a的电机轴的旋转轴线重合。优选地，第一电机310a的电机轴通过联轴器与相应的驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112相连，该联轴器的旋转轴线和与第一个连杆112相连的枢转轴111的中心轴线重合。由此可以使Delta机器人1的结构更加合理。第一齿轮510的齿数等于第二齿轮520的齿数，第一齿轮510的模数等于第二齿轮520的模数。由此可以使Delta机器人1的结构更加合理。第二齿轮520可以焊接在相应的驱动臂10的第一个四连杆机构110a的第二个连杆113上。如图1-图3所示，在本发明的一个具体示例中，每个驱动臂10包括多个子驱动臂10a，每个子驱动臂10a包括多个依次相连的四连杆机构110。对于每个子驱动臂10a来说，相邻两个四连杆机构110中的一者的一个枢转轴111与相邻两个四连杆机构110中的另一者的一个枢转轴111为同一个枢转轴111，即相邻两个四连杆机构110共用一个枢转轴111。多个子驱动臂10a的多个连杆一一对应，多个子驱动臂10a的多个枢转轴111一一对应地相连。具体而言，多个子驱动臂10a可以共用多个枢转轴111，多个枢转轴111彼此平行，多个子驱动臂10a的多个连杆在枢转轴111的延伸方向上一一相对。其中，从动臂40与相应的驱动臂10与该从动臂40相连的驱动臂10的每个子驱动臂10a的最后一个四连杆机构110b相连。由此第一驱动件310和第二驱动件320可以通过多个子驱动臂10a带动从动臂40运动，进而带动动平台220运动。优选地，每个驱动臂10的多个子驱动臂10a彼此平行，每个驱动臂10的相邻两个子驱动臂10a对称地设置。由此可以使Delta机器人1的结构更加合理。多个第一驱动件310一一对应地与多个驱动臂10的一个子驱动臂10a的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112相连，多个第二驱动件320一一对应地与多个驱动臂10的另一个子驱动臂10a的第一个四连杆机构110a的第二个连杆113相连。换言之，第一驱动件310和第二驱动件320与不同的子驱动臂10a相连。该一个子驱动臂10a的第一个四连杆机构110a的第一个连杆112和该另一个子驱动臂10a的第一个四连杆机构110a的第二个连杆113与同一个枢转轴111相连。如图1-图3所示，在本发明的一些示例中，每个从动臂40为平行四边形机构，平行四边形机构的第三连杆410和第四连杆420彼此平行。其中，多个从动臂40的第三连杆410一一对应地与多个驱动臂10的最后一个四连杆机构110b相连，每个从动臂40的第四连杆420与动平台220相连。由此可以使Delta机器人1的结构更加合理。优选地，如图1-图3所示，从动臂40的第三连杆410为相应的驱动臂10的一个枢转轴111。相应的驱动臂10是指与从动臂40相连的驱动臂10。也就是说，驱动臂10的最后一个四连杆机构110b的两个连杆114都可以铰接在第三连杆410上。换言之，驱动臂10的最后一个四连杆机构110b的两个连杆114都可以可转动地套设在第三连杆410上。由此可以进一步简化Delta机器人1的结构。如图1所示，在本发明的一个示例中，Delta机器人1进一步包括多个螺母60，多个螺母60设在动平台220上。优选地，每个螺母60可以焊接在动平台220上。其中，多个螺母60一一对应地套设在多个从动臂40的第四连杆420上，即多个第四连杆420一一对应地穿过多个螺母60。由此可以使第四连杆420从动臂40更加方便地、更加容易地与动平台220相连。根据本发明实施例的Delta机器人1至少具有以下优点：1结构简单可靠，装配容易，动平台运动平稳，有效避免运动伴随运动发生，灵活度高。2质量轻，运行速度高、鲁棒性、承载较好。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

权利要求：1.一种Delta机器人，其特征在于，包括：定平台和动平台；多个驱动臂，每个所述驱动臂包括多个依次相连的四连杆机构，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴相连；多个第一驱动件，多个所述第一驱动件设在所述定平台上，多个所述第一驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆相连以便驱动所述第一个连杆枢转；多个第二驱动件，多个所述第二驱动件设在所述定平台上，多个所述第二驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆相连以便驱动所述第二个连杆枢转，其中所述第一个连杆和所述第二个连杆铰接；和多个从动臂，多个所述从动臂一一对应地与多个所述驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连，每个所述从动臂与所述动平台相连。2.根据权利要求1所述的Delta机器人，其特征在于，多个所述驱动臂沿所述定平台的周向等间距地设置。3.根据权利要求1所述的Delta机器人，其特征在于，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴为同一个枢转轴。4.根据权利要求1所述的Delta机器人，其特征在于，每个所述驱动臂包括多个子驱动臂，每个所述子驱动臂包括多个依次相连的四连杆机构，相邻两个所述四连杆机构中的一者的一个枢转轴与相邻两个所述四连杆机构中的另一者的一个枢转轴为同一个枢转轴，多个所述子驱动臂的多个连杆一一对应，多个所述子驱动臂的多个枢转轴一一对应地相连，优选地，每个所述驱动臂的多个所述子驱动臂彼此平行，其中所述从动臂与相应的所述驱动臂的每个所述子驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连。5.根据权利要求4所述的Delta机器人，其特征在于，多个所述第一驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆相连，多个所述第二驱动件一一对应地与多个所述驱动臂的另一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆相连，一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第一个连杆和另一个所述子驱动臂的第一个所述四连杆机构的第二个连杆与同一个枢转轴相连。6.根据权利要求1所述的Delta机器人，其特征在于，所述第一驱动件为第一电机，所述第一电机的电机轴与相应的所述驱动臂的所述第一个连杆相连，所述第一电机的电机轴的旋转轴线和与所述第一个连杆相连的枢转轴的中心轴线重合；所述第一驱动件为第二电机，所述Delta机器人进一步包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二电机相连，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，其中所述第二齿轮与相应的所述驱动臂的所述第二个连杆相连，所述第二齿轮的旋转轴线和与所述第二个连杆相连的枢转轴的中心轴线重合。7.根据权利要求6所述的Delta机器人，其特征在于，所述第一电机的电机轴通过联轴器与相应的所述驱动臂的所述第一个连杆相连，所述联轴器的旋转轴线和与所述第一个连杆相连的枢转轴的中心轴线重合，所述第一齿轮的齿数等于所述第二齿轮的齿数，所述第一齿轮的模数等于所述第二齿轮的模数。8.根据权利要求1所述的Delta机器人，其特征在于，每个所述从动臂为平行四边形机构，所述平行四边形机构的第三连杆和第四连杆彼此平行，其中多个所述从动臂的所述第三连杆一一对应地与多个所述驱动臂的最后一个所述四连杆机构相连，每个所述从动臂的所述第四连杆与所述动平台相连。9.根据权利要求8所述的Delta机器人，其特征在于，所述从动臂的所述第三连杆为相应的所述驱动臂的一个枢转轴。10.根据权利要求8所述的Delta机器人，其特征在于，进一步包括多个螺母，多个所述螺母设在所述动平台上，其中多个所述螺母一一对应地套设在多个所述从动臂的所述第四连杆上。

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