[发明专利]一种混合驱动四自由度机器人码垛机构及控制方法

说明书

一种混合驱动四自由度机器人码垛机构，包含底盘回转装置、大臂、长臂摆动支链、手腕平衡支链、末端执行器，所述大臂由常速电机等驱动用电动机驱动，长臂由伺服电机等控制用电动机驱动，该机器人码垛的控制方法是通过实时获取大臂、长臂的运动参数，并根据运动指令实现大臂摆动，通过预设的程序运算对控制用电动机进行随动控制，进而实现长臂的精确运动，再通过各主动副的耦合运动，最终实现运动指令要求的四自由度柔性可调、可控运动。该种机器人码垛机构由驱动用电动机和控制用电动机共同驱动，避免了全伺服驱动码机受伺服电机功率制约，承载能力弱等问题，具有低成本、高负载、可控性好等特点，十分适用于重载、低运动精度要求的作业场合。

技术领域

本发明涉及码垛机领域，特别是一种混合驱动四自由度机器人码垛机构及控制方法。

背景技术

码垛机是将箱型货物按一定排列码放在托盘、栈板上，进行自动堆码，可堆码多层，然后推出，便于叉车运至仓库储存的专用自动化设备。自动码垛机按智能化水平分为：机器人码垛机和机械式码垛两种。机器人码垛机可以集成在任何生产线中，为生产现场提供智能化、机器人化、网络化，可以实现啤酒、饮料和食品行业多种多样作业的码垛物流，广泛应用于纸箱、塑料箱、瓶类、袋类、桶装、膜包产品及灌装产品等，机器人码垛机具有自动化程度高、往复循环性好、输送平稳、顺畅、可靠等特点，因而应用极为广泛。但是，随着机器人码垛机在各行业的普及应用，现有机器人码垛机也暴露出了诸多技术问题，首先现有机器人码垛机由伺服电机等控制用电动机驱动，受控制用电动机成本、功率限制，现有机器人码垛机负载能力差、购置成本高；其次，现有机器人码垛机普遍存在性能冗余，在对重复精度、速度要求较低的低端市场，存在性价比差、功能过剩等问题。

随着机构构型综合、混合驱动机构技术的发展，如何提出一种混合驱动四自由度机器人码垛机构及控制方法，首先，该种机器人码垛机具备传统机器人码垛机的灵活性、可控性，能实现四自由度柔性可调运动，并能保证一定的运动精度和可重复精度；其次利用混合驱动技术，通过应用常速电机等驱动用电动机，有效降低机器人码垛机的使用和制造成本，提高承载能力及使用性价比，使该种机器人码垛机能够适用于对重复精度、速度要求较低的低端市场，已成为皮带式输送机领域亟需解决的工程问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种混合驱动四自由度机器人码垛机构及控制方法，一方面该种机器人码垛机构具备传统机器人码垛机的灵活性、可控性，能实现四自由度柔性可控运动，并能保证一定的可重复精度和运动速度；其次利用混合驱动技术，通过应用常速电机等驱动用电动机，有效降低机器人码垛机的使用和制造成本，提高承载能力；最终使该种机器人码垛机构具有较高的使用性价比，能够适用于对重复精度、速度要求较低的低端市场。本发明通过以下技术方案达到上述目的：

所述一种混合驱动四自由度机器人码垛机构，包含底盘回转装置、大臂、长臂摆动支链、手腕平衡支链、末端执行器组成，

所述底盘回转装置包含底座和动平台，所述动平台与底座之间通过第一转动副连接，所述第一转动副为第一主动副，由电机进行驱动控制，进而实现动平台绕底座回转。

所述大臂通过第二转动副安装在动平台上，所述第二转动副为第二主动副，由驱动用电动机进行驱动，进而实现大臂相对动平台摆动。

所述长臂摆动支链包含长臂、小臂、短臂组成，所述短臂与动平台之间通过第三转动副连接，所述第三转动副为第三主动副，由控制用电动机驱动控制，所述短臂通过第四转动副与小臂一端连接，小臂另一端通过第五转动副与长臂连接，所述长臂通过第六转动副与大臂连接，通过控制用电动机的驱动控制，可实现长臂相对大臂摆动。