[发明专利]工业机器人手臂

说明书

本申请涉及工业机器人手臂。一种用于末端执行器动作的机器人手臂。机器人手臂包括第一致动器和第一运动链，这提供用于定位末端执行器平台的第一自由度。机器人手臂也包括第二致动器和第二运动链，这提供用于定位末端执行器平台的第二自由度。机器人手臂还包括第三致动器和第三运动链，这提供用于定位末端执行器平台的第三自由度。机器人手臂也包括第四致动器和配置成将第四致动器的移动传输至末端执行器的对应定向轴。第四运动链包括经由至少一个轴承安装至内臂组合件的定向连杆组，以及安装至末端执行器平台的定向传动器，其中定向连杆组包括末端执行器转动连杆和接头，接头向末端执行器转动连杆的每个末端接头提供至少两个自由度。

本申请是申请日为2019年01月11日，申请号为201980008525.0，发明名称为“工业机器人手臂”的申请的分案申请。

技术领域

本公开属于工业机器人手臂的技术领域，且特别涉及用于快速处理物体、用于极快速移动物体和用于高安全性机器人装置的轻型机器人手臂。

背景

例如在人类和机器人之间的直接合作且当使用无围栏机器人装置是有利时，需要高安全性装置。综观现有技术，存在并联运动机器人(如WO1987003528A1中描述的Delta机器人)，该并联运动机器人全部具有安装在固定座上的致动器且因此可以获得轻量结构。然而，这些并联运动机器人具有如下缺点：手臂系统占据很大的空间且相对于需用于手臂系统的空间而言工作空间很小。因此，这些机器人仅可用于为手臂系统留有大空间的应用，以及足够具有特别是在竖直方向上的非常有限的工作空间的应用。因此，Delta机器人主要用于在平面上方的取放操作，该平面例如是对于机器人手臂结构具有充足的空间的输送带。

在专利申请WO2014187486中，提出细长(slim)并联式结构，与例如Delta机器人相比，能够实现相对于手臂系统所需空间更大的工作空间。在此机器人结构中，第一致动器围绕第一轴驱动第一手臂，第一运动链被配置成将第一手臂的转动传输给末端执行器的移动且第一运动链具有第一杆及第一手臂和第一杆之间的第一接头。第一接头具有至少两个自由度(DOF)且第二接头安装在第一杆和末端执行器之间。为了在不失去对末端执行器的六个DOF的限制的情况下工作，根据WO2014187486的设计依赖第一杆的扭转刚度。然而，这意味着第一杆的第一接头和第二接头两者必须具有两个自由度且不会再多，这进而意味着不可能比工作空间的中部处更多地获得末端执行器的恒定倾斜角度。因此，甚至在水平表面上的简单取放操作中，根据WO2014187486的细长机器人概念需要两个DOF的腕部。然而，此腕部会增加可观重量且机器人不会具有例如Delta机器人那样的轻型手臂系统。再者，将需要布线来传输电力并控制腕部的致动器。

在专利申请WO2015188843中，并联运动机器人包括基座以及可相对于基座移动的末端执行器。第一致动器附接到基座并经由第一运动链连接于末端执行器，该第一运动链包括第一手臂、第一杆、第一手臂和第一杆之间的第一接头以及第一杆和末端执行器之间的第二接头。第二致动器附接到基座并经由第二运动链连接于末端执行器，该第二运动链包括第二手臂、第二杆、第二手臂和第二杆之间的第三接头以及第二杆和末端执行器之间的第四接头。第三致动器附接到基座或附接到第一手臂且经由第三运动链连接于末端执行器，该第三运动链包括第一齿轮以及第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮被轴承支承到(journaled)末端执行器且相互啮合。第三运动链的至少一个元件构成具有第一运动链的至少一个元件的运动对。负责末端执行器平移运动的运动链因此用作负责末端执行器的转动运动的运动链的支撑结构。

与WO2014187486中的细长结构相比，WO2015188843描述了手臂系统需很大空间的机器人结构。该机器人结构包含直接将三个致动器与待移动的末端执行器平台连接的三个分离的运动链且因此需要可观的空间用于三个手臂在三个不同方向摆动。而且，WO2015188843中的机器人结构的工作空间远小于本发明中的机器人结构的工作空间。