[发明专利]一种基于斜面支撑的直驱式高速大行程桁架机器人

说明书

本发明提供一种基于斜面支撑的直驱式高速大行程桁架机器人，属于机器人技术领域，其包括立柱、X轴斜面支撑横梁、X轴运动模组、Y轴运动模组、Z轴运动模组、腕部旋转机构和在线位置检测反馈系统。X轴斜面支撑横梁的设置使得运动部件的重心后移，保证机器人运动部件的重心分布在X轴斜面支撑横梁上，从而提高了机器人的动静刚度，降低机器人部件沿Y轴方向前移产生的倾覆力矩的影响，减少Y轴运动模组的Y轴滑台前移及Z轴运动模组的Z轴竖梁向下运动时的变形。腕部旋转机构的结构实现了桁架机器人的直线定位控制与机器人末端的位姿协调控制，使得改机器人可以适合各种工作岗位。在线位置检测反馈系统使得该机器人的定位精度高，操作更为精准。

技术领域

本发明涉及机器人相关技术领域，尤其涉及一种基于斜面支撑的直驱式高速大行程桁架机器人。

背景技术

桁架机器人也称作直角坐标机器人，由于其工作运动距离长、成本较低、控制和操作简单等优点被广泛应用于现代化柔性生产线中的搬运和上下料等多种工作岗位。但在现有的技术中，桁架机器人的水平横梁结构由于受机器人运动部件沿Y轴方向前移所产生的倾覆力矩对整个桁架机器人的定位精度、刚度以及承载能力有较大的影响。同时桁架机器人一般均采用丝杠螺母或齿轮齿条等机构进行运动传递，从而将电机的旋转运动转化为直线运动，这类传动驱动机构使得桁架机器人的运行速度及其定位精度较差，难以满足高速高精度且大行程的运行要求，并且原有的桁架机器人一般只能实现三轴方向的直线运动，综上，现有的桁架机器人难以满足复杂工作流程的要求，需要作处相应的改进。

发明内容

鉴于上述情况，本发明目的在于提供一种刚度和定位精度高、响应速度快且便于工人进行末端位姿控制的基于斜面支撑的直驱式高速大行程桁架机器人一种基于斜面支撑的直驱式高速大行程桁架机器人，其包括立柱、一X轴斜面支撑横梁、一X轴运动模组、一Y轴运动模组、一Z轴运动模组、一腕部旋转机构以及一在线位置检测反馈系统；所述X轴斜面支撑横梁一侧的底部设置有所述立柱，该X轴斜面支撑横梁包括有一倾斜面，形成三角形或梯形的X轴斜面支撑横梁结构，所述的倾斜面为由上至下向外倾斜；所述X轴运动模组安装在所述倾斜面上，所述Y轴运动模组安装在所述X轴运动模组上，通过X轴运动模组的驱动在X轴方向往复运动，所述的Z轴运动模组安装在Y轴运动模组上，通过Y轴运动模组的驱动在Y轴方向往复运动，所述Z轴运动模组驱动在Z轴方向往复运动；所述腕部旋转机构包含U轴旋转组件和Z轴旋转组件，分别绕X轴与绕Y轴旋转运动，实现机器人末端的位姿控制；所述在线位置检测反馈系统包含一X轴光栅尺以及一光栅尺读数头，所述X轴光栅尺安装在所述X轴斜面支撑横梁上，所述光栅尺读数头安装在所述X轴运动模组上，所述X轴光栅尺与所述光栅尺读数头配合实现对所述X轴运动模组在X轴方向运动位置的在线检测与反馈控制。

优选的，所述X轴运动模组包含一X轴滑台、一X轴直线导轨副以及一X轴直线电机，所述X轴直线导轨副安装在所述X轴斜面支撑横梁上，所述X轴滑台安装在所述X轴直线导轨副上，所述X轴直线电机包含X轴直线电机定子以及X轴直线电机动子，所述X轴直线电机定子安装在所述X轴斜面支撑横梁上，所述X轴直线电机动子安装在所述X轴滑台上，该X轴直线电机实现所述X轴滑台沿X轴方向往复运动。

进一步的，所述X轴直线导轨副包含两根X轴直线导轨和4个X轴滑块，两根所述X轴直线导轨上各安装有2个所述X轴滑块，其中，两根所述X轴直线导轨安装在所述X轴斜面支撑横梁上，所述X轴滑台安装在4个所述X轴滑块上。进一步的，所述Y轴运动模组包含一Y轴基座、一Y轴直线导轨副、一Y轴滑台、一Y轴伺服电机以及一Y轴滚珠丝杆，所述Y轴基座为一框型基座结构，其固定安装所述X轴滑台上，所述Y轴直线导轨副安装在所述Y轴基座上，所述Y轴滑台安装在所述Y轴直线导轨副上，所述Y轴伺服电机安装在Y轴基座上，其驱动端连接所述Y轴滑台，所述Y轴滚珠丝杆设置在所述Y轴基座的长度方向上，该Y轴滚珠丝杆滑动连接所述Y轴滑台。

进一步的，所述Y轴直线导轨副包含4根Y轴直线导轨和8个Y轴滑块，每根Y轴直线导轨与2个Y轴滑块组成1个Y轴移动副，所述Y轴基座左右两边工字梁的相对内侧分别布置安装两个Y轴移动副，所述Y轴滑台安装在8个所述Y轴滑块上。