[实用新型]三自由度混联式全向移动搬运机器人

摘要

本实用新型公开了一种三自由度混联式全向移动搬运机器人，包括全向移动底盘、主回转装置、升降装置、并联工作臂、末端回转装置和夹持器。全向移动底盘用于执行行走和转向任务；升降装置通过主回转装置与全向移动底盘相连接；安装在升降装置顶部的并联工作臂通过末端回转装置与夹持器相连接，用于调整夹持器的作业姿态。本实用新型的本体采用混联式结构，具有刚度高、承载能力强、运动精度高和作业空间大等优点；夹持器有六个活动度和三个独立运动自由度，运动灵活性高；三驱动式全向移动底盘，可实现方便的执行前进、后退、向左或向右转动等行走任务，结构设计合理，抗倾覆能力强。此外，本实用新型还具有操控方便、对路况的适应能力强等特点。

主权项

一种三自由度混联式全向移动搬运机器人，包括全向移动底盘、主回转装置、升降装置、并联工作臂、末端回转装置和夹持器，其特征在于：所述的升降装置位于全向移动底盘的正上方，且通过主回转装置与全向移动底盘相连接；所述的并联工作臂位于升降装置的一侧，且其上端固定在升降装置的顶部，所述的并联工作臂的下端通过末端回转装置与夹持器相连接；所述的全向移动底盘包括车架、行走装置、前换向装置和后换向装置，所述的车架呈椭圆形结构，所述的行走装置布置在车架的椭圆短轴线上，且位于车架的下方；所述的前换向装置、后换向装置布置在车架的椭圆长轴线上，且位于车架的下方；所述的行走装置包括左行走轮、右行走轮、行走减速电机和驱动轴，所述的左行走轮、右行走轮分别位于车架的左右两侧，且与驱动轴均通过花键相连接；所述的行走减速电机通过螺栓固定安装在车架的底部，所述的行走减速电机的输出端为花键孔输出结构；所述的驱动轴与行走减速电机的输出端通过花键相连接，所述的驱动轴位于车架的椭圆短轴线上，且通过轴承座固定安装在车架上；所述的前换向装置包括前换向电机和前换向轮，所述的前换向轮通过轴承座与车架相连接，所述的前换向电机通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的前换向轮的驱动轴与前换向电机的输出端通过花键相连接；所述的后换向装置包括后换向电机和后换向轮，所述的后换向轮通过轴承座与车架相连接，所述的后换向电机通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的后换向轮的驱动轴与后换向电机的输出端通过花键相连接；所述的主回转装置包括回转减速电机、回转驱动齿轮、回转从动齿轮轴、圆柱滚子轴承、滚子止推轴承、轴承端盖和回转罩；所述的回转减速电机通过螺钉固定安装在车架的底部，所述的回转驱动齿轮安装在回转减速电机的输出轴上，且与回转减速电机的输出轴通过平键相连接；所述的回转从动齿轮轴通过两个圆柱滚子轴承、一个滚子止推轴承与车架相连接，所述的回转从动齿轮轴顶部的从动齿轮与回转驱动齿轮相啮合；所述的滚子止推轴承位于圆柱滚子轴承的下方，且通过轴承端盖固定在车架内，所述的轴承端盖通过螺钉固定安装在车架的底部；所述的回转罩套安装在回转驱动齿轮、回转从动齿轮轴的外部，且通过螺钉与车架相固连；所述的并联工作臂包括固定平台、左丝杠模块、右丝杠模块、第一支链、第二支链、第三支链、第四支链和运动平台；所述的固定平台固定安装在升降装置的顶部，左丝杠模块与右丝杠模块对称布置在固定平台的下方；所述的第一支链、第二支链的上端与左丝杠模块通过螺旋副相连接，第一支链、第二支链的下端与运动平台相固连；所述的第三支链、第四支链的上端与右丝杠模块通过螺旋副相连接，第三支链、第四支链的下端与运动平台相固连；所述的左丝杠模块包括左电机、左双螺旋丝杠和左轴承座，所述的左电机通过螺钉固定在固定平台的下方，且与左双螺旋丝杠通过联轴器相连接，所述的左双螺旋丝杠两端均通过左轴承座固定安装在固定平台的下方；所述的右丝杠模块包括右电机、右双螺旋丝杠和右轴承座，所述的右电机通过螺钉固定在固定平台的下方，且与右双螺旋丝杠通过联轴器相连接，所述的右双螺旋丝杠两端均通过右轴承座固定安装在固定平台的下方；所述的左双螺旋丝杠、右双螺旋丝杠的前端均为左旋螺纹，所述的左双螺旋丝杠、右双螺旋丝杠的后端均为右旋螺纹；所述的第一支链由第一滑块螺母、第一转动副、第一连杆和第一万向节组成，所述的第一滑块螺母与左双螺旋丝杠通过右旋螺纹相连接，且第一滑块螺母的顶部与固定平台的底平面保持面接触；所述的第一连杆的上端通过第一转动副与第一滑块螺母相连接，第一连杆的下端通过第一万向节与运动平台相连接；所述的第一转动副的轴线与第一万向节的十字轴的一条轴线相平行；所述的第二支链由第二滑块螺母、第二转动副、第二连杆和第二万向节组成，所述的第二滑块螺母与左双螺旋丝杠通过左旋螺纹相连接，且第二滑块螺母的顶部与固定平台的底平面保持面接触；所述的第二连杆的上端通过第二转动副与第二滑块螺母相连接，第二连杆的下端通过第二万向节与运动平台相连接；所述的第二转动副的轴线与第二万向节的十字轴的一条轴线相平行；所述的第三支链由第三滑块螺母、第三转动副、第三连杆和第三万向节组成，所述的第三滑块螺母与右双螺旋丝杠通过右旋螺纹相连接，且第三滑块螺母的顶部与固定平台的底平面保持面接触；所述的第三连杆的上端通过第三转动副与第三滑块螺母相连接，第三连杆的下端通过第三万向节与运动平台相连接；所述的第三转动副的轴线与第三万向节的十字轴的一条轴线相平行；所述的第四支链由第四滑块螺母、第四转动副、第四连杆和第四万向节组成，所述的第四滑块螺母与右双螺旋丝杠通过左旋螺纹相连接，且第四滑块螺母的顶部与固定平台的底平面保持面接触；所述的第四连杆的上端通过第四转动副与第四滑块螺母相连接，第四连杆的下端通过第四万向节与运动平台相连接；所述的第四转动副的轴线与第四万向节的十字轴的一条轴线相平行；所述的第一连杆与第二连杆、第三连杆、第四连杆的长度相等；所述的升降装置包括导向套管、导向柱、升降丝杠、升降螺母、升降电机、波纹防尘管和固定套管，所述的导向套管、导向柱均有两个，所述的导向套管的底部通过螺钉固定安装在回转从动齿轮轴的顶部，所述的导向柱置于导向套管内，且导向柱的顶部与并联工作臂的固定平台通过螺钉相固连；所述的升降螺母位于导向套管的顶部，且与导向套管相固连；所 述的升降电机固定安装在固定平台的顶部；所述的升降丝杠的上端与升降电机通过联轴器相连接，升降丝杠的下端与升降螺母通过螺纹相连接；所述的固定套管固定安装在导向套管的外面，所述的波纹防尘管套在导向柱的外面，所述的波纹防尘管的上端与固定平台相固连，波纹防尘管的下端与固定套管相固连；所述的末端回转装置包括末端回转电机、末端回转减速器、末端主动齿轮、末端从动齿轮轴和固定环，所述的末端回转电机的输出轴与末端回转减速器的输入端相连接，所述的末端回转减速器固定安装在并联工作臂的运动平台的一侧；所述的末端主动齿轮安装在末端回转减速器的输出轴上，且与末端回转减速器的输出轴通过平键相连接；所述的末端从动齿轮轴安装在并联工作臂的运动平台上，且与运动平台通过轴承相连接；所述的固定环位于末端从动齿轮轴的下端，且与末端从动齿轮轴通过锁紧螺钉相连接；所述的夹持器包括夹紧气缸、左夹板、右夹板、勾爪气缸和勾爪，所述的夹紧气缸位于末端回转装置的固定环的下方，且与固定环通过螺钉相连接，在所述的夹紧气缸的左右两端分别设有左输出板、右输出板；所述的左夹板位于夹紧气缸的左侧端，且通过螺钉固定安装在夹紧气缸的左输出板上；所述的右夹板位于夹紧气缸的右侧端，且通过螺钉固定安装在夹紧气缸的右输出板上；所述的勾爪气缸位于右夹板的外侧，勾爪气缸的上端与右夹板通过铰链相连接，勾爪气缸的下端与勾爪通过铰链相连接；所述的勾爪位于右夹板的下方，且与右夹板通过铰链相连接。