技术详细介绍
码垛机器人是完成码垛作业的工业机器人，始于20世纪70年代末。40多年的发展，在全球范围内已出现了众多种类的码垛机器人，主要以美国、日本、瑞典、德国、意大利、韩国等工业发达国家机器人厂家的产品为主，码垛机器人的构型也经历了由直角坐标型、圆柱坐标型向关节型发展的过程。由于关节型码垛机器人具有结构紧凑、动作灵活、占地面积小、工作空间大等优点而成为现在码垛机器人的主流构型。但此类机构属于传统的开链结构，其驱动电机需安装在关节处，造成机器人手臂重量大、刚性差、惯量大、关节误差累计等问题，机构动力学性能较差，难以满足现代工业高速重载搬运码垛的要求。
本专利的核心技术为采用2-UPS/U并联构型实现码垛机器人的旋转与抬升运动。串联机构以结构简单、动作灵活、工作空间大等优势成为现有码垛机器人所采用的主流构型，但其刚性差、误差累积、惯量大等问题也使得其性能受到制约，因此串联结构的机器人为达到一定的刚性不得不使用笨重的机械手臂，而笨重的机械手臂又致使机构惯量大，动力学性能差。另外，对于驱动安装在关节处的机械手，机构对驱动扭矩的要求非常高，这就不得不采用减速比大且昂贵的减速装置，造成机器人的荷重自重比小且造价高。本专利将码垛机器人负荷最大的底盘回转部分及大臂抬升部分改为并联结构，大臂通过具有旋转和抬升运动的虎克铰与机架联接（取消驱动装置），两根具有伸缩功能的伺服驱动直线推杆两头通过虎克铰与球铰分别与机架和大臂上端联接，大臂和两根直线推杆构成空间三棱锥结构，直线推杆的伸缩可实现大臂的旋转和抬升两个自由度的运动。两根直线推杆在两端联接的情况下成为两条无约束支链，推杆只受拉压两力，因此这两根直线推杆的力学性能可以发挥到最优状态。三棱锥结构的优点是刚性特别好，尤其两根直线推杆只受拉压力，因此该并联部分可以做成轻杆，可大大提高机器人的刚性并降低机器人的自重。