[01690542]三自由度翻转机器人

①课题来源与背景 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人能够通过编程来完成各种预期的作业任务。工业机器人具有可编程、拟人化、通用性而且涉及机械学和微电子学的结合-机电一体化技术,工业机器人的重复定位精度较高,能够适应多种恶劣的工作环境,且能够持续性工作。工业机器人因其突出的优点被广泛的运用于自动生产线中,现有的工业机器人的多个驱动装置多数采用伺服电机经减速器为相应的部件提供动力,部件之间通过串联、并联或者混联的方式进行运动的传递,该种工业机器人本体的体积较大、质量较重、生产成本较高,本项目旨在开发一款低成本、高精度的多自由度机器人。 ②技术原理及性能指标 一种三自由度翻转机器人,该翻转机器人包括气动抓手机构、翻转机构、升降机构及伸缩机构;伸缩机构包括第三气缸,第三气缸安装在机架上,升降机构包括第二气缸,第二气缸安装在第三气缸的输出端,第三气缸带动第二气缸及其上部件水平运动,翻转机构包括第一气缸和翻转机架,翻转机架安装在第二气缸上,第二气缸带动翻转机架竖直运动,第一气缸安装在翻转机架上,第一气缸为直行气缸,连杆的一端与第一气缸的输出端铰接,连杆的另一端与曲柄的一端铰接,曲柄的另一端铰接在翻转机架上,从而第一气缸的直线运动转化成连杆的翻转运动,气动抓手机构包括气动手指和两个抓手,气动手指安装在连杆上,两个抓手相对安装在启动手指的输出端,气动手指带动两个抓手相互运动来实现物料的抓取与松开。 该三自由度翻转机器人的三个驱动装置均采用气缸驱动,反应速度快,单位时间的翻转次数多。 ③技术的创造性与先进性 本技术中翻转机构为偏置式曲柄滑块机构,滑块（即本技术中第一气缸的输出端）作为驱动部分,偏置曲柄滑块机构的滑块具有急回特性,从而可以实现曲柄在装载状态下翻转的较慢翻转与空载状态下较快回转,合理分布单个翻转循环中装载和空载时间。 该三自由度翻转机器人的三个自由度及末端执行机构均采用气缸推驱动,该机器人具有制造成本低、结构轻便、运动过程安全可靠、运行噪声小等特点,尤其适应不能产生电光花的易燃易爆等工作环境。 本发明将抓手和抓手滑块固定连接,然后将两组这样的构件与气动手指固定连接,通过气动手指驱动两组抓手滑块的相反方向运动,实现整个抓手机构的抓取和释放动作,该机构具有反应迅速,安装容易,运动可靠,制造成本低的特点。 本发明中伸缩机构、升降机构、翻转机构、抓手结构均采用模块化设计,系统结构紧凑,便于拓展;稳定性好、重量轻,保证机械手臂的速度和快速启停。 ④技术的成熟程度,适用范围和安全性 该技术涉及的三自由度翻转机器人已经制造出了样机,对多种重载在3kg之内的物料进行搬运及翻转 对样机工作过程中关键零部件进行受力分析,对该三自由度翻转机器人中部件尺寸采用遗传算法进行优化,实验效果良好,技术成熟可靠。该三自由度翻转机器人通过切换相应的抓手,能够对外形规则小型物料进行搬运及翻转,能够适应于食品、药品、化学、化工等多种领域,具有极好的市场前景,尤其适应不能产生电光花的易燃易爆等工作环境。采用该种制造成本较低的机器人进行搬运及翻转代替人工作业提高了生产效率,简单人工操作失误造成的人身和设备伤害。 ⑤应用情况及存在的问题 该种技术能够适应于5kg之内物料的短程搬运及翻转,在实际应用过程可以根据现场实际环境对驱动气缸进行具体选型,对翻转机构中曲柄、抓手的尺寸及外形进行优化设计,该装置正在积极开展应用于医药制品、化妆品等行业的小型物料的搬运及翻转。 存在的问题：该三自由度翻转机器人只能适应点对点的搬运及翻转工作,只能代替简单的重复性翻转动作。