资源描述
摘要： 一个机器人臂包括第一和第二个环节 ,第一个环节有一个近端和远端和第二个链接有一个近端和远端。一个固定的滑轮 ,圆周表面同心第一枢轴安装在近端结束的第一个链接。第二个链接是一个滑轮固定到第二个链接关于第二枢轴旋转。一个末端执行器固定在滑轮是末端执行器的旋转大约第三枢轴。第一皮带传动也提供和包括一个或多个带连接表面之间的周向固定轮和第二个链接轮这样的 关联 第一个链接相对于固定滑轮第一枢轴转动的第二个链接原因第二枢轴相对于第一个链接。一个或多个空转滑轮是提供的和是 回转 安装到一个或两个链接。至少一个皮带传动包括一 个第一次带接洽第一圆周表面的一个惰轮和第二皮带从事第二圆周表面相同的惰轮。 1 机器人臂 本发明涉及一种机械臂末端执行器有一个位于远程端机器人的手臂 大体 相同的方向转动 移动 无关的手臂。机器人的手臂也有至少一个惰轮位于链接 ,允许的直径增大关节 ,电线或其他细长的组件可以通过关节的内部。 发明的背景 在半导体行业 ,机器人手臂通常用来移动半导体晶片从一个位置到另一个。这是理想的设计一个机器人的手臂在半导体行业有末端执行器保持相同的方向当手臂动作径向出入口。如前所述 ,例如 ,在美国拍号。 4299533 年和 5064340 年 ,机器人手臂都配备了两个链接和一个末端执行器安装在一个末端的第二个链接。年底的近端第一个链接与滑轮安装同轴 ,文中提到的“固定”轮。近端结束第二次链接连接到远端面积的第一个链接。第一次带连接固定滑轮 ,滑轮的第二个链接近结束的第二个链接 ,而第二个皮带连接一个住房固定在末端的第一个链接到一个滑轮末端效应器。如果链接的长度相等 ,如果滑轮是这样的比例选择旋转的旋转结束有效第二个链接一关和旋转的比率的第二个链接到旋转的第一个链接是 2,末端执行器将剩余的固定方向但将径向旋转时第一个链接相对于固定滑轮。 虽然这种方法是有效的 ,它强加了一些严重的设计约束。提供所需的比率 ,一个相对大的末端执行器滑轮是必要的。末端执行器的旋转 1/2 的旋转第二环节 ,滑轮在末端执行器必须两倍大的住房在远端第一个链接。当轮最后效应很大 ,它增加了重大质量末端的机器人手臂 ,增加惯性和使它更难以控制精确的运动臂。 同时 ,提供所需的比率 ,第二个链接轮和住房在末端的第二个链接必须是相对小的直径 ,即。、半固定滑轮的直径。这使得它很难连接电线 ,气动管 ,或其他细长组件扩展从第一到第二个邻近的链接通过一个空心孔出口处的第二个链接轮和住房。这样的电线 ,管道和其他细长的组件通 常是部分的控制系统控制末端执行器。因此 ,它会期望创建一个机器人的手臂与足够的空间之间的连接链接 ,以便这些电线和管道可以通过中心的联合。机器人手臂的本发明解决问题提出更完整地描述上面和下面是。 总结的发明 根据本发明的一个体现 ,一个机器人臂包括第一和第二个环节 ,第一个环节有一个近端和远端和第二个链接有一个近端和远端。近结束了第一环节是连接到一个基地面积为旋转相对于第一枢轴。近端结束第二个链接是面积安装在末端的第一个链接 ,能够旋转大约第二枢轴 ,平行于第一枢轴。一个末端执行器是连接到远端面积的第二个链接 ,能够旋转 大约三分之一枢轴 ,平行于第一和第二枢轴。一个固定的滑轮 ,圆周表面同心第一枢轴安装在近端结束的第一个链接。第二个链接是一个滑轮固定到第二个链接为旋转与第二连接第二枢轴。第二个链接轮有一个圆周表面同心的第二枢轴。提供住房和固定到第一个链接在其远端。住房有一个圆周表面同心的第二枢轴。一个末端执行器固定在滑轮是末端执行器的旋转大约第三枢轴和末端执行器轮有圆周表面同心同第三枢轴。第一皮带传动也提供和包括一个或多个带连接表面之间的周向固定滑轮和圆周表面的第二个链接滑轮 ,这样旋转的第一个链接相对于固定滑轮第一枢轴转动的第 二个链接原因第二枢轴相对于第一个链接。第一个皮带传动是安排提供一个第一转动之间的比例的第一个链接相对于固定滑轮和旋转的第二个链接相对于固定滑轮。第二个皮带驱动器包括一个或多个连接的圆周表面之间的皮带的住房和圆周表面的末端执行器轮 ,旋转的第二个链接相对于第一个链接 ,关于第二枢轴轴 ,使末端执行器的旋转对第三个枢轴相对于第二个链接。第二个皮带传动是安排提供第二个比率第二个链接的旋转相对于第一个链接和旋转的末端执行器相对于第二个链接。一个或多个空转滑轮提供和安装是 回转 中的一种或两种链接。每个空转滑轮定义一个第一和第 二圆周表面。至少一个皮带传动包括一个第一次带接洽第一圆周表面的一个惰轮和第二皮带从事第二圆周表面相同的惰轮。 最好是 ,第一个比率值为 2,旋转的第一环节 ,通过一个角 8 导致第二个链接轮和第二个链接将通过一个角的 第一个链接。因此 ,如果第一个链接穿越 450 年的角 ,这将导致逆时针方向第二个链接轮和第二个链接将通过一个角的 900 在顺时针方向相对于第一个链接。 它也是首选 ,第二个比有价值的 ?在第二个环节 ,通过旋转一个角度 0 使末端执行器皮带轮和末端执行器将通过一个角为 1 / 第二个链接。例如 ,如果第二个链接将 通过一个角的90 度在顺时针方向 ,这将导致末端执行器皮带轮和末端执行器将通过一个角的 450 在逆时针方向相对于第二个链接。 因为一个或更多的皮带驱动器包括一个惰轮和两个腰带 ,滑轮和住房直径不需要选择如上所述在连接与先前技术皮带传动。例如 ,机器人臂包括一个第一导轮安装在第一个环节 ,第一个带第一皮带传动啮合第一圆周表面的惰轮和圆周表面的固定滑轮。第二个带第一皮带传动啮合第二圆周表面的第一导轮和圆周表面的第二个链接轮。 也最好 ,机器人臂有一个第二个导轮安装在第二个链接。第二个皮带传动合意地包括第一带扩展从圆周年代表 面的住房第一圆周表面的第二个惰轮。第二个皮带传动合意地进一步包括一个第二带延伸至第二圆周表面的第二个导轮的末端执行器滑轮。最好是 ,比直径的第一圆周表面的第二个惰轮对直径的圆周表面的第二第二导轮超过 1:1 的 ,例如 2:1。这个比率超过 1:1 在第二个惰轮允许一个相对较小的末端执行器轮在一个较小的住房 ,或两者 ,会提供比在没有第二个惰轮。最好是 ,机器人手臂进一步包括细长元件和第二个链接轮和住房包括一个内部孔。瘦长的组件有魅力地扩展从第一个链接通过孔 ,进入第二个环节。这些细长的组件可能包括电线、光纤或气动或液压软管所需 操作机器人手臂。最后效应器滑轮也可能包括一个内部孔 ,细长的组件可以扩展从第二个链接到末端执行器。 最好是 ,机器人手臂进一步包括一个基地和第一旋转运动致动器连接到基地的旋转对旋转第一个链接相对于固定滑轮第一枢轴 ,移动末端执行器径向如上所述。一个进一步的旋转运动执行机构可能提供旋转固定滑轮和第一个链接 ,整个手臂摆动对第一枢轴。 设计 优选的描述 如图所示在 图 1,一个机器人臂 10 安装一基地 11 和有一个第一和一个第二个链接链接12 14。第一个链接有一个近端和远端 16 18。同样的 ,第二个链接 14 有一个近端和远端结束20 22。第一个和第二个链接 12 和 14 是最好是中空的 ,可以由金属、塑料或其他合适的材料。第一个链接 12 安装基地 12 为旋转相对于基准的第一枢轴 28 第一联合 24 在近端 16 的第一个链接 12。一个固定的滑轮 26 也安装的第一旋转枢轴 28 日在第一联合 24。固定滑轮 26包括一个圆周表面 30(图 3),中心与第一枢轴 28。也扩展从第一联合 24 是一个轴固定到第一个滑轮 32 和 33 驱动皮带轮固定到第一个链接 12。驱动皮带轮 33 是连接到第一个旋转运动执行机构 35 所以第一传动装置可以驱动旋转的第一个环节 ,对轴 28。轴 32 是连接到一个 第二致动器 37 可以驱动固定滑轮 24 在旋转的轴的旋转 ,与此同时 28 第一环 12 或持有驱动皮带轮固定反对这样的旋转。第一个执行机构可以包括任何常规旋转执行机构 ,例如一个步进电机 ,一种传统的电动机 ,或喜欢。第二致动器可能包括类似的组件 ,或可能包括一个第一制动器连接固定滑轮 24 至臂 12 为旋转和第二制动贵重持有固定皮带轮在固定位置相对于住房。第一和第二致动器是由传统的指挥控制系统 (没有显示 )。 第一个和第二个链接链接 12 14 连接在第二个接头面积 34。第一个和第二个链接 12 和14 能够旋转与尊重对方第二枢轴 36,平行于第 一枢轴 28。一个第二个链接轮 38 是安装在第二个接头 34 和有一个圆周表面 40,中心与第二枢轴 36。第二个链接的滑轮 38 是固定的第二个链接 14。还提供了一个住房 42 在第二个接头 34 和固定到第一个链接 12。住房 42 也有一个圆周表面 44,中心与第二枢轴 36。 第三个接头 46 提供了远端 22 的第二个链接 14。一个末端执行器是安装在滑轮 48 第三联合 46 和能够旋转大约三分之一枢轴 50。最终效应有一个圆周表面轮 48 52 同心同第三枢轴 50。一个末端执行器 54 附加到末端执行器轮 48 和能够旋转大约第三枢轴 50。最后效应器 54 可能 包括手指或其他装置对持有一个工件需要移动。 第一导轮 56 所安装的第一个链接 12 之间的固定滑轮 26 和第二个链接轮 38。第一导轮56 有第一圆周表面 58 和第二圆周表面 60。第二个惰轮 62 安装第二个链接 14 和有一个第一圆周表面 64 和第二圆周表面 66。第一和第二空转滑轮 56和 62年 68 年和 69 年的旋转轴线平行的第一、第二和第三支点轴 28,36 岁和 50。 第一皮带传动 71 在第一个链接 12 包括一个第一次带 70 参与圆周表面的固定滑轮 30和第一圆周表面的第一导轮 58,第二带 72 扩展从第二圆周表面 66 第一导轮 62 到圆周表面40 第二联系滑轮。第二个皮带传动 75 在第二环节包括第一次带 14 74 扩展从圆周表面 44的住房 42 第一圆周表面 64 的第二个惰轮 62。第二个带 76 扩展从第二圆周表面 66 的第二个惰轮 62 到圆周表面 52 的末端执行器轮 48。第一和第二皮带 74和 76 的第二个惰轮 62 形成第二皮带传动 75 的第二个链接。这个腰带 70、 72、 74和 76 是最好带拥有就算牙齿的类型通常被称为“同步皮带” ,并举行紧对滑轮。滑轮有交配的牙齿在圆周表面。它应该受到那些熟练的艺术 ,腰带可以常规摩擦传动皮带 ,三角带或链和将会选中相应的滑轮。 在操作 ,将末端执行 器径向 ,第一次执行机构 35导致第一个链接 12旋转第一枢轴 28虽然第二致动器 37 固定滑轮 26 对旋转。因为固定滑轮 26 是固定就第一个链接 12,旋转的第一个链接 12 的结果在第一导轮 56 旋转相反的方向作为第一个链接 12。最好见图 3,如果例如第一个链接是顺时针方向转动的柜台 ,第一导轮 56将沿着顺时针方向旋转就第一个链接导致第二个带 72 的第一个带驱动移动。第二个带 72 第一导轮 56 订婚的第二个链接轮 38,固定在第二个链接 14。运动的带 72 的顺时针运动造成第二联系皮带轮 38 因此第二个链接 14 旋转第二枢轴 36 在顺时针方向相对 于第一个链接 12。运动的量的第二个链接相对于第一个链接取决于总体比率提供了第一个皮带传动 71 在第一个链接。这反过来取决于直径的比值的固定滑轮 26 和第二个链接轮 38 以及直径的比值 ,第一圆周表面 58 和第二圆周表面 60 第一导轮56。显示在特定的化身 ,固定滑轮的直径 26 倍直径的第二个链接轮 38。因此 ,而第一和第二圆周表面 58 和 60 第一导轮 56 有相同的直径 ,一个 450 旋转的第一个链接 12 在柜台顺时针方向将导致 900 旋转的第二个链接 14 在顺时针方向相对于第一个链接 12。 因为住房 42是固定在第一个链接 12,第二个链接 14旋转有关第一个链接 12造成第一个带 74 的第二皮带传动 75 移动相对于第二个链接 14。例如 ,如果第二个链接在顺时针方向旋转 ,第一个带 74 的第二个惰轮 62 将 ,将第二个惰轮 62 在柜台顺时针方向相对于第二个链接。这个举动第二带 76,从事第二圆周表面 66 的第二个惰轮 62 年 ,在反时针方向。作为第二个带76的第二皮带传动 75是从事与末端执行器轮 48,运动的第二带 76的结果最终也转向效应器54 逆时针方向相对于第二个链接 14。 作为最好的显示在图 3,大量的运动结束安装工 54相对于第二个链接 14取决于直径的圆周表面 44 的住房 42,直径之比第一和第二圆周表面 64和 66 的第二个惰轮 62 和直径的圆周表面 52 的末端执行器轮 48。特别说明的化身 ,直径的比值之间的圆周表面 44 的住房 42 和64 年第一圆周表面的第二个惰轮 62是 1:1。因此 ,第二个链接把 900 的顺时针方向的结果在第二个导轮旋转 900 在柜台顺时针方向。 直径的第二周向表面 66 第二个惰轮是 1 / z 直径的圆周表面 64 年第一。一个 900 的旋转第一圆周表面 64将导致 900旋转第二圆周表面 66但是线性运动的皮带 76 只 1 / 4。进一步 ,该比率的直径 ,第二圆周表面 66 的第二 个惰轮 62 年到直径的圆周表面52 的末端执行器轮 48 是 1 /咱。因此 ,如果第二个导轮旋转 62 到 900 年 ,最终只会旋转 450效应器滑轮。因为最终的效应器 54 生硬地附加到末端执行器轮 48,末端执行器还旋转 450。这种安排将 900 顺时针运动的第二个链接 14 相对第一个链接成一个 450 逆时针方向运动的末端执行器 54。 通过 2 之间的比例固定滑轮 26 和第二个链接轮 38 和 1 / z 之间的比例和末端执行器住房 42 轮 48 保持方向的末端执行器在整个旋转运动的 54 个第一和第二个链接 12 和 14。换句话说 ,末端执行器 54 就保持其取向基本 会在第一和第二个链接是旋转。例如 ,如果第一个链接 12移动 450逆时针方向 ,第二个链接将 900在顺时针方向而末端执行器在柜台 54 450旋转顺时针方向。 最终效应同样走向或远离第一联合 24 和基地 11。 进一步利用这个安排是 ,住房可以与 42 相对较大的直径比末端执行器轮 48。这是由于第二个惰轮 62 创建 1 / z 比第二圆周表面之间的 66 和末端执行器轮 48。建立 1 / z 比没有第二个惰轮需要 ,末端执行器的直径滑轮 48 两倍直径的圆周表面 44 的住房。正如上面提到的 ,它需要一个相对较小的端效应皮带轮 48。一个相对大的末端执 行器轮 48 会产生增加手臂的转动惯性 ,使精确控制臂 10 更加困难。而且 ,相对大直径的住房 42 提供额外的空间在中心的住房和第二个链接轮 38 一孔 78 可以提供。 78 年孔允许电线 ,纤维光学 ,气动或液压软管或其他细长元件 90 通过从第一个链接 12 到第二个链接沿着室内的 14 个机器人臂 10。在这些组件90传递的内部链接 12和 14改善机械臂的外观 10和消除那些细长的组件的可能性成为住了什么东西或干扰机器人手臂的运动。一个额外的孔 80 中提供了该中心的末端执行器轮 48。这个孔 80 可用于传输细长元件 90 从第二个链接 14 到最后效应器 54。 在进一步的操作模式 ,第一和第二致动器 35和 37经营摆动第一个链接 12 和固定滑轮 24关于第一枢轴 28 日在相同的旋转速度。这有悖于整个搂着第一枢轴 ,没有移动末端执行器径向。这个两种模式的操作可以组合。因此 ,执行器可以把固定滑轮和第一个链接同时在不同的速度。 1。一个机器人臂 组成的基础 : 第一个链接和第二个链接。说第一个链接有一个近端和远端 ,。第二环节有一个近端和远端。说近端结束第一环面积表示被连接到基地相对另外约一个第一转动枢轴 ,。说近端第二环节被安装到远端面积表示的说第一个链接为旋转相对另外关于第二枢轴线 平行于第一枢轴说。一个末端执行器连接到远端面积的第二环节旋转相对另外三分之一枢轴线平行于第一和第二枢轴表示。一个固定的滑轮可旋转的安装到说基于说第一枢轴定义一个圆周表面同心与说第一枢轴 ;第二个链接轮固定在第二环节对第二旋转贵重枢轴 ,说第二个链接轮有一个圆周表面同心与第二枢轴。一个住房固定说第一个链接定义一个圆周表面同心与第二枢轴 ;结束效应器滑轮固定说末端执行器的旋转之约说第三枢轴。说末端执行器有一个圆周表面同心轮与说第三枢轴。第一次带驱动器包括一个或多个带连接的表面之间说周向固定滑轮和表示说第二个链接滑轮 ,这样在旋转的第一个链接 ,说回转的说固定滑轮约说第一枢轴 ,说第二个链接将旋转第二枢轴相对说第一个链接 ,说第一个皮带传动被安排提供一第一比率表示第一个链接的旋转相对于固定滑轮和旋转的说第二环节相对于说固定滑轮 ;第二皮带驱动器包括一个或多个带连接的表面之间说圆周说住房和说 ,在末端执行器轮旋转第二环节相对于第一个链接说关于第二枢轴 ,说末端执行器将旋转说第三枢轴相对于第二环节 ,说第二皮带传动被安排提供第二个比率的旋转第二环节相对于说第一个链接和末端执行器的旋转表示相对于第二联系 ;一个或多个空转滑轮 到一个或两个链接 ,每个表示说空转滑轮定义第一和第二圆周表面 ,至少一个包括一个第一次说皮带传动皮带从事第一圆周表面的一个惰轮和第二皮带从事第二圆周表面相同的惰轮。 2。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 1 其中说第一比是 2,第一环的旋转角度说通过 8 原因说第二个链接轮和第二环节将通过角 说第一个链接。 3。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 1,其中表示第二比例是 ?/ z,第二环节 ,通过旋转角 8 原因说滑轮 ,末端效应器表示将通过角吗 ?/ 说第二个链接。 4。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 1,其中说 ,第一和第二圆周表面导轮有 不同直径表示 5。一个机器人手臂的 图示 1,其中表示一个或多个空转滑轮包括第一驱动导轮安装在说第一个链接 ,说第一个皮带传动包括说第一驱动惰轮。 6。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 5,所述第一皮带传动皮带延伸至包括第一表面说周向固定滑轮来表示说第一圆周表面的说第一导轮。 7。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 6,所述第一皮带传动由第二个带延伸至第二周向表面的说第一导轮来表示第二环节滑轮。 8。一个机器臂作为 图形 在 图示 7,所述第一和第二圆周表面说第一导轮有 1:1 直径比。 9。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 1,其中表示一个或多个空 转滑轮包括一第二驱动导轮安装在第二环节。 10。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 9,所述第二皮带传动皮带延伸至包括第一表面说圆周说住房说第一圆周表面的说第二驱动惰轮。 11。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 10,所述第二皮带传动进一步包括一个第二带延伸至第二周向表面的第二传动导轮来表示末端执行器滑轮。 12。一个机器人手臂 ,图形 在 图示 会 ,其中率的大小表示第一圆周表面说的第二传动惰轮的直径在说第二圆周表面说的第二传动导轮超过 1:1。 13。机器人的手臂 图形 在 图示 1,其中说 ,第一个链接 ,说第二个链接长度相等。 14。机器人 的手臂 图形 在 图示 1,进一步包括细长的组件 ,所述第二连接轮包括一个内部孔那里说细长组件扩展从说第一链接到第二个链接说。 15。机器人的手臂 图形 在 图示 1,进一步包括细长的组件 ,所述末端执行器轮包括一个内部孔那里说细长组件扩展从第二末端执行器链接说。 16。机器人的手臂 图形 在 图示 1,进一步包括一个第一传动装置连接到基地 ,旋转旋转旋转说司机说第一个链接关于说第一枢轴 。 a a a a a a A is at of A is to An is to A is or of so of to of to or is is to or of of a of an a of 16 3 O o. 60/122,184 1, 1999, of is by F he to a an at of of of at of of to be so or of F n to to It is in of a in to As 4,299,533 ,064,340, an at a of of is a to as of is to of A to a at of a a to of to a on If of if so of of to of 关 of of to of 2, to is it To a is to of at be as as on of at is it to of it to of to at of be of of it to to or to a at of of it be to a at so of of is F n of a a a a a a a of is to a to a of is to of is of a is to An is to of is of a is to A a is at of A is to a A is is to at a An is to A is or of of so of to of to is to a of to of to A or of of so of to of to is 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