基本信息
- 项目名称：
- 大型LCD 玻璃基板搬运机器人创新设计
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 这种搬运机器人主要应用于LCD生产制造过程中玻璃基板的传送，联结前后段制程的传输，以及各制程中的玻璃基板的交换与传递。 本作品是一种空间6自由度混联机器人，主体部分是3-RRS并联机构，具有一个大范围平动自由度和两个转动自由度。
- 详细介绍：
- 以3-RRS (T)支链构成空间并联机构为主体机构的大型LCD玻璃基板搬运机器人，突破目前双臂平面6杆3自由度主机构知识产权，发明一种以3-RRS（T）支链为基本单元的，可实现一平动二转动的空间3自由度并联机器人机构，采用理论与实际相联系的研究方法，密切跟踪国外最新发展状况和国内企业需求，通过深入企业调研，制定研究计划和研究方案。 较其他同类机器人的优点在于：无需冗余驱动，所有驱动器安装在机架上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台绕两个正交轴转动，以便灵活微调被搬运物体的姿态等。 创新点：1.突破目前双臂平面6杆3自由度主机构知识产权，发明一种以3-RRS支链为基本单元的，可实现一平动二转动的空间3自由度并联机器人机构（其中z方向可实现大范围运动）。2.机构的设计具有可重构性，只需将三条支链翻转180°，并更换动平台，即可实现机构内翻与外翻两种形态的转换。另外，对于任何一种形态，调整动（静）平台的尺寸，可大幅改变机器人的工作空间。因此，它可以适应不同的工作环境与工作要求。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1.基本思路： 结合开发第十代LCD大型基板玻璃（2.8m×3.0m）需求，研究这类物体搬运机器人的结构创新设计，运动学设计，机械结构设计和数控系统开发，开发一台缩比原型样机，并开展实验研究。 2.创新点： 1)突破目前双臂平面6杆3自由度主机构知识产权，发明一种以3-RRS支链为基本单元的，可实现一平动二转动的空间3自由度并联机器人机构（其中z方向可实现大范围运动）。 2)机构的设计具有可重构性，只需将三条支链翻转180°，并更换动平台，即可实现机构内翻与外翻两种形态的转换。另外，对于任何一种形态，调整动（静）平台的尺寸，可大幅改变机器人的工作空间。因此它可以适应不同的工作环境与工作要求。 3)与日本同类机器人相比，该作品无需冗余驱动，抗振性能优异，所有驱动器安装在机架上，绕自身转动的关节置于动平台上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台绕两个正交轴转动，以便灵活微调被搬运物体的姿态等。 3.技术关键： 1)发明一种以3-RRS（T）支链为基本单元的，可实现一平动二转动的空间3自由度并联机器人机构； 2)可实现 z向大范围运动的机械结构设计及零部件模块化设计与工装系统设计； 3)可实现机器人快速平稳运动的轨迹规划与控制技术。
科学性、先进性
- 以3-RRS (T)支链构成空间并联机构为主体机构的大型LCD玻璃基板搬运机器人，突破目前双臂平面6杆3自由度主机构知识产权，发明一种以3-RRS（T）支链为基本单元的，可实现一平动二转动的空间3自由度并联机器人机构，采用理论与实际相联系的研究方法，密切跟踪国外最新发展状况和国内企业需求，通过深入企业调研，制定研究计划和研究方案。较其他同类机器人的优点在于：无需冗余驱动，所有驱动器安装在机架上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台绕两个正交轴转动，以便灵活微调被搬运物体的姿态等。
获奖情况及鉴定结果
- 本作品于2008年通过国家大学生创新性实验计划评审委员会的审批，于2009年4月获得天津大学挑战杯一等奖，2009年6月获得天津市挑战杯特等奖。
作品所处阶段
- 实验室阶段
技术转让方式
- 合作方式
作品可展示的形式
- 实物、产品；模型；图纸；现场演示；图片；录像；样品。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 1.技术特点和优势： 突破目前双臂平面6杆3自由度主机构知识产权，发明一种以3-RRS（T）支链为基本单元的，可实现一平动二转动的空间3自由度并联机器人机构，无需冗余驱动，所有驱动器安装在机架上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台绕两个正交轴转动，以便灵活微调被搬运物体的姿态等，并可实现z方向的大范围运动。 2.适用范围、推广前景分析： 这种搬运机器人主要用于LCD生产制造过程中玻璃基板传送，联结前后段制程的传输，以及各制程中的基板的交换与传递。日本是目前此类机器人的主要生产国，已开发出用于第十代LCD玻璃基板搬运的大型机器人系统。 本作品优点在于，无需冗余驱动，所有驱动器安装在机架上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台绕两个正交轴转动，以便灵活微调被搬运物体的姿态等。此外，本项研究可望取得自主知识产权，打破日本对该领域的垄断地位，进而为我国开发LCD玻璃基板搬运机器人奠定一定的基础。
同类课题研究水平概述
- 近年来，光电产业迅速发展，市场需求不断增加，工业机器人在光电产业的应用也随之显著增加，尤其对用于液晶面板厂无尘车间的搬运机器人需求最为迫切。 这种搬运机器人主要应用于LCD生产制造过程中玻璃基板传送，联结前后段制程的传输，以及各制程中的玻璃基板的交换与传递。日本是目前此类机器人的主要生产国，已开发出用于第十代LCD玻璃基板搬运的大型机器人系统。我国LCD玻璃基板搬运机器人主要依赖进口，2007年沈阳新松公司根据国内LCD制造企业需求，开始开发面向第6代的LCD玻璃基板搬运机器人。 目前日本安川电机公司开发的第十代LCD玻璃基板搬运机器人系统主体机构采用带冗余驱动的平面6杆3自由度并联机构。本项目所开发的玻璃基板搬运机器人的主体构拟采用可实现一平动二转动的空间3自由度并联机构。其较前者的优点在于，无需冗余驱动，所有驱动器安装在机架上，可有效减低构件惯性和提高系统负载能力，可实现动平台绕两个正交轴转动，以便灵活微调被搬运物体的姿态等。另外，经过精心的设计，机器人具有可重构性，只需将三条支链翻转180°，并更换动平台，即可实现机构内翻与外翻两种形态的转换，以适应不同的工作环境与工作要求。 此外，本项研究可望取得自主知识产权，打破日本对该领域的垄断地位，进而为我国开发LCD玻璃基板搬运机器人奠定一定的基础。
