外文翻譯--機(jī)械人臂

1、<p><b>　　摘要：</b></p><p>　　一個(gè)機(jī)器人臂包括第一和第二個(gè)環(huán)節(jié),第一個(gè)環(huán)節(jié)有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端和第二個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端。一個(gè)固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結(jié)束的第一個(gè)鏈接。第二個(gè)鏈接是一個(gè)滑輪固定到第二個(gè)鏈接關(guān)于第二樞軸旋轉(zhuǎn)。一個(gè)末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸。第一皮帶傳動(dòng)也提供和包括一個(gè)或多個(gè)帶連接表面之間的周向固定輪和第

2、二個(gè)鏈接輪這樣的關(guān)聯(lián)第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪第一樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二個(gè)鏈接原因第二樞軸相對(duì)于第一個(gè)鏈接。一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪是提供的和是回轉(zhuǎn)安裝到一個(gè)或兩個(gè)鏈接。至少一個(gè)皮帶傳動(dòng)包括一個(gè)第一次帶接洽第一圓周表面的一個(gè)惰輪和第二皮帶從事第二圓周表面相同的惰輪。</p><p><b>　　1機(jī)器人臂</b></p><p>　　本發(fā)明涉及一種機(jī)械臂末端執(zhí)行器有一個(gè)位于遠(yuǎn)程端機(jī)器

3、人的手臂大體相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)移動(dòng)無(wú)關(guān)的手臂。機(jī)器人的手臂也有至少一個(gè)惰輪位于鏈接,允許的直徑增大關(guān)節(jié),電線或其他細(xì)長(zhǎng)的組件可以通過(guò)關(guān)節(jié)的內(nèi)部。</p><p><b>　　發(fā)明的背景</b></p><p>　　在半導(dǎo)體行業(yè),機(jī)器人手臂通常用來(lái)移動(dòng)半導(dǎo)體晶片從一個(gè)位置到另一個(gè)。這是理想的設(shè)計(jì)一個(gè)機(jī)器人的手臂在半導(dǎo)體行業(yè)有末端執(zhí)行器保持相同的方向當(dāng)手臂動(dòng)作徑向出入口。如前

4、所述,例如,在美國(guó)拍號(hào)。4299533年和5064340年,機(jī)器人手臂都配備了兩個(gè)鏈接和一個(gè)末端執(zhí)行器安裝在一個(gè)末端的第二個(gè)鏈接。年底的近端第一個(gè)鏈接與滑輪安裝同軸,文中提到的“固定”輪。近端結(jié)束第二次鏈接連接到遠(yuǎn)端面積的第一個(gè)鏈接。第一次帶連接固定滑輪,滑輪的第二個(gè)鏈接近結(jié)束的第二個(gè)鏈接,而第二個(gè)皮帶連接一個(gè)住房固定在末端的第一個(gè)鏈接到一個(gè)滑輪末端效應(yīng)器。如果鏈接的長(zhǎng)度相等,如果滑輪是這樣的比例選擇旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)結(jié)束有效第二個(gè)鏈接一關(guān)和旋

5、轉(zhuǎn)的比率的第二個(gè)鏈接到旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接是2,末端執(zhí)行器將剩余的固定方向但將徑向旋轉(zhuǎn)時(shí)第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪。</p><p>　　雖然這種方法是有效的,它強(qiáng)加了一些嚴(yán)重的設(shè)計(jì)約束。提供所需的比率,一個(gè)相對(duì)大的末端執(zhí)行器滑輪是必要的。末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)1/2的旋轉(zhuǎn)第二環(huán)節(jié),滑輪在末端執(zhí)行器必須兩倍大的住房在遠(yuǎn)端第一個(gè)鏈接。當(dāng)輪最后效應(yīng)很大,它增加了重大質(zhì)量末端的機(jī)器人手臂,增加慣性和使它更難以控制精確的運(yùn)動(dòng)臂。&l

6、t;/p><p>　　同時(shí),提供所需的比率,第二個(gè)鏈接輪和住房在末端的第二個(gè)鏈接必須是相對(duì)小的直徑,即。、半固定滑輪的直徑。這使得它很難連接電線,氣動(dòng)管,或其他細(xì)長(zhǎng)組件擴(kuò)展從第一到第二個(gè)鄰近的鏈接通過(guò)一個(gè)空心孔出口處的第二個(gè)鏈接輪和住房。這樣的電線,管道和其他細(xì)長(zhǎng)的組件通常是部分的控制系統(tǒng)控制末端執(zhí)行器。因此,它會(huì)期望創(chuàng)建一個(gè)機(jī)器人的手臂與足夠的空間之間的連接鏈接,以便這些電線和管道可以通過(guò)中心的聯(lián)合。機(jī)器人手臂的本

7、發(fā)明解決問(wèn)題提出更完整地描述上面和下面是。</p><p><b>　　總結(jié)的發(fā)明</b></p><p>　　根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)體現(xiàn),一個(gè)機(jī)器人臂包括第一和第二個(gè)環(huán)節(jié),第一個(gè)環(huán)節(jié)有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端和第二個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端。近結(jié)束了第一環(huán)節(jié)是連接到一個(gè)基地面積為旋轉(zhuǎn)相對(duì)于第一樞軸。近端結(jié)束第二個(gè)鏈接是面積安裝在末端的第一個(gè)鏈接,能夠旋轉(zhuǎn)大約第二樞軸,平行于第一樞軸。一

8、個(gè)末端執(zhí)行器是連接到遠(yuǎn)端面積的第二個(gè)鏈接,能夠旋轉(zhuǎn)大約三分之一樞軸,平行于第一和第二樞軸。一個(gè)固定的滑輪,圓周表面同心第一樞軸安裝在近端結(jié)束的第一個(gè)鏈接。第二個(gè)鏈接是一個(gè)滑輪固定到第二個(gè)鏈接為旋轉(zhuǎn)與第二連接第二樞軸。第二個(gè)鏈接輪有一個(gè)圓周表面同心的第二樞軸。提供住房和固定到第一個(gè)鏈接在其遠(yuǎn)端。住房有一個(gè)圓周表面同心的第二樞軸。一個(gè)末端執(zhí)行器固定在滑輪是末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸和末端執(zhí)行器輪有圓周表面同心同第三樞軸。第一皮帶傳動(dòng)也提供

9、和包括一個(gè)或多個(gè)帶連接表面之間的周向固定滑輪和圓周表面的第二個(gè)鏈接滑輪,這樣旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪第一樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第二個(gè)鏈接原因第二樞軸相對(duì)于第一個(gè)鏈接。第一個(gè)皮帶傳動(dòng)是安排提供一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)之間的比例的第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪和旋轉(zhuǎn)的第二個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪。第二個(gè)皮帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)連接的</p><p>　　最好是,第一個(gè)比率值為2,旋轉(zhuǎn)的第一環(huán)節(jié),通過(guò)一個(gè)角8導(dǎo)致第二個(gè)鏈接輪和第二個(gè)鏈接將通過(guò)一個(gè)

10、角的-26就第一個(gè)鏈接。因此,如果第一個(gè)鏈接穿越450年的角,這將導(dǎo)致逆時(shí)針?lè)较虻诙€(gè)鏈接輪和第二個(gè)鏈接將通過(guò)一個(gè)角的900在順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第一個(gè)鏈接。</p><p>　　它也是首選,第二個(gè)比有價(jià)值的?在第二個(gè)環(huán)節(jié),通過(guò)旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度0使末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過(guò)一個(gè)角為1 / z0就第二個(gè)鏈接。例如,如果第二個(gè)鏈接將通過(guò)一個(gè)角的90</p><p>　　度在順時(shí)針?lè)较?這將導(dǎo)致

11、末端執(zhí)行器皮帶輪和末端執(zhí)行器將通過(guò)一個(gè)角的450在逆時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第二個(gè)鏈接。</p><p>　　因?yàn)橐粋€(gè)或更多的皮帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)惰輪和兩個(gè)腰帶,滑輪和住房直徑不需要選擇如上所述在連接與先前技術(shù)皮帶傳動(dòng)。例如,機(jī)器人臂包括一個(gè)第一導(dǎo)輪安裝在第一個(gè)環(huán)節(jié),第一個(gè)帶第一皮帶傳動(dòng)嚙合第一圓周表面的惰輪和圓周表面的固定滑輪。第二個(gè)帶第一皮帶傳動(dòng)嚙合第二圓周表面的第一導(dǎo)輪和圓周表面的第二個(gè)鏈接輪。</p>

12、<p>　　也最好,機(jī)器人臂有一個(gè)第二個(gè)導(dǎo)輪安裝在第二個(gè)鏈接。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)合意地包括第一帶擴(kuò)展從圓周年代表面的住房第一圓周表面的第二個(gè)惰輪。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)合意地進(jìn)一步包括一個(gè)第二帶延伸至第二圓周表面的第二個(gè)導(dǎo)輪的末端執(zhí)行器滑輪。最好是,比直徑的第一圓周表面的第二個(gè)惰輪對(duì)直徑的圓周表面的第二第二導(dǎo)輪超過(guò)1:1的,例如2:1。這個(gè)比率超過(guò)1:1在第二個(gè)惰輪允許一個(gè)相對(duì)較小的末端執(zhí)行器輪在一個(gè)較小的住房,或兩者,會(huì)提供比在沒(méi)有第二

13、個(gè)惰輪。最好是,機(jī)器人手臂進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)元件和第二個(gè)鏈接輪和住房包括一個(gè)內(nèi)部孔。瘦長(zhǎng)的組件有魅力地?cái)U(kuò)展從第一個(gè)鏈接通過(guò)孔,進(jìn)入第二個(gè)環(huán)節(jié)。這些細(xì)長(zhǎng)的組件可能包括電線、光纖或氣動(dòng)或液壓軟管所需操作機(jī)器人手臂。最后效應(yīng)器滑輪也可能包括一個(gè)內(nèi)部孔,細(xì)長(zhǎng)的組件可以擴(kuò)展從第二個(gè)鏈接到末端執(zhí)行器。</p><p>　　最好是,機(jī)器人手臂進(jìn)一步包括一個(gè)基地和第一旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)致動(dòng)器連接到基地的旋轉(zhuǎn)對(duì)旋轉(zhuǎn)第一個(gè)鏈接相對(duì)于固定滑輪第一樞

14、軸,移動(dòng)末端執(zhí)行器徑向如上所述。一個(gè)進(jìn)一步的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可能提供旋轉(zhuǎn)固定滑輪和第一個(gè)鏈接,整個(gè)手臂擺動(dòng)對(duì)第一樞軸。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)優(yōu)選的描述</b></p><p>　　如圖所示在圖1,一個(gè)機(jī)器人臂10安裝一基地11和有一個(gè)第一和一個(gè)第二個(gè)鏈接鏈接12 14。第一個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端16 18。同樣的,第二個(gè)鏈接14有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端結(jié)束20 2

15、2。第一個(gè)和第二個(gè)鏈接12和14是最好是中空的,可以由金屬、塑料或其他合適的材料。第一個(gè)鏈接12安裝基地12為旋轉(zhuǎn)相對(duì)于基準(zhǔn)的第一樞軸28第一聯(lián)合24在近端16的第一個(gè)鏈接12。一個(gè)固定的滑輪26也安裝的第一旋轉(zhuǎn)樞軸28日在第一聯(lián)合24。固定滑輪26包括一個(gè)圓周表面30(圖3),中心與第一樞軸28。也擴(kuò)展從第一聯(lián)合24是一個(gè)軸固定到第一個(gè)滑輪32和33驅(qū)動(dòng)皮帶輪固定到第一個(gè)鏈接12。驅(qū)動(dòng)皮帶輪33是連接到第一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)35所以第

16、一傳動(dòng)裝置可以驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)環(huán)節(jié),對(duì)軸28。軸32是連接到一個(gè)第二致動(dòng)器37可以驅(qū)動(dòng)固定滑輪24在旋轉(zhuǎn)的軸的旋轉(zhuǎn),與此同時(shí)28第一環(huán)12或持有驅(qū)動(dòng)皮帶輪固定反對(duì)這樣的旋轉(zhuǎn)。第一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以包括任何常規(guī)旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機(jī)構(gòu),例如一個(gè)步進(jìn)電機(jī),一種傳統(tǒng)的電動(dòng)機(jī),或喜歡。第二致動(dòng)器可能包括類似的組件,或可能包括一個(gè)第一制動(dòng)器連接固定滑輪24至臂12為旋轉(zhuǎn)和第二制動(dòng)貴重持有固定皮帶輪在固定位</p><p>　　第一個(gè)和第二

17、個(gè)鏈接鏈接12 14連接在第二個(gè)接頭面積34。第一個(gè)和第二個(gè)鏈接12和14能夠旋轉(zhuǎn)與尊重對(duì)方第二樞軸36,平行于第一樞軸28。一個(gè)第二個(gè)鏈接輪38是安裝在第二個(gè)接頭34和有一個(gè)圓周表面40,中心與第二樞軸36。第二個(gè)鏈接的滑輪38是固定的第二個(gè)鏈接14。還提供了一個(gè)住房42在第二個(gè)接頭34和固定到第一個(gè)鏈接12。住房42也有一個(gè)圓周表面44,中心與第二樞軸36。</p><p>　　第三個(gè)接頭46提供了遠(yuǎn)端22的

18、第二個(gè)鏈接14。一個(gè)末端執(zhí)行器是安裝在滑輪48第三聯(lián)合46和能夠旋轉(zhuǎn)大約三分之一樞軸50。最終效應(yīng)有一個(gè)圓周表面輪48 52同心同第三樞軸50。一個(gè)末端執(zhí)行器54附加到末端執(zhí)行器輪48和能夠旋轉(zhuǎn)大約第三樞軸50。最后效應(yīng)器54可能包括手指或其他裝置對(duì)持有一個(gè)工件需要移動(dòng)。</p><p>　　第一導(dǎo)輪56所安裝的第一個(gè)鏈接12之間的固定滑輪26和第二個(gè)鏈接輪38。第一導(dǎo)輪56有第一圓周表面58和第二圓周表面60。

19、第二個(gè)惰輪62安裝第二個(gè)鏈接14和有一個(gè)第一圓周表面64和第二圓周表面66。第一和第二空轉(zhuǎn)滑輪56和62年68年和69年的旋轉(zhuǎn)軸線平行的第一、第二和第三支點(diǎn)軸28,36歲和50。</p><p>　　第一皮帶傳動(dòng)71在第一個(gè)鏈接12包括一個(gè)第一次帶70參與圓周表面的固定滑輪30和第一圓周表面的第一導(dǎo)輪58,第二帶72擴(kuò)展從第二圓周表面66第一導(dǎo)輪62到圓周表面40第二聯(lián)系滑輪。第二個(gè)皮帶傳動(dòng)75在第二環(huán)節(jié)包括第一

20、次帶14 74擴(kuò)展從圓周表面44的住房42第一圓周表面64的第二個(gè)惰輪62。第二個(gè)帶76擴(kuò)展從第二圓周表面66的第二個(gè)惰輪62到圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48。第一和第二皮帶74和76的第二個(gè)惰輪62形成第二皮帶傳動(dòng)75的第二個(gè)鏈接。這個(gè)腰帶70、72、74和76是最好帶擁有就算牙齒的類型通常被稱為“同步皮帶”,并舉行緊對(duì)滑輪?；営薪慌涞难例X在圓周表面。它應(yīng)該受到那些熟練的藝術(shù),腰帶可以常規(guī)摩擦傳動(dòng)皮帶,三角帶或鏈和將會(huì)選中相應(yīng)的滑輪

21、。</p><p>　　在操作,將末端執(zhí)行器徑向,第一次執(zhí)行機(jī)構(gòu)35導(dǎo)致第一個(gè)鏈接12旋轉(zhuǎn)第一樞軸28雖然第二致動(dòng)器37固定滑輪26對(duì)旋轉(zhuǎn)。因?yàn)楣潭ɑ?6是固定就第一個(gè)鏈接12,旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接12的結(jié)果在第一導(dǎo)輪56旋轉(zhuǎn)相反的方向作為第一個(gè)鏈接12。最好見(jiàn)圖3,如果例如第一個(gè)鏈接是順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)的柜臺(tái),第一導(dǎo)輪56將沿著順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)就第一個(gè)鏈接導(dǎo)致第二個(gè)帶72的第一個(gè)帶驅(qū)動(dòng)移動(dòng)。第二個(gè)帶72第一導(dǎo)輪56訂婚

22、的第二個(gè)鏈接輪38,固定在第二個(gè)鏈接14。運(yùn)動(dòng)的帶72的順時(shí)針運(yùn)動(dòng)造成第二聯(lián)系皮帶輪38因此第二個(gè)鏈接14旋轉(zhuǎn)第二樞軸36在順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第一個(gè)鏈接12。運(yùn)動(dòng)的量的第二個(gè)鏈接相對(duì)于第一個(gè)鏈接取決于總體比率提供了第一個(gè)皮帶傳動(dòng)71在第一個(gè)鏈接。這反過(guò)來(lái)取決于直徑的比值的固定滑輪26和第二個(gè)鏈接輪38以及直徑的比值,第一圓周表面58和第二圓周表面60第一導(dǎo)輪56。顯示在特定的化身,固定滑輪的直徑26倍直徑的第二個(gè)鏈接輪38。因此,而第一和

23、第二圓周表面58和60第一導(dǎo)輪56有相同的直徑,一個(gè)450旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接12在柜臺(tái)順時(shí)針?lè)较驅(qū)?dǎo)致900旋轉(zhuǎn)的第二個(gè)鏈接14在順時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第一個(gè)鏈接12。</p><p>　　因?yàn)樽》?2是固定在第一個(gè)鏈接12,第二個(gè)鏈接14旋轉(zhuǎn)有關(guān)第一個(gè)鏈接12造成第一個(gè)帶74的第二皮帶傳動(dòng)75移動(dòng)相對(duì)于第二個(gè)鏈接14。例如,如果第二個(gè)鏈接在順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),第一個(gè)帶74的第二個(gè)惰輪62將,將第二個(gè)惰輪62在柜臺(tái)順時(shí)針?lè)较?/p>

24、相對(duì)于第二個(gè)鏈接。這個(gè)舉動(dòng)第二帶76,從事第二圓周表面66的第二個(gè)惰輪62年,在反時(shí)針?lè)较?。作為第二個(gè)帶76的第二皮帶傳動(dòng)75是從事與末端執(zhí)行器輪48,運(yùn)動(dòng)的第二帶76的結(jié)果最終也轉(zhuǎn)向效應(yīng)器54逆時(shí)針?lè)较蛳鄬?duì)于第二個(gè)鏈接14。</p><p>　　作為最好的顯示在圖3,大量的運(yùn)動(dòng)結(jié)束安裝工54相對(duì)于第二個(gè)鏈接14取決于直徑的圓周表面44的住房42,直徑之比第一和第二圓周表面64和66的第二個(gè)惰輪62和直徑的圓周表

25、面52的末端執(zhí)行器輪48。特別說(shuō)明的化身,直徑的比值之間的圓周表面44的住房42和64年第一圓周表面的第二個(gè)惰輪62是1:1。因此,第二個(gè)鏈接把900的順時(shí)針?lè)较虻慕Y(jié)果在第二個(gè)導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)900在柜臺(tái)順時(shí)針?lè)较颉?lt;/p><p>　　直徑的第二周向表面66第二個(gè)惰輪是1 / z直徑的圓周表面64年第一。一個(gè)900的旋轉(zhuǎn)第一圓周表面64將導(dǎo)致900旋轉(zhuǎn)第二圓周表面66但是線性運(yùn)動(dòng)的皮帶76只1 / z線性運(yùn)動(dòng)的皮帶74

26、。進(jìn)一步,該比率的直徑,第二圓周表面66的第二個(gè)惰輪62年到直徑的圓周表面52的末端執(zhí)行器輪48是1 /咱。因此,如果第二個(gè)導(dǎo)輪旋轉(zhuǎn)62到900年,最終只會(huì)旋轉(zhuǎn)450效應(yīng)器滑輪。因?yàn)樽罱K的效應(yīng)器54生硬地附加到末端執(zhí)行器輪48,末端執(zhí)行器還旋轉(zhuǎn)450。這種安排將900順時(shí)針運(yùn)動(dòng)的第二個(gè)鏈接14相對(duì)第一個(gè)鏈接成一個(gè)450逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)的末端執(zhí)行器54。</p><p>　　通過(guò)2之間的比例固定滑輪26和第二個(gè)鏈接輪

27、38和1 / z之間的比例和末端執(zhí)行器住房42輪48保持方向的末端執(zhí)行器在整個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的54個(gè)第一和第二個(gè)鏈接12和14。換句話說(shuō),末端執(zhí)行器54就保持其取向基本會(huì)在第一和第二個(gè)鏈接是旋轉(zhuǎn)。例如,如果第一個(gè)鏈接12移動(dòng)450逆時(shí)針?lè)较?第二個(gè)鏈接將900在順時(shí)針?lè)较蚨┒藞?zhí)行器在柜臺(tái)54 450旋轉(zhuǎn)順時(shí)針?lè)较颉?lt;/p><p>　　最終效應(yīng)同樣走向或遠(yuǎn)離第一聯(lián)合24和基地11。</p><p&

28、gt;　　進(jìn)一步利用這個(gè)安排是,住房可以與42相對(duì)較大的直徑比末端執(zhí)行器輪48。這是由于第二個(gè)惰輪62創(chuàng)建1 / z比第二圓周表面之間的66和末端執(zhí)行器輪48。建立1 / z比沒(méi)有第二個(gè)惰輪需要,末端執(zhí)行器的直徑滑輪48兩倍直徑的圓周表面44的住房。正如上面提到的,它需要一個(gè)相對(duì)較小的端效應(yīng)皮帶輪48。一個(gè)相對(duì)大的末端執(zhí)行器輪48會(huì)產(chǎn)生增加手臂的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性,使精確控制臂10更加困難。而且,相對(duì)大直徑的住房42提供額外的空間在中心的住房和第

29、二個(gè)鏈接輪38一孔78可以提供。78年孔允許電線,纖維光學(xué),氣動(dòng)或液壓軟管或其他細(xì)長(zhǎng)元件90通過(guò)從第一個(gè)鏈接12到第二個(gè)鏈接沿著室內(nèi)的14個(gè)機(jī)器人臂10。在這些組件90傳遞的內(nèi)部鏈接12和14改善機(jī)械臂的外觀10和消除那些細(xì)長(zhǎng)的組件的可能性成為住了什么東西或干擾機(jī)器人手臂的運(yùn)動(dòng)。一個(gè)額外的孔80中提供了該中心的末端執(zhí)行器輪48。這個(gè)孔80可用于傳輸細(xì)長(zhǎng)元件90從第二個(gè)鏈接14到最后效應(yīng)器54。</p><p>　

30、　在進(jìn)一步的操作模式,第一和第二致動(dòng)器35和37經(jīng)營(yíng)擺動(dòng)第一個(gè)鏈接12和固定滑輪24關(guān)于第一樞軸28日在相同的旋轉(zhuǎn)速度。這有悖于整個(gè)摟著第一樞軸,沒(méi)有移動(dòng)末端執(zhí)行器徑向。這個(gè)兩種模式的操作可以組合。因此,執(zhí)行器可以把固定滑輪和第一個(gè)鏈接同時(shí)在不同的速度。</p><p>　　1。一個(gè)機(jī)器人臂組成的基礎(chǔ):</p><p>　　第一個(gè)鏈接和第二個(gè)鏈接。說(shuō)第一個(gè)鏈接有一個(gè)近端和遠(yuǎn)端,。第二環(huán)節(jié)有

31、一個(gè)近端和遠(yuǎn)端。說(shuō)近端結(jié)束第一環(huán)面積表示被連接到基地相對(duì)另外約一個(gè)第一轉(zhuǎn)動(dòng)樞軸,。說(shuō)近端第二環(huán)節(jié)被安裝到遠(yuǎn)端面積表示的說(shuō)第一個(gè)鏈接為旋轉(zhuǎn)相對(duì)另外關(guān)于第二樞軸線平行于第一樞軸說(shuō)。一個(gè)末端執(zhí)行器連接到遠(yuǎn)端面積的第二環(huán)節(jié)旋轉(zhuǎn)相對(duì)另外三分之一樞軸線平行于第一和第二樞軸表示。一個(gè)固定的滑輪可旋轉(zhuǎn)的安裝到說(shuō)基于說(shuō)第一樞軸定義一個(gè)圓周表面同心與說(shuō)第一樞軸;第二個(gè)鏈接輪固定在第二環(huán)節(jié)對(duì)第二旋轉(zhuǎn)貴重樞軸,說(shuō)第二個(gè)鏈接輪有一個(gè)圓周表面同心與第二樞軸。一個(gè)住

32、房固定說(shuō)第一個(gè)鏈接定義一個(gè)圓周表面同心與第二樞軸;結(jié)束效應(yīng)器滑輪固定說(shuō)末端執(zhí)行器的旋轉(zhuǎn)之約說(shuō)第三樞軸。說(shuō)末端執(zhí)行器有一個(gè)圓周表面同心輪與說(shuō)第三樞軸。第一次帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)帶連接的表面之間說(shuō)周向固定滑輪和表示說(shuō)第二個(gè)鏈接滑輪,這樣在旋轉(zhuǎn)的第一個(gè)鏈接,說(shuō)回轉(zhuǎn)的說(shuō)固定滑輪約說(shuō)第一樞軸,說(shuō)第二個(gè)鏈接將旋轉(zhuǎn)第二樞軸相對(duì)說(shuō)第一個(gè)鏈接,說(shuō)第一個(gè)皮帶傳動(dòng)被安排提供一第一比率表示第一個(gè)鏈接的旋轉(zhuǎn)相對(duì)于固定滑輪和旋轉(zhuǎn)的說(shuō)第二環(huán)節(jié)相對(duì)于說(shuō)固定滑輪;第二

33、皮帶驅(qū)動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)帶連接的表面之間說(shuō)圓周說(shuō)住房和</p><p>　　2。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1其中說(shuō)第一比是2,第一環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度說(shuō)通過(guò)8原因說(shuō)第二個(gè)鏈接輪和第二環(huán)節(jié)將通過(guò)角-26就說(shuō)第一個(gè)鏈接。</p><p>　　3。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中表示第二比例是?/ z,第二環(huán)節(jié),通過(guò)旋轉(zhuǎn)角8原因說(shuō)滑輪,末端效應(yīng)器表示將通過(guò)角嗎?/ z6就說(shuō)第二個(gè)鏈接。</p&g

34、t;<p>　　4。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中說(shuō),第一和第二圓周表面導(dǎo)輪有不同直徑表示</p><p>　　5。一個(gè)機(jī)器人手臂的圖示1,其中表示一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪包括第一驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪安裝在說(shuō)第一個(gè)鏈接,說(shuō)第一個(gè)皮帶傳動(dòng)包括說(shuō)第一驅(qū)動(dòng)惰輪。</p><p>　　6。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示5,所述第一皮帶傳動(dòng)皮帶延伸至包括第一表面說(shuō)周向固定滑輪來(lái)表示說(shuō)第一圓周表面的說(shuō)第一

35、導(dǎo)輪。</p><p>　　7。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示6,所述第一皮帶傳動(dòng)由第二個(gè)帶延伸至第二周向表面的說(shuō)第一導(dǎo)輪來(lái)表示第二環(huán)節(jié)滑輪。</p><p>　　8。一個(gè)機(jī)器臂作為圖形在圖示7,所述第一和第二圓周表面說(shuō)第一導(dǎo)輪有1:1直徑比。</p><p>　　9。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示1,其中表示一個(gè)或多個(gè)空轉(zhuǎn)滑輪包括一第二驅(qū)動(dòng)導(dǎo)輪安裝在第二環(huán)節(jié)。</p

36、><p>　　10。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示9,所述第二皮帶傳動(dòng)皮帶延伸至包括第一表面說(shuō)圓周說(shuō)住房說(shuō)第一圓周表面的說(shuō)第二驅(qū)動(dòng)惰輪。</p><p>　　11。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示10,所述第二皮帶傳動(dòng)進(jìn)一步包括一個(gè)第二帶延伸至第二周向表面的第二傳動(dòng)導(dǎo)輪來(lái)表示末端執(zhí)行器滑輪。</p><p>　　12。一個(gè)機(jī)器人手臂,圖形在圖示會(huì),其中率的大小表示第一圓周表面說(shuō)的

37、第二傳動(dòng)惰輪的直徑在說(shuō)第二圓周表面說(shuō)的第二傳動(dòng)導(dǎo)輪超過(guò)1:1。</p><p>　　13。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,其中說(shuō),第一個(gè)鏈接,說(shuō)第二個(gè)鏈接長(zhǎng)度相等。</p><p>　　14。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括細(xì)長(zhǎng)的組件,所述第二連接輪包括一個(gè)內(nèi)部孔那里說(shuō)細(xì)長(zhǎng)組件擴(kuò)展從說(shuō)第一鏈接到第二個(gè)鏈接說(shuō)。</p><p>　　15。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步

38、包括細(xì)長(zhǎng)的組件,所述末端執(zhí)行器輪包括一個(gè)內(nèi)部孔那里說(shuō)細(xì)長(zhǎng)組件擴(kuò)展從第二末端執(zhí)行器鏈接說(shuō)。</p><p>　　16。機(jī)器人的手臂圖形在圖示1,進(jìn)一步包括一個(gè)第一傳動(dòng)裝置連接到基地,旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)說(shuō)司機(jī)說(shuō)第一個(gè)鏈接關(guān)于說(shuō)第一樞軸。</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　A robot arm comprises

39、a first and a second link, the first link having a proximal end and a distal end and the second link having a proximal and a distal end. A fixed pulley, with circumferential surfaces concentric with the first pivot axis

40、is mounted at the proximal end of the first link. A second-link pulley is fixed to the second link for rotation about the second pivot axis. An end effector pulley is fixed to the end effector for rotation about the thir

41、d pivot axis. A first belt drive is al</p><p>　　16 Claims, 3 Drawing Sheets</p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　ROBOT ARM</b></p><p>　　CROSS REFERENCE

42、 TO RELATED</p><p>　　APPLICATION</p><p>　　This application claims the benefit of U.S. Provisional patent application No. 60/122,184 filed on Mar. 1, 1999, the disclosure of which is incorporated

43、 by reference.</p><p>　　FIELD OF THE INVENTION</p><p>　　The present invention relates to a robot arm having an end effector located at the remote end of the robot arm maintaming the same orienta

44、tion regardless of rotational movemenu of the arm. The robot arm also has at least one idler pulley located within one of the links that allow the diameter of the joints to be enlarged so that wires or other elongated co

45、mponents may pass through the interior of the joints.</p><p>　　BACKGROUND OF THE INVENTION</p><p>　　In the semiconductor industry, robot arms have typically been employed to move semiconductor w

46、afers from one location to another. It is desired in the design of a robot arm in the semiconductor industry to have the end effector maintain the same orientation when the arm moves radially inward and outward. As discu

47、ssed, for example, in U.S. Pat.Nos. 4,299,533 and 5,064,340, robot arms have been provided with two links and an end effector mounted at a distal end of the second link. The proximal end</p><p>　　proximal en

48、d of the second-link, whereas a second belt connects a housing fixed to the distal end of the first link to a pulley on the end effector. If the lengths of the links are equal, and if the pulleys are selected so that the

49、 ratio of rotation of the end effective to rotation of the second link is</p><p>　　一關(guān)and the ratio of rotation of the second link to rotation of the first link is -2, the end effector will remaining fixed or

50、ientation but will move radially when the first link rotates</p><p>　　relative to the fixed pulley.</p><p>　　While this approach is effective, it imposes some serious design constraints. To prov

51、ide the desired ratios, a relatively large end effector pulley is needed. For the end effector to rotate one-half the rotation of the second link, the pulley at the end effector must be twice as large as the housing on t

52、he distal end of the first link. When the pulley at the end effector is large, it adds significant mass to the end of the robot arm, increasing inertia and making it much more difficult to contro</p><p>　　Al

53、so, to provide the desired ratios, the second link pulley and the housing at the distal end of the second link must be of relatively small diameter, i.e., half the diameter of the fixed pulley. This makes it difficult to

54、 connect to wires,pneumatic tubes, or other elongated components extending from the first to the second neighboring link through a hollow bore at the exit of the second link pulley and housing.Such wires, tubes and other

55、 elongated components are usually part of the control syst</p><p>　　enough space at the joint between the links so that these wires and tubes can pass through the center of the joint.</p><p>　　T

56、he robot arm of the present invention addresses the problems set forth above and is described more fully below.</p><p>　　SUMMARY OF THE INVENTION</p><p>　　In accordance with one embodiment of

57、the present invention, a robot arm comprises a first and a second link,the first link having a proximal end and a distal end and the second link having a proximal and a distal end. The proximal end of the first link is p

58、ivotally connected to a base for rotation relative to a first pivot axis. The proximal end of the second link is pivotally mounted to the distal end of the first link and is capable of rotation about a second pivot axis

59、that is parallel to t</p><p>　　axis, causes rotation of the end effector about the third pivot axis relative to the second link. The second belt drive is arranged to provide a second ratio between the rotati

60、on of the second link relative to the first link and rotation of the end effector relative to the second link. One or more idler pulleys are provided and are rotatably mounted to one or both of the links. Each of the idl

61、er pulleys define a first and second circumferential surface. At least one of the belt drives includes a</p><p>　　Preferably, the first ratio has a value of -2 where rotation of the first link through an ang

62、le 8 causes the second link pulley and the second link to turn through an angle of -26 with respect to the first link. Thus, if the first link travels through a 450 angle counterclockwise, this will result in the second

63、link pulley and the second link turning through an angle of 900 in the clockwise direction relative to the first link.</p><p>　　It is also preferred that the second ratio has a value of ? where rotation of t

64、he second link through an angle 0 causes the end effector pulley and the end effector to turn through an angle of -1/z0 with respect to the second link. For example, if the second link turns through an angle of 90</p&

65、gt;<p>　　degrees in the clockwise direction, this will result in the end effector pulley and the end effector turning through an angle of 450 in the counterclockwise direction relative to the second link.</p>

66、;<p>　　Because one or more of the belt drives includes an idler pulley and two belts, the pulley and housing diameters need not be selected as described above in connection with the prior art belt drives. For exam

67、ple, where the robot arm includes a first idler pulley mounted to the first link, the first belt of the first belt drive engages the first circumferential surface of the idler pulley and the circumferential surface of th

68、e fixed pulley. The second belt of the first belt drive engages the second</p><p>　　Also preferably, the robot arm has a second idler pulley mounted to the second link. The second belt drive desirably compri

69、ses a first belt extending from the circumferential s surface of the housing to the first circumferential surface of the second idler pulley. The second belt drive desirably further comprises a second belt extending from

70、 the second circumferential surface of the second idler pulley to the end effector pulley. Preferably, the ratio of the diameter of the first circumferential</p><p>　　Preferably, the robot arm further includ

71、es elongated components and the second link pulley and housing include an internal bore. The elongated components desirably extend from the first link through the bore and into the second link.These elongated components

72、may include wires, fiber optics or pneumatic or hydraulic hoses that are needed to operate the robot arm. The end effector pulley may also include an internal bore, and the elongated components can extend from the second

73、 link to the end eff</p><p>　　Preferably, the robot arm further includes a base and a first rotary motion actuator that is connected to the base of rotation for rotating the first link relative to the fixed

74、pulley about the first pivot axis so as to move the end effector radially as described above. A further rotary motion actuator may be provided for rotating the fixed pulley and the first link so as to swing the entire ar

75、m about the first pivot axis.</p><p>　　BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS</p><p>　　FIG. 1 is a perspective view of a robot arm in accordance with one embodiment of the present invention.</p>

76、;<p>　　FIG. 2 is a cross-sectional elevational view of the robot arm in FIG. 1.</p><p>　　FIG. 3 is a top cross-sectional view of the robot arm of</p><p>　　FIG. 1 with the first link parti

77、ally shown in phantom.</p><p>　　DE7AILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT</p><p>　　As shown in FIGS. 1一，a robot arm 10 is mounted to a base 11 and has a first link 12 and a second link 14

78、. The first link has a proximal end 16 and a distal end 18. Likewise, the second link 14 has a proximal end 20 and a distal end 22. The first and second links 12 and 14 are preferably hollow and can be made of metal, pla

79、stic or any other suitable material. First link 12 is mounted to base 12 for rotation relative to the base about a first pivot axis 28 of a first joint 24 at the proximal end 1</p><p>　　The first link 12 and

80、 the second link 14 are pivotally connected at a second joint 34. The first and second links 12 and 14 are able to rotate with respect to each other about a second pivot axis 36 that is parallel to the first pivot axis 2

81、8. A second-link pulley 38 is mounted on the second joint 34 and has a circumferential surface 40 that is concentric with the second pivot axis 36. The second-link pulley 38 is fixed to the second link 14. A housing 42 i

82、s also provided at the second joint 34 </p><p>　　A third joint 46 is provided at the distal end 22 of the second link 14. An end effector pulley 48 is mounted at the third joint 46 and is able to rotate abou

83、t a third pivot axis 50. The end effector pulley 48 has a circumferential surface 52 concentric with the third pivot axis 50. An end effector 54 is attached to the end effector pulley 48 and is capable of rotation about

84、the third pivot axis 50. The end effector 54 may include fingers or other fixtures for holding a workpiece to be moved.</p><p>　　A first idler pulley 56 is mounted to the first link 12 between the fixed pull

85、ey 26 and second-link pulley 38. The first idler pulley 56 has a first circumferential surface 58 and a second circumferential surface 60. A second idler pulley 62 is mounted to the second link 14 and has a first circumf

86、erential surface 64 and a second circumferential surface 66. The first and second idler pulleys 56 and 62 rotate about axes 68 and 69 that are parallel to the first, second and third pivot</p><p>　　axes 28,

87、36 and 50. </p><p>　　A first belt drive 71 on first link 12 includes a first belt 70 engaging the circumferential surface of the fixed pulley 30 and the first circumferential surface of the first idler pulle

88、y 58, and a second belt 72 extending from the second circumferential surface 66 of the first idler pulley 62 to the circumferential surface 40 of the second-linked pulley. A second belt drive 75 on second link 14 include

89、s a first belt 74 extending from the circumferential surface 44 of the housing 42 to the first</p><p>　　cleats on teeth, of the type commonly referred to as "timing belts" and are held taut to the

90、pulleys. The pulleys have mating teeth on their circumferential surfaces. It should be appreciated by those skilled in the art that the belts can be conventional friction drive belts, v-belts or chains and the</p>

91、<p>　　pulleys would be selected accordingly.</p><p>　　In operation, to move the end effector radially, a first actuator 35 causes the first link 12 to rotate about the first pivot axis 28 while second

92、actuator 37 holds the fixed pulley 26 against rotation. Because the fixed pulley 26 is stationary with respect to the first link 12, the rotation of the first link 12 results in the first idler pulley 56 rotating in the

93、opposite direction as the first link 12. As best seen in FIG. 3, if for example the first link is rotated in the counter clockwise di</p><p>　　belt 72 causes clockwise movement of the second-linked pulley 38

94、 so that the second link 14 rotates about the second pivot axis 36 in the clockwise direction relative to the first link 12.</p><p>　　The amount of movement of the second link relative to the first link depe

95、nds on the overall ratio provided by the first belt drive 71 on the first link. This in turn depends on the ratio of the diameters of the fixed pulley 26 and the second-link pulley 38 as well as the ratio of the diameter

96、s, of the first circumferential surface 58 and second circumferential surface 60 of the first idler pulley 56. In the particular embodiment shown, the diameter of the fixed pulley 26 is twice the</p><p>　　di

97、ameter of the second-link pulley 38. Thus, whereas the first and second circumferential surfaces 58 and 60 of the first idler pulley 56 have the same diameter, a 450 rotation of the first link 12 in the counter clockwise

98、 direction will result in a 900 rotation of the second link 14 in the clockwise</p><p>　　direction relative to the first link 12.</p><p>　　Because the housing 42 is fixed to the first link 12,ro

99、tation of second link 14 relating to first link 12 causes the first belt 74 of the second belt drive 75 to move relative to the second link 14. For example, if the second link rotates in the clockwise direction, the firs

100、t belt 74 of the second idler pulley 62 will move and will turn the second idler pulley 62 in the counter clockwise direction relative to the second link.This moves the second belt 76, engaged with the second circumferen