一種工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體，基架內(nèi)豎直設(shè)有第一驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機由第一減速機減速后，再通過主傳動連接盤驅(qū)動大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架做360°回轉(zhuǎn)運動，在大臂底座支架上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸，大臂轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有第二驅(qū)動電機，第二驅(qū)動電機由第二減速機減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸驅(qū)動大臂和電機安裝掛板同步擺動，大臂和電機安裝掛板分別向上延伸且相互平行，電機安裝掛板上水平設(shè)有第三驅(qū)動電機，第三驅(qū)動電機由第三減速機減速后驅(qū)動連桿擺動，連桿的上端與小臂的后端鉸接，小臂的前端用于安裝機械爪，大臂的上端鉸接在小臂上靠近后端的位置處。結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，并且靈活性更高。
【專利說明】一種工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于工業(yè)用機器人【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機器人是一種集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進技術(shù)于一體的現(xiàn)代制造業(yè)重要的自動化裝備。工業(yè)機器人產(chǎn)品可廣泛應(yīng)用于汽車、冶金、電氣電子、化工、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、印刷出版等眾多領(lǐng)域?？偟膩碚f，勞動強度大、環(huán)境惡劣、工作重復(fù)性高、人工技術(shù)及工作安全性不易保證的工作，都可以使用工業(yè)機器人代替。據(jù)IFR預(yù)計，中國將會在2014年成為全球工業(yè)機器人需求量最大的市場，隨著勞動力成本上漲、用工成本的上升，越來越多的企業(yè)掀起使用機器人的風(fēng)潮。
[0003]隨著我國汽車工業(yè)的高速發(fā)展，對汽車制造裝配提出了大量的需求，工業(yè)機器人是汽車生產(chǎn)中的一種主要自動化設(shè)備，在整車及零部件的弧焊、點焊、噴漆、搬運、涂膠等工藝中有大量應(yīng)用。目前的工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工非常麻煩，而機械手作為工業(yè)機器人的重要組成部分，其靈活性以及精準度要求都非常高，因而導(dǎo)致現(xiàn)有的機械手結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。國外的機械手普遍價格較為昂貴，不適合廣泛的推廣及應(yīng)用。
[0004]現(xiàn)有的關(guān)節(jié)機器人小臂傳動電機/減速機主要位于大臂上前端，在較大的運動過程中容易出現(xiàn)定位精度不高和運動時出現(xiàn)振動或超調(diào)，這樣就會使得有效速度降低，從而影響工作質(zhì)量與效率等；還有的關(guān)節(jié)機器人小臂傳動電機/減速機位于大臂轉(zhuǎn)軸中心線上，這樣對制造精度、安裝精度要求較高，會出現(xiàn)產(chǎn)品成本的提高，同時，容易出現(xiàn)部件間的依賴性較高(即耦合性)，若制造、安裝精度不高會造成有關(guān)件的干涉。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型針對上述技術(shù)問題進行改進，擬提供一種結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高，造價便宜的工業(yè)用關(guān)節(jié)機器人本體，并有效避免耦合現(xiàn)象的發(fā)生。
[0006]為此，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:一種工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體，包括基架、大臂、小臂、連桿和第一、第二、第三編碼器，所述基架內(nèi)豎直設(shè)有第一驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機由第一減速機減速后，再通過主傳動連接盤驅(qū)動大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架做360°回轉(zhuǎn)運動，所述主傳動連接盤的安裝盤上固定套裝有主動同步帶輪，主動同步帶輪帶動從動同步帶輪轉(zhuǎn)動，所述第一編碼器安裝在基架上用于獲取大臂轉(zhuǎn)盤的回轉(zhuǎn)位移，在大臂底座支架上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸，所述大臂轉(zhuǎn)軸的一端設(shè)置有第二驅(qū)動電機，第二驅(qū)動電機由第二減速機減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸驅(qū)動大臂和電機安裝掛板同步擺動，所述第二編碼器通過安裝支架固定在大臂轉(zhuǎn)軸上用于獲取大臂的擺動位移，大臂和電機安裝掛板分別向上延伸且相互平行，且大臂位于電機安裝掛板和第二驅(qū)動電機之間，所述電機安裝掛板上水平設(shè)有第三驅(qū)動電機，第三驅(qū)動電機由第三減速機減速后驅(qū)動連桿擺動，連桿的上端與小臂的后端鉸接，小臂的前端用于安裝機械爪，所述大臂的上端鉸接在小臂上靠近后端的位置處，所述第三編碼器安裝在大臂與小臂的鉸接軸上用于獲取小臂的擺動位移；
[0007]所述主傳動連接盤的桿體上通過軸承套裝有工作臺面，工作臺面位于大臂轉(zhuǎn)盤與第一減速機之間，工作臺面與大臂轉(zhuǎn)盤之間設(shè)置有平面軸承，工作臺面與基架之間設(shè)置有臺面支撐塊，所述大臂轉(zhuǎn)盤與主傳動連接盤通過花鍵連接，大臂底座支架與主傳動連接盤通過螺紋連接。
[0008]作為上述方案的優(yōu)選，所述連桿由從上到下依次連接的上連桿、連桿夾板和下連桿組成，且上連桿與連接夾板之間、連接夾板與下連桿之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調(diào)節(jié)孔，從而實現(xiàn)了連桿長度的調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)連桿的長度，以滿足不同工況的使用要求，應(yīng)用范圍更廣。
[0009]進一步，所述大臂的上端固設(shè)有大臂法蘭盤，大臂法蘭盤與小臂支架固連在一起，所述小臂與大臂鉸接的位置處固設(shè)有水平的小臂轉(zhuǎn)軸，小臂支架通過軸承活動套裝在小臂轉(zhuǎn)軸上，從而實現(xiàn)了大臂與小臂的鉸接，所述小臂的后端設(shè)置有機械爪電機安裝法蘭盤，所述小臂為空心桿。在小臂的后端設(shè)置機械爪回轉(zhuǎn)電機安裝法蘭盤，用于安裝機械爪回轉(zhuǎn)電機，可實現(xiàn)機械爪自身的角度調(diào)整，若不安裝機械爪回轉(zhuǎn)電機，機械爪只抓取，無法進行角度調(diào)節(jié)，用戶可根據(jù)需要選擇是否安裝機械爪回轉(zhuǎn)電機。
[0010]本實用新型的結(jié)構(gòu)原理及有益效果:
[0011](I)在基架內(nèi)部豎直設(shè)置第一驅(qū)動電機，第一驅(qū)動電機經(jīng)第一減速機后，再通過主傳動連接盤將運動傳遞給大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架，大臂轉(zhuǎn)盤和大臂底座支架可相對基架作360°回轉(zhuǎn)；大臂轉(zhuǎn)軸、大臂、電機安裝掛板、第二驅(qū)動電機、第二減速機等部件安裝在大臂底座支架上，第二驅(qū)動電機經(jīng)第二減速機減速后驅(qū)動大臂轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，大臂轉(zhuǎn)軸把運動輸給大臂和電機安裝掛板，來完成大臂和電機安裝掛板的同步擺動；第三驅(qū)動電機安裝在電機安裝掛板上，第三驅(qū)動電機隨電機安裝掛板繞著大臂轉(zhuǎn)軸同大臂同步運動，由此避免了相關(guān)耦合現(xiàn)象，使得工作狀態(tài)更加靈活，程序控制性強，制造安裝容易；
[0012](2)由于第三驅(qū)動電機在位于大臂轉(zhuǎn)軸附近，加上合理的獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得整個設(shè)備在工作時不會出現(xiàn)因較大運動慣性所產(chǎn)生的定位不準確，運動時發(fā)生振動等現(xiàn)象；
[0013](3)在大臂上端安裝有大臂法蘭盤，與法蘭盤聯(lián)接的是小臂支架，小臂就是通過小臂支架的軸承回轉(zhuǎn)中心進行擺幅的，即也是小臂擺幅的支點，小臂作擺幅運動是通過連桿將第三減速機的力傳給小臂的，小臂后端可選擇安裝機械爪回轉(zhuǎn)電機及減速機，以驅(qū)動小臂前端的機械爪作±60°的擺動，使機械爪運動更加靈活；
[0014](4)整個工業(yè)關(guān)節(jié)機器人在機械設(shè)計方面充分考慮了工作時的運動慣性帶來的不平衡問題，同時，該多自由度工業(yè)關(guān)節(jié)機器人可實現(xiàn)多種用途，只需要更換手指就可以實現(xiàn)；
[0015](5)采用管件作為了大、小臂的選材，主要優(yōu)點是簡單合理，制造裝配簡單，避免了耦合性與運動慣量所產(chǎn)生的其他問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】[0017]下面通過實施例并結(jié)合附圖，對本實用新型作進一步說明:
[0018]如圖1所示的工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體，由基架1、大臂2、小臂3、連桿4、第一驅(qū)動電機5、第一減速機6、主傳動連接盤7、大臂轉(zhuǎn)盤8、大臂底座支架9、大臂轉(zhuǎn)軸10、第二驅(qū)動電機11、第二減速機12、花鍵13、電機安裝掛板14、第三驅(qū)動電機15、第三減速機16、大臂法蘭盤17、小臂支架18、小臂轉(zhuǎn)軸19、工作臺面20、平面軸承21、臺面支撐塊22、機械爪電機安裝法蘭盤23、減速機安裝連接板24、第一編碼器25、第二編碼器26、第三編碼器27、主動同步帶輪28、從動同步帶輪29、安裝支架30、電機支撐角架31等組成。
[0019]基架I內(nèi)帶有空腔，在基架I的空腔內(nèi)豎直設(shè)置有第一驅(qū)動電機5。第一驅(qū)動電機5由第一減速機6減速后，再通過主傳動連接盤7驅(qū)動大臂轉(zhuǎn)盤8和大臂底座支架9 一起做360°回轉(zhuǎn)運動,第一驅(qū)動電機5、第一減速機6、主傳動連接盤7、大臂轉(zhuǎn)盤8、大臂底座支架9同軸設(shè)置，大臂底座支架9位于大臂轉(zhuǎn)盤8的上方。在基架I上設(shè)置有減速機安裝連接板24，用于安裝第一減速機6。主傳動連接盤7的安裝盤上固定套裝有主動同步帶輪25，主動同步帶輪28帶動從動同步帶輪29轉(zhuǎn)動，第一編碼器25安裝在基架I上用于獲取大臂轉(zhuǎn)盤8的回轉(zhuǎn)位移。
[0020]主傳動連接盤7的桿體上通過軸承套裝有工作臺面20，工作臺面20位于大臂轉(zhuǎn)盤8與基架I之間，工作臺面20與大臂轉(zhuǎn)盤8之間設(shè)置有平面軸承21，工作臺面20與基架I之間設(shè)置有臺面支撐塊22，大臂轉(zhuǎn)盤8與主傳動連接盤7通過花鍵13連接，大臂底座支架9與主傳動連接盤7通過螺紋連接。
[0021]在大臂底座支架9上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸10，大臂轉(zhuǎn)軸10與大臂底座支架9之間設(shè)置有軸承。大臂轉(zhuǎn)軸10的一端設(shè)置有第二驅(qū)動電機11，第二驅(qū)動電機11由第二減速機12減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸10驅(qū)動大臂3和電機安裝掛板14同步擺動。第二編碼器26通過安裝支架30固定在大臂轉(zhuǎn)軸10上用于獲取大臂3的擺動位移。大臂3和電機安裝掛板14分別向上延伸且相互平行，且大臂3位于電機安裝掛板14和第二驅(qū)動電機11之間。電機安裝掛板14上水平設(shè)有第三驅(qū)動電機15，電機安裝掛板14用于安裝第三驅(qū)動電機15，第三驅(qū)動電機15由第三減速機16減速后驅(qū)動連桿4擺動，連桿4的上端與小臂3的后端鉸接。最好是，連桿4由從上到下依次連接的上連桿4a、連桿夾板4b和下連桿4c組成，且上連桿4a與連接夾板4b之間、連接夾板4b與下連桿4c之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調(diào)節(jié)孔，從而實現(xiàn)了連桿4長度的調(diào)節(jié)。連桿4也可采用其它可調(diào)節(jié)長度的分體式結(jié)構(gòu)或不可調(diào)節(jié)長度的一體式結(jié)構(gòu)。
[0022]小臂3的前端用于安裝機械爪(圖中未示出)，大臂2的上端鉸接在小臂3上靠近后端的位置處。第三編碼器27安裝在大臂2與小臂3的鉸接軸上用于獲取小臂3的擺動位移。最好是，大臂2的上端固設(shè)有大臂法蘭盤17，大臂法蘭盤17與小臂支架18固連在一起，大臂法蘭盤17用于安裝小臂支架18。小臂3與大臂2鉸接的位置處固設(shè)有水平的小臂轉(zhuǎn)軸19，小臂支架18通過軸承活動套裝在小臂轉(zhuǎn)軸19上，從而實現(xiàn)了大臂2與小臂3的鉸接。
[0023]小臂3的后端設(shè)置有機械爪電機安裝法蘭盤23，小臂3為空心桿，可根據(jù)需要選擇是否在機械爪電機安裝法蘭盤23安裝機械爪電機用于驅(qū)動機械爪。
[0024]本實用新型中的機器人工作分三部分:第一部分為第一驅(qū)動電機由第一減速機減速后，通過主傳動連接盤驅(qū)動大臂轉(zhuǎn)盤做360°回轉(zhuǎn)運動，在大臂轉(zhuǎn)盤上固設(shè)有大臂底座支架，在大臂底座支架上安裝有大臂轉(zhuǎn)軸、第二驅(qū)動電機、第二減速機、電機安裝掛板和大臂；第二部分為第二驅(qū)動電機由第二減速機減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸驅(qū)動大臂和電機安裝掛板同步擺動，電機安裝掛板上安裝有第三驅(qū)動電機和第三減速機；第三部分為第三驅(qū)動電機由第三減速機減速后驅(qū)動連桿擺動，連桿和大臂共同作用帶動小臂俯仰運動，從而帶動小臂前端的機械爪運動。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體，其特征在于:包括基架(I)、大臂(2)、小臂(3)、連桿(4)和第一、第二、第三編碼器(25、26、27),所述基架(I)內(nèi)豎直設(shè)有第一驅(qū)動電機(5),第一驅(qū)動電機(5)由第一減速機(6)減速后，再通過主傳動連接盤(7)驅(qū)動大臂轉(zhuǎn)盤(8)和大臂底座支架(9)做360°回轉(zhuǎn)運動，所述主傳動連接盤(7)的安裝盤上固定套裝有主動同步帶輪(25)，主動同步帶輪(28)帶動從動同步帶輪(29)轉(zhuǎn)動，所述第一編碼器(25)安裝在基架(I)上用于獲取大臂轉(zhuǎn)盤(8)的回轉(zhuǎn)位移，在大臂底座支架(9)上安裝有水平設(shè)置的大臂轉(zhuǎn)軸(10)，所述大臂轉(zhuǎn)軸(10)的一端設(shè)置有第二驅(qū)動電機(11)，第二驅(qū)動電機(11)由第二減速機(12)減速后，再通過大臂轉(zhuǎn)軸(10)驅(qū)動大臂(3)和電機安裝掛板(14)同步擺動，所述第二編碼器(26)通過安裝支架(30)固定在大臂轉(zhuǎn)軸(10)上用于獲取大臂(3)的擺動位移，大臂(3)和電機安裝掛板(14)分別向上延伸且相互平行，且大臂(3)位于電機安裝掛板(14)和第二驅(qū)動電機(11)之間，所述電機安裝掛板(14)上水平設(shè)有第三驅(qū)動電機(15)，第三驅(qū)動電機(15)由第三減速機(16)減速后驅(qū)動連桿⑷擺動，連桿⑷的上端與小臂(3)的后端鉸接，小臂(3)的前端用于安裝機械爪，所述大臂(2)的上端鉸接在小臂(3)上靠近后端的位置處，所述第三編碼器(27)安裝在大臂(2)與小臂(3)的鉸接軸上用于獲取小臂(3)的擺動位移； 所述主傳動連接盤(7)的桿體上通過軸承套裝有工作臺面(20)，工作臺面(20)位于大臂轉(zhuǎn)盤(8)與基架(I)之間，工作臺面(20)與大臂轉(zhuǎn)盤(8)之間設(shè)置有平面軸承(21)，工作臺面(20)與基架(I)之間設(shè)置有臺面支撐塊(22)，所述大臂轉(zhuǎn)盤(8)與主傳動連接盤(7)通過花鍵(13)連接，大臂底座支架(9)與主傳動連接盤(7)通過螺紋連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體，其特征在于:所述連桿(4)由從上到下依次連接的上連桿(4a)、連桿夾板(4b)和下連桿(4c)組成，且上連桿(4a)與連接夾板(4b)之間、連接夾板(4b)與下連桿(4c)之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調(diào)節(jié)孔，從而實現(xiàn)了連桿(4)長度的調(diào)節(jié)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)關(guān)節(jié)機器人本體，其特征在于:所述大臂(2)的上端固設(shè)有大臂法蘭盤(17)，大臂法蘭盤(17)與小臂支架(18)固連在一起，所述小臂(3)與大臂(2)鉸接的位置處固設(shè)有水平的小臂轉(zhuǎn)軸(19)，小臂支架(18)通過軸承活動套裝在小臂轉(zhuǎn)軸(19)上，從而實現(xiàn)了大臂(2)與小臂(3)的鉸接，所述小臂(3)的后端設(shè)置有機械爪回轉(zhuǎn)電機安裝法蘭盤(23)，所述大臂(2)和小臂(3)均為空心桿。
【文檔編號】B25J19/00GK203792343SQ201420224577
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】鄧效東, 吳良春 申請人:重慶優(yōu)楷科技有限公司