機(jī)器人手腕體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及機(jī)器人的手腕體。具體地，本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人的手腕體及其傳動(dòng)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人的手腕體是連接臂部和末端執(zhí)行器的部件，起支承末端執(zhí)行器的作用。在一般的六軸機(jī)器人中，手腕體通常具有三個(gè)自由度，即能夠?qū)崿F(xiàn)手腕體的偏轉(zhuǎn)、俯仰和回轉(zhuǎn)。由于手腕體安裝到手臂的末端并且用于確定末端執(zhí)行器的姿態(tài)，因此手腕體往往具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。為保證機(jī)器人的整體穩(wěn)定性，手腕體需要結(jié)構(gòu)盡量緊湊并且重量較輕，以減輕臂部的載荷。為此，在大負(fù)荷機(jī)器人中，用于控制手腕體的各種運(yùn)動(dòng)的多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置往往置于小臂的后端，并通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將動(dòng)力傳至手腕體以驅(qū)動(dòng)手腕體繞各旋轉(zhuǎn)軸線的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，將減速器設(shè)置在手腕體能夠使末端執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)更加靈活且平穩(wěn)。
[0003]在驅(qū)動(dòng)裝置后置而減速器前置的機(jī)器人中，通常采用交匯式傳動(dòng)。這種情況下，驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)力需在傳動(dòng)路線中經(jīng)由錐齒輪改變方向以帶動(dòng)腕部繞五軸和六軸擺動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。錐齒輪傳動(dòng)能夠方便地實(shí)現(xiàn)90度軸交角設(shè)計(jì)需求，齒輪大端的參數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，且設(shè)計(jì)制造及安裝均較為簡(jiǎn)便。但是，錐齒輪傳動(dòng)需要確保相嚙合齒輪之間的軸向定位和安裝空間，這會(huì)造成腕部尺寸增大。在一對(duì)相嚙合的錐齒輪中，小輪是強(qiáng)度相對(duì)較弱的一者，在小輪失效之后往往需要同時(shí)更換一對(duì)齒輪副。
[0004]鑒于以上問(wèn)題，需要一種能夠設(shè)計(jì)更靈活、傳動(dòng)比更大且強(qiáng)度更高的手腕體傳動(dòng)設(shè)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊的機(jī)器人及其手腕體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種具有更大空間布置自由度的機(jī)器人及其手腕體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一目的在于提供一種承載能力高且傳動(dòng)平穩(wěn)的機(jī)器人及其手腕體結(jié)構(gòu)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種機(jī)器人，所述機(jī)器人包括:基座；大臂，所述大臂被可樞轉(zhuǎn)地支承于基座；小臂，所述小臂被可樞轉(zhuǎn)地連接至所述大臂；手腕體，所述手腕體包括:第一腕部構(gòu)件，其連接至所述小臂，并且能夠繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；第二腕部構(gòu)件，其以能夠繞第二軸線旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述第一腕部構(gòu)件；第三腕部構(gòu)件，其以能夠繞第三軸線旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述第二腕部構(gòu)件；第一傳動(dòng)組件，其用于驅(qū)動(dòng)所述第二腕部構(gòu)件相對(duì)于所述第一腕部構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，其中所述第一傳動(dòng)組件包括軸線垂直的第一齒輪副和第一減速裝置；和第二傳動(dòng)組件，其用于驅(qū)動(dòng)所述第三腕部構(gòu)件相對(duì)于所述第二腕部構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，其中所述第二傳動(dòng)組件包括軸線垂直的第二齒輪副、軸線垂直的第三齒輪副和第二減速裝置；末端執(zhí)行裝置，其連接至所述第三腕部構(gòu)件；第一驅(qū)動(dòng)裝置，其布置在所述小臂的后端，并且用于驅(qū)動(dòng)所述第一腕部構(gòu)件繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；第二驅(qū)動(dòng)裝置，其布置在所述小臂的后端，并且用于驅(qū)動(dòng)所述第二腕部構(gòu)件繞第二軸線旋轉(zhuǎn)；第三驅(qū)動(dòng)裝置，其布置在所述小臂的后端，并且用于驅(qū)動(dòng)所述第三腕部構(gòu)件繞第三軸線旋轉(zhuǎn)；其中，所述第一齒輪副、所述第二齒輪副和所述第三齒輪副中的至少一個(gè)是一對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪。
[0007]優(yōu)選地，所述第一腕部構(gòu)件包括內(nèi)部通孔、第一側(cè)通孔和第二側(cè)通孔，所述第一齒輪副包括第一齒輪軸和第二齒輪軸，所述第一齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第一腕部構(gòu)件的內(nèi)部通孔中，所述第二齒輪軸設(shè)置在所述第一減速裝置的通孔中，所述第一減速裝置的外殼固定到所述第二腕部構(gòu)件。
[0008]優(yōu)選地，所述第二腕部構(gòu)件包括第一側(cè)面通孔、第二側(cè)面通孔和前通孔，所述第二齒輪副包括第三齒輪軸和第四齒輪軸，所述第三齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第一齒輪軸的通孔中，所述第四齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第二腕部構(gòu)件的第一側(cè)面通孔和所述第一腕部構(gòu)件的第二側(cè)通孔中，所述第三齒輪副包括第五齒輪軸和第六齒輪軸，所述第五齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第二腕部構(gòu)件的第二側(cè)面通孔中，所述第六齒輪軸設(shè)置在所述第二減速裝置的通孔中，所述第二減速裝置的外殼固定到所述第三腕部構(gòu)件。
[0009]優(yōu)選地，所述第五齒輪軸和所述第六齒輪軸的齒輪部為準(zhǔn)雙曲面齒輪。
[0010]優(yōu)選地，所述第一齒輪軸、所述第二齒輪軸、所述第三齒輪軸和所述第四齒輪軸的齒輪部均為準(zhǔn)雙曲面齒輪。
[0011]本發(fā)明還提供一種機(jī)器人的手腕體，包括:第一腕部構(gòu)件，其用于連接至機(jī)器人的小臂，并且能夠繞第一軸線旋轉(zhuǎn)；第二腕部構(gòu)件，其以能夠繞第二軸線旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述第一腕部構(gòu)件；第三腕部構(gòu)件，其以能夠繞第三軸線旋轉(zhuǎn)的方式連接到所述第二腕部構(gòu)件；第一傳動(dòng)組件，其用于驅(qū)動(dòng)所述第二腕部構(gòu)件相對(duì)于所述第一腕部構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，其中所述第一傳動(dòng)組件包括軸線垂直的第一齒輪副和第一減速裝置；和第二傳動(dòng)組件，其用于驅(qū)動(dòng)所述第三腕部構(gòu)件相對(duì)于所述第二腕部構(gòu)件旋轉(zhuǎn)，其中所述第二傳動(dòng)組件包括軸線垂直的第二齒輪副、軸線垂直的第三齒輪副和第二減速裝置，其中，所述第一齒輪副、所述第二齒輪副和所述第三齒輪副中的至少一個(gè)是一對(duì)準(zhǔn)雙曲面齒輪。
[0012]優(yōu)選地，所述第一腕部構(gòu)件包括內(nèi)部通孔、第一側(cè)通孔和第二側(cè)通孔，所述第一齒輪副包括第一齒輪軸和第二齒輪軸，所述第一齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第一腕部構(gòu)件的內(nèi)部通孔中，所述第二齒輪軸設(shè)置在所述第一減速裝置的通孔中，所述第一減速裝置的外殼固定到所述第二腕部構(gòu)件。
[0013]優(yōu)選地，所述第二腕部構(gòu)件包括第一側(cè)面通孔、第二側(cè)面通孔和前通孔，所述第二齒輪副包括第三齒輪軸和第四齒輪軸，所述第三齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第一齒輪軸的通孔中，所述第四齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第二腕部構(gòu)件的第一側(cè)面通孔和所述第一腕部構(gòu)件的第二側(cè)通孔中，所述第三齒輪副包括第五齒輪軸和第六齒輪軸，所述第五齒輪軸可樞轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述第二腕部構(gòu)件的第二側(cè)面通孔中，所述第六齒輪軸設(shè)置在所述第二減速裝置的通孔中，所述第二減速裝置的外殼固定到所述第三腕部構(gòu)件。
[0014]優(yōu)選地，所述第五齒輪軸和所述第六齒輪軸的齒輪部為準(zhǔn)雙曲面齒輪。
[0015]優(yōu)選地，所述第一齒輪軸、所述第二齒輪軸、所述第三齒輪軸和所述第四齒輪軸的齒輪部均為準(zhǔn)雙曲面齒輪。
[0016]根據(jù)本發(fā)明，能夠提供結(jié)構(gòu)緊湊、承載能力高、傳動(dòng)平穩(wěn)且空間布置自由度大的用于機(jī)器人的手腕體。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人的總體示圖。
[0018]圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的機(jī)器人手腕體的剖視圖。
[0019]圖3A是圖2中的第一腕部構(gòu)件的立體圖。
[0020]圖3B是第一腕部構(gòu)件的截面圖。
[0021]圖4A是圖2中的第二腕部構(gòu)件的立體圖。
[0022]圖4B是第二腕部構(gòu)件的截面圖。
[0023]圖5是圖2中的第三腕部構(gòu)件的示意圖。
[0024]圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的準(zhǔn)雙曲面齒輪副的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下文中，參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。下面的詳細(xì)描述和附圖用于示例性地說(shuō)明本發(fā)明的原理，本發(fā)明不限于所描述的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書限定。
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的工業(yè)機(jī)器人100的總體示圖。如圖1所示，工業(yè)機(jī)器人100的外部結(jié)構(gòu)主要包括:基座1、大臂2、小臂3、手腕體4、平衡器5、以及多個(gè)馬達(dá)6。
[0027]圖1中，以基準(zhǔn)面PO為參照基準(zhǔn)定義了三維坐標(biāo)系XYZ。其中，XY平面與基準(zhǔn)面PO平行，Z軸垂直于基準(zhǔn)面PO。圖1中所示的工業(yè)機(jī)器人100處于如下?tīng)顟B(tài):基座I被固定于基準(zhǔn)面PO ;大臂2與基準(zhǔn)面PO垂直；小臂3及手腕體4與大臂垂直，并平行于基準(zhǔn)面PO。
[0028]這里所稱的“垂直”、“平行”等，并不要求其所成的角度是90度或O度，而是允許一定的公差或誤差。
[0029]下面，對(duì)工業(yè)機(jī)器人100的各個(gè)組成部分進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0030]基座I是工業(yè)機(jī)器人100的底座，用于將機(jī)器人100安裝固定于工作場(chǎng)所，并支撐機(jī)器人100的其他部件。通常情況下，基座I可以由金屬、合金等堅(jiān)固的材料制成，也可以由其他各種材料制成，只要其剛性、撓性等性能滿足需求即可?；梢酝ㄟ^(guò)鑄造等制造工藝形成。圖1中的