CN102275168B - 机器人臂部件及机器人 - Google Patents
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Abstract
一种机器人臂部件，其包括小臂、设置于所述小臂的输出轴、驱动所述输出轴绕输出轴的轴线相对所述小臂旋转的驱动器、设于所述驱动器和所述输出轴之间的传动机构、抵推件及驱动所述抵推件运动的驱动件，所述输出轴相对所述传动机构沿所述输出轴的轴线相对所述小臂可滑动，所述驱动件驱动所述抵推件沿所述输出轴的轴线可滑动，所述抵推件可转动的连接于所述输出轴，且所述抵推件相对所述输出轴转动的轴线与所述输出轴的轴线共线。上述机器人臂部件的转动惯量较小，机器人整体的响应性能和定位精度较高。本发明还提供一种采用上述机器人臂部件的机器人。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种机器人臂部件及采用该机器人臂部件的机器人。
【背景技术】
SCARA（Selective Compliance Assembly Robot Arm）机器人在水平方向上的运动具有较大的柔性，而垂直方向具有很强的刚性，这种选择性的柔性，被广泛用于高效率的装配、点胶、焊接和搬运等领域。SCARA机器人主要由基座、大臂、小臂、电机、减速器、执行机构等组成，其具有四个关节，三个旋转关节轴线相互平行，实现平面内定位和定向，此外，小臂附加一个滑动关节，实现末端件的垂直运动。SCARA机器人小臂上的旋转关节和滑动关节的垂直运动和旋转运动，都是靠花键轴和丝杆的组合实现，其在小臂上的布置形式是花键轴和丝杆的轴心平行，并且水平错开一定距离。这样需要较大的空间，使得小臂垂直于其旋转轴的方向上的截面积变大，从而增加了机器人的转动惯量，降低了机器人整体的响应性能和定位精度。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种响应性能和定位精度较高的机器人臂部件及采用该机器人臂部件的机器人。
一种机器人臂部件，其包括小臂、设置于所述小臂的输出轴、驱动所述输出轴绕输出轴的轴线相对所述小臂旋转的驱动器、设于所述驱动器和所述输出轴之间的传动机构、抵推件及驱动所述抵推件运动的驱动件，所述输出轴相对所述传动机构沿所述输出轴的轴线可滑动，所述驱动件驱动所述抵推件沿所述输出轴的轴线相对所述小臂可滑动，所述抵推件可转动的连接于所述输出轴，且所述抵推件相对所述输出轴转动的轴线与所述输出轴的轴线共线。
在优选的实施例中，所述机器人臂部件还包括套筒，所述套筒套设于所述输出轴，所述套筒及所述输出轴其中之一开设有沿平行于所述输出轴的轴线方向延伸的滑槽，所述套筒及所述输出轴中的另一个设有收容于所述滑槽且沿所述滑槽可滑动的凸起。
在优选的实施例中，所述传动机构还包括第一传动轮、第二传动轮及带动所述第二传动轮随所述第一传动轮转动的传动带，所述第一传动轮受所述驱动器驱动可旋转，所述第二传动轮不可转动的套设于所述套筒。
在优选的实施例中，所述机器人臂部件还包括轴承，所述轴承的内圈与所述套筒固接，所述轴承的外圈与所述小臂固接。
在优选的实施例中，所述抵推件沿所述输出轴的轴线延伸且所述抵推件的一端通过轴承与所述输出轴转动连接。
在优选的实施例中，所述抵推件为丝杆，所述丝杆沿所述输出轴的轴线方向延伸，所述机器人臂部件还包括与所述抵推件旋合的螺母，所述螺母受所述驱动件的驱动以所述输出轴的轴线为旋转轴线可旋转。
在优选的实施例中，所述机器人臂部件还包括设于所述驱动件及所述抵推件之间的传动组件，所述传动组件包括受所述驱动件驱动可转动的第一传动轮、第二传动轮及带动所述第二传动轮随所述第一传动轮转动的传动带，所述螺母与所述第二传动轮固接。
在优选的实施例中，所述机器人臂部件还包括轴承，所述轴承的内圈与所述第二传动轮及所述螺母其中之一固接，所述轴承的外圈与所述小臂固接。
一种机器人，所述机器人包括基座、与所述基座转动连接的大臂及与所述大臂转动连接的机器人臂部件，所述机器人臂部件包括小臂、设置于所述小臂的输出轴、驱动所述输出轴绕输出轴的轴线相对所述小臂旋转的驱动器、设于所述驱动器和所述输出轴之间的传动机构、抵推件及驱动所述抵推件运动的驱动件，所述输出轴相对所述传动机构沿所述输出轴的轴线相对所述小臂可滑动，所述驱动件驱动所述抵推件沿所述输出轴的轴线可滑动，所述抵推件可转动的连接于所述输出轴，且所述抵推件相对所述输出轴转动的轴线与所述输出轴的轴线共线。
在优选的实施例中，所述传动机构包括套筒，所述套筒套设于所述输出轴，所述套筒及所述输出轴其中之一开设有沿平行于所述输出轴的轴线方向延伸的滑槽，所述套筒及所述输出轴中的另一个设有收容于所述滑槽且沿所述滑槽可滑动的凸起。
上述机器人臂部件及采用该机器人臂部件的机器人中，抵推件沿输出轴向的方向滑动，从而避免将抵推件与输出轴向平行设置，从而减小了小臂垂直于输出轴的轴线方向上的截面积，从而机器人臂部件的转动惯量较小，进而提高机器人整体的响应性能和定位精度。
【附图说明】
图1为一实施例的机器人的立体组装图；
图2为沿图1中II-II线的剖视图。
【具体实施方式】
下面结合附图和具体实施例对机器人臂部件及采用该机器人臂部件的机器人进一步阐明。
请参阅图1，一实施方式的机器人100包括基座10、大臂30及机器人臂部件50。
请参阅图2，大臂30通过驱动件12、设于大臂30与基座10之间的传动机构14带动大臂30相对基座10转动。机器人臂部件50通过驱动件32、设于大臂30及机器人臂部件50之间的传动机构带动机器人臂部件50相对大臂30转动。
基座10上设置有限位件16。限位件16与大臂30位于基座10的同一端且限位件16与大臂30相间隔。限位件16共有两个，两个限位件16相间隔以限制大臂30的转动角度。本实施方式中，限位件16为凸设于基座10上的橡胶块。
大臂30上设置有限位件36。限位件36与机器人臂部件50位于大臂30的同一端且限位件16与机器人臂部件50相间隔。限位件36共有两个，两个限位件36相间隔以限制机器人臂部件50的转动角度。本实施方式中，限位件36为凸设于大臂30上的橡胶块。
请参阅图2，机器人臂部件50包括小臂52、输出轴54、套筒56、轴承58、传动机构61、驱动器63、抵推件65、轴承66、螺母67、传动组件69、驱动件71、轴承73及轴承套75。
小臂52大体为中空柱状，其包括第一端盖522及与第一端盖522相对的第二端盖524。第一端盖522位于小臂52靠近大臂30的一端，第二端盖524位于小臂30远离大臂30远离大臂30的一端。第一端盖522开设有第一通孔。第二端盖524开设有第二通孔5241（请参见图1）。
输出轴54部分收容于小臂52内。输出轴54大体为圆柱状，且沿输出轴54的轴线R的方向延伸，输出轴54的一端自第一通孔突出于第一端盖522。输出轴54的周面开设有沿平行于输出轴的轴线R的方向延伸的滑槽。输出轴54远离第一端盖522的一端形成有收容部544。
套筒56大体为空心的圆柱状，其包括凸缘、安装部、固定部及凸起。凸缘大体位于套筒56的中部。安装部形成于凸缘的一侧，且安装部大体为锥形，安装部的直径自靠近凸缘的一端至远离凸缘的一端逐渐减小。固定部形成于凸缘远离安装部的一侧，固定部大体为直筒形。凸起形成于套筒56的内壁。套筒56套设于输出轴54靠近第一通孔的一端，安装部位于套筒56靠近第二端盖524的一端，凸起收容于滑槽。本实施方式中，凸起为沿输出轴54的轴线R方向延伸的条状凸起。可以理解，也可在套筒56的内壁开设沿平行于输出轴54的轴线R的方向延伸的滑槽，此时对应的在输出轴54的外表面上设置沿滑槽可滑动的凸起即可。
轴承58套设于固定部，且轴承58的内圈与固定部固接，轴承58的外圈与第一端盖522固接。
传动机构61包括第一传动轮611、第二传动轮613及传动带615。传动带615套设于第一传动轮611及第二传动轮613上。第二传动轮613不可转动地套设于套筒56的安装部。
驱动器63收容并固定于小臂52内，用于驱动第一传动轮611转动。本实施方式中，驱动器63为电机，第一传动轮611与第二传动轮613间隔设置且第一传动轮611套设于驱动器63的转轴并随转轴一起可转动，从而通过传动带615带动第二传动轮613转动。
抵推件65大体为杆状。抵推件65一端收容于输出轴54的收容部544且沿输出轴54的轴线R的方向延伸，并通过轴承66与输出轴54转动连接。轴承66的内圈与抵推件65固接，轴承66的外圈与输出轴64的收容部544固接，从而抵推件65相对输出轴54可转动，且抵推件65的转动轴线与输出轴54的轴线R共线。本实施方式中，抵推件65为丝杆，抵推件65远离输出轴54的一端自第二通孔5241凸设于第二端盖524之外。
螺母67套设于抵推件65上，且与抵推件65相旋合。
传动组件69包括第一传动轮692、第二传动轮694及传动带696。第二传动轮694套设于螺母67上，且通过螺钉（图未标）将螺母67与第二传动轮694固定连接。传动带696套设于第一传动轮692及第二传动轮694上。
驱动件71收容并固定于小臂52内，用于驱动第一传动轮692转动。本实施方式中，驱动件71为电机，第一传动轮692与第二传动轮694间隔设置且套设于驱动件71的转轴并随转轴一起可转动，从而通过传动带696带动第二传动轮694转动，进而带动螺母67以输出轴54的轴线R为旋转轴线旋转。
轴承73套设于第二传动轮694。轴承73的内圈与第二传动轮694固接。可以理解，轴承73的内圈不限于与第二传动轮694固接，也可与螺母67固接。
轴承套75套设于轴承73且与轴承73的外圈固接。轴承套75同时与小臂52固接。
上述机器人100使用时，驱动件12通过传动机构14带动大臂30相对基座10转动；驱动件32通过传动机构带动机器人臂部件50相对大臂30转动。驱动器63带动第一传动轮611转动，从而通过传动带615带动第二传动轮613转动。第二传动轮613进而带动套筒56转动，由于套筒56的凸起收容于输出轴54的滑槽，从而套筒56带动输出轴54绕轴线R转动。需要输出轴54沿轴线R方向滑动时，驱动件71带动第一传动轮692转动，从而通过传动带696带动第二传动轮694转动，第二传动轮694带动螺母67转动，从而驱使抵推件65沿轴线R方向运动。抵推件65的一端与输出轴54可转动连接，从而推动输出轴54沿输出轴的轴线R方向滑动，此时滑槽与套筒56的凸起相对滑动，使得套筒56及套设于套筒56上的第二传动轮613的位置保持不变，从而实现输出轴54转动的同时，沿轴线R的方向滑动。
由于机器人臂部件50的抵推件65沿输出轴的轴线R的方向设置，避免将抵推件65与输出轴的轴线R平行设置，减小了小臂52垂直于输出轴54的轴线R方向上的截面积，从而减小了机器人臂部件50的转动惯量，增加了机器人整体的响应性能和定位精度。
可以理解，限位件16可以省略。套筒56可以省略，此时在第二传动轮613的内壁设置与滑槽可滑动的凸起即可。传动机构61及传动组件69均不限于为皮带传动，也可为链条传动或通过齿轮副传动。抵推件65不限于为丝杆，也可为杆状，此时螺母67及传动组件69对应省略，驱动件71可为气缸等，只要能驱动抵推件65沿输出轴的轴线R方向运动即可。轴承套75可以省略，此时，直接将轴承73的外圈固定于小臂52即可。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种机器人臂部件，其包括小臂、设置于所述小臂的输出轴、驱动所述输出轴相对所述小臂旋转的驱动器及设于所述驱动器和所述输出轴之间的传动机构，其特征在于，所述输出轴相对所述传动机构沿所述输出轴的轴线可滑动，所述机器人臂部件还包括抵推件及驱动所述抵推件运动的驱动件，所述驱动件驱动所述抵推件沿所述输出轴的轴线相对所述小臂可滑动，所述抵推件可转动地连接于所述输出轴，且所述抵推件相对所述输出轴转动的轴线与所述输出轴的轴线共线，所述机器人臂部件还包括套筒，所述套筒套设于所述输出轴，所述套筒及所述输出轴其中之一开设有沿平行于所述输出轴的轴线方向延伸的滑槽，所述套筒及所述输出轴中的另一个设有收容于所述滑槽且沿所述滑槽可滑动的凸起，所述传动机构还包括第一传动轮、第二传动轮及带动所述第二传动轮随所述第一传动轮转动的传动带，所述第一传动轮受所述驱动器驱动可旋转，所述第二传动轮不可转动的套设于所述套筒，所述输出轴的一端形成有收容部，所述机器人臂部件还包括轴承，所述轴承的内圈与所述抵推件固接，所述轴承的外圈与所述输出轴的收容部固接。
2.根据权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于，所述机器人臂部件还包括轴承，所述轴承的内圈与所述套筒固接，所述轴承的外圈与所述小臂固接。
3.根据权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于，所述抵推件沿所述输出轴的轴线延伸且所述抵推件的一端通过轴承与所述输出轴转动连接。
4.根据权利要求1所述的机器人臂部件，其特征在于，所述抵推件为丝杆，所述丝杆沿所述输出轴的轴线方向延伸，所述机器人臂部件还包括与所述抵推件旋合的螺母，所述螺母受所述驱动件的驱动以所述输出轴的轴线为旋转轴线可旋转。
5.根据权利要求4所述的机器人臂部件，其特征在于，所述机器人臂部件还包括设于所述驱动件及所述抵推件之间的传动组件，所述传动组件包括受所述驱动件驱动可转动的第一传动轮、第二传动轮及带动所述第二传动轮随所述第一传动轮转动的传动带，所述螺母与所述第二传动轮固接。
6.根据权利要求5所述的机器人臂部件，其特征在于，所述机器人臂部件还包括轴承，所述轴承的内圈与所述第二传动轮及所述螺母其中之一固接，所述轴承的外圈与所述小臂固接。
7.一种机器人，所述机器人包括基座、与所述基座转动连接的大臂及与所述大臂转动连接的机器人臂部件，所述机器人臂部件包括小臂、设置于所述小臂的输出轴、驱动所述输出轴绕输出轴的轴线相对所述小臂旋转的驱动器及设于所述驱动器和所述输出轴之间的传动机构，其特征在于，所述输出轴相对所述传动机构沿所述输出轴的轴线可滑动，所述机器人臂部件还包括抵推件及驱动所述抵推件运动的驱动件，所述驱动件驱动所述抵推件沿所述输出轴的轴线相对所述小臂可滑动，所述抵推件可转动的连接于所述输出轴，且所述抵推件相对所述输出轴转动的轴线与所述输出轴的轴线共线，所述传动机构包括套筒，所述套筒套设于所述输出轴，所述套筒及所述输出轴其中之一开设有沿平行于所述输出轴的轴线方向延伸的滑槽，所述套筒及所述输出轴中的另一个设有收容于所述滑槽且沿所述滑槽可滑动的凸起，所述传动机构还包括第一传动轮、第二传动轮及带动所述第二传动轮随所述第一传动轮转动的传动带，所述第一传动轮受所述驱动器驱动可旋转，所述第二传动轮不可转动的套设于所述套筒，所述输出轴的一端形成有收容部，所述机器人臂部件还包括轴承，所述轴承的内圈与所述抵推件固接，所述轴承的外圈与所述输出轴的收容部固接。
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