CN102407524A - 机器人 - Google Patents

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Hon Hai Precision Industry Co Ltd
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Abstract

一种机器人，其包括机架、大臂、小臂、末端执行器、与小臂转动连接的连接件、依次连接于连接件与小臂之间的第一连杆及第二连杆、与机架及连接件转动连接的第三连杆、与机架转动连接的驱动连杆、连接驱动连杆与小臂的从动连杆。连接件、第一连杆、第二连杆及小臂共同形成第一平行四边形结构。连接件、大臂、第三连杆以及机架共同形成第二平行四边形结构。驱动连杆、从动连杆、小臂、大臂及机架共同形成一个五边形结构。末端执行器安装于该第二连杆。该机器人还包括用于驱动大臂的第一驱动组件，用于驱动驱动连杆的第二驱动组件，第一驱动组件及第二驱动组件均设置于该机架上。上述机器人具有结构紧凑且便于控制的优点。

Description

机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，尤其涉及一种用于工业自动化生产线，能够完成搬运、码垛等工作的机器人。
背景技术
一种现有的机器人包括多个依次连接的机械臂，设置于其末端的机械臂可装设夹具、切削工具及探测器等末端执行器以执行各种动作。每个机械臂通过一个驱动组件实现绕某一旋转轴线的转动。驱动组件一般包括沿各机械臂的旋转轴线方向设置的电机以及与电机相连接的减速机，减速机的输出端驱动机械臂运动，因此各机械臂沿其旋转轴线的尺寸通常较大。因驱动部分直接安装于机械臂，运动时各机械臂承受的负载较大，从而惯性矩变大，给机械臂控制的准确性及快速性造成困难。且各机械臂沿各自旋转轴线方向的尺寸均较大，增加了机器人整体结构所占用的空间。
发明内容
鉴于上述状况，有必要提供一种结构紧凑且便于控制的机器人。
一种机器人，其包括机架、与机架转动连接的大臂、与大臂转动连接的小臂、末端执行器、与小臂转动连接的连接件、依次连接于该连接件与小臂之间的第一连杆及第二连杆、与机架及连接件转动连接的第三连杆、与机架转动连接的驱动连杆、以及连接驱动连杆与小臂的从动连杆。连接件、第一连杆、第二连杆及小臂共同形成第一平行四边形结构。连接件、大臂、第三连杆以及机架共同形成第二平行四边形结构。驱动连杆、从动连杆、小臂、大臂及机架共同形成一个五边形结构。末端执行器安装于该第二连杆。该机器人还包括用于驱动大臂的第一驱动组件，用于驱动驱动连杆的第二驱动组件，第一驱动组件及第二驱动组件均设置于机架。
上述机器人通过第一平行四边形机构以及第二平行四边形结构的共同约束，可使末端执行器相对于机架的姿态保持不变，并可使得机器人的整体结构更为紧凑，占用空间较小。此外，利用该五边形结构，并将第一驱动组件及第二驱动组件均设置于机架，因驱动小臂的第二驱动组件设置在机架上，小臂的负载减小，从而惯性矩较小，便于小臂的运动控制。
附图说明
图1是本发明实施方式的的机器人的立体图，图中对保护罩极进行了局部剖切。
图2是图1所示的机器人沿另一视角的立体图。
图3是图1所示机器人的运动原理图。
主要元件符号说明
  机器人   100
  底座   10
  机架   20
  大臂   30
  小臂   40
  末端执行器   50
  第一连接端   41
  第二连接端   42
  连接件   43
  第一连杆   44
  第二连杆   45
  第三连杆   46
  转轴部   430
  第一连接部   431
  第二连接部   432
  安装板   451
  支撑杆   452
  驱动连杆   47
  从动连杆   48
  第一驱动组件   61
  第二驱动组件   62
  第三驱动组件   63
  旋转马达   51
  底板   21
  侧板   22
  连接座   221
  第一安装部   223
  第二安装部   224
  第一马达   612
  第一减速机构   613
  第二马达   621
  第二减速机构   623
  第三马达   631
  保护罩   80
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施方式对本发明的机器人作进一步的详细说明。
请参见图1至图3，本发明实施方式的机器人100包括底座10、转动设置于底座10上的机架20、与机架20转动连接的大臂30、与大臂30转动连接的小臂40、以及位于末端的末端执行器50。小臂40的两端分别设置有第一连接端41以及第二连接端42。末端执行器50安装于第一连接端41，机架20转动连接于第二连接端42。
小臂40的第二连接端42还与一个连接件43转动连接。连接件43与小臂40的第一连接端41之间设有依次连接的第一连杆44及第二连杆45。连接件43、第一连杆44、第二连杆45以及小臂40共同组成一个平行四边形结构(图未标)。末端执行器50安装于第二连杆45上。
机架20与连接件43之间设有第三连杆46。第三连杆46的两端分别与机架20及连接件43转动连接。连接件43、大臂30、第三连杆46以及机架20共同形成第二平行四边形结构(图未标)。在第一平行四边形机构及第二平行四边形机构的共同约束下，末端执行器50在运动过程中，相对于机架20的姿态可始终保持不变。
具体在本实施方式中，连接件43包括转轴部430以及位于转轴部430两侧的第一连接部431及第二连接部432。转轴部430与小臂40转动连接。第一连接部431及第二连接部432形成“L”型结构，且第一连接部431与第一连杆44转动连接，第二连接部432与第三连杆46转动连接。
第二连杆45包括安装板451以及与安装板451固定连接且垂直于安装板451的支撑杆452。安装板451与小臂40的第一连接端41转动连接，支撑杆452与第一连杆44转动连接。末端执行器50与安装板451相连，以将末端执行器50安装于第二连杆45上。
机架20与小臂40的第二连接端42之间还设有依次连接的驱动连杆47以及从动连杆48。驱动连杆47、从动连杆48、小臂40、大臂30以及机架20共同形成一个五边形结构(图未标)。连接件43、第一连杆44、第二连杆45及第三连杆46设置于小臂40的一侧，驱动连杆47及从动连杆48设置于小臂40相对的另一侧。本实施方式中，第一平行四边形结构、第二平行四边形结构以及五边形结构的转动关节处均通过转轴实现转动连接。
机器人100还包括驱动大臂30的第一驱动组件61，驱动驱动连杆47的第二驱动组件62，以及驱动机架20的第三驱动组件63。第一驱动组件61及第二驱动组件62均设置于机架20上，第三驱动组件63设置于第一、第二驱动组件61、62之间。采用这样的配置方式，可使机器人100的结构更为紧凑，且驱动小臂40的第二驱动组件62设置于机架20上，减小了小臂40的负载，从而便于对小臂40进行控制。末端执行器50还包括一个旋转马达51，以使末端执行器50可相对第二连杆45绕竖直方向转动，从而末端执行器50可获得更多的自由度。
具体在本实施方式中，机器人100通过底座10安装至地面或者其他支撑台面上。机架20包括底板21及从底板21一侧垂直延伸出的侧板22。侧板22上设有一个连接座221，第三连杆46的一端与连接座221转动连接。侧板22上还设有分别位于连接座221两侧的第一安装部223及第二安装部224。
第一驱动组件61包括第一马达612以及第一减速机构613，第一马达612固定设置于底板21上。第一减速机构613安装于第一安装部223。第二驱动组件62包括第二马达621以及第二减速机构623。第二马达621固定设置于底板21，第二减速机构623安装于第二安装部224。第三驱动组件63包括第三马达631、由第三马达631驱动的外齿齿轮(图未示)，以及与该外齿齿轮啮合以使机架20相对底座10旋转的内齿齿轮(图未示)。第三马达631设置于第一马达612与第二马达621之间。
进一步，机器人100还包括与机架20相结合的保护罩80。第一、第二及第三马达612、621、631均收容于保护罩80内，从而防止尘屑、油污等污染上述马达，可延长第一、第二及第三马达612、621、631的使用寿命。保护罩80可采用透明材料制成，从而方便使用者从外部直接观察保护罩80内的各机构的工作状况。
以下介绍机器人100的工作原理，请同时参见图1至图3，因机架20、大臂30、连接件43的第二连接部432，以及第三连杆46共同组成第二平行四边形结构，当第一马达612驱动大臂30转动时，第二连接部432相对于机架20的姿态保持不变。因连接件43的第一连接部431、第一连杆44、第二连杆45，以及小臂40组成第一平形四边形结构，当第二马达621驱动驱动连杆47，从而通过从动连杆48带动小臂40转动时，第二连杆45相对于第一连接部431的姿态保持不变，即末端执行器50相对于第一连接部431的姿态不变。第一连接部431与第二连接部432形成“L”型结构，即两者之间形成一个固定夹角，从而末端执行器50相对于机架20的姿态保持不变，即末端执行器50始终保持平动。这种设计在待处理或搬运的货物较重时有着明显的优势。末端执行器50在旋转马达51的带动下，还可绕竖直方向旋转，形成机器人100的末端执行器旋转关节。
结合不同的末端执行器50，本发明的机器人100可将待处理的货物从源点转移到目标点，完成相应的装货、卸货、搬运、码垛等多种工作。
另外，本领域技术人员还可以在本发明精神内作其它变化，当然，这些依据本发明精神所作的变化，都包含在本发明要求保护的范围之内。

Claims (9)

1.一种机器人，其包括机架，与该机架转动连接的大臂，与该大臂转动连接的小臂，以及末端执行器，其特征在于：该机器人还包括与该小臂转动连接的连接件、依次连接于该连接件与小臂之间的第一连杆及第二连杆、与该机架及连接件转动连接的第三连杆、与该机架转动连接的驱动连杆、连接该驱动连杆与小臂的从动连杆，该连接件、第一连杆、第二连杆及小臂共同形成第一平行四边形结构，该连接件、大臂、第三连杆以及机架共同形成第二平行四边形结构，该驱动连杆、从动连杆、小臂、大臂及机架共同形成一个五边形结构，该末端执行器安装于该第二连杆，该机器人还包括用于驱动该大臂的第一驱动组件以及用于驱动该驱动连杆的第二驱动组件，该第一驱动组件及第二驱动组件均设置于该机架。
2.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：该连接件包括转轴部以及位于转轴部两侧的第一连接部及第二连接部，该转轴部与小臂转动连接，该第一连接部及第二连接部形成“L”型结构，该第一连接部与第一连杆转动连接，该第二连接部与第三连杆转动连接。
3.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：该机器人还包括底座，以及驱动该机架以使机架相对底座可转动的第三驱动组件，该第三驱动组件设置于该第一驱动组件与第二驱动组件之间。
4.如权利要求3所述的机器人，其特征在于：还机器人还包括与该机架相结合的保护罩，该第一、第二及第三驱动组件均至少部分收容于该保护罩内。
5.如权利要求4所述的机器人，其特征在于：该保护罩采用透明材料制成。
6.如权利要求4所述的机器人，其特征在于：该机架包括底板及从底板一侧延伸出的侧板，该侧板上设有一个连接座，该第三连接杆的两端分别与连接座及连接件转动连接。
7.如权利要求6所述的机器人，其特征在于：该侧板还包括分别位于该连接座两侧的第一安装部及第二安装部，该第一驱动组件包括第一马达以及第一减速机构，第一马达固定设置于该底板，第一减速机构安装于第一安装部，第二驱动组件包括第二马达以及第二减速机构，该第二马达固定设置于底板，且该第二减速机构安装于第二安装部。
8.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：该连接件、第一连杆、第二连杆及第三连杆设置于该小臂的一侧，该驱动连杆及从动连杆设置于该小臂相对的另一侧。
9.如权利要求1所述的机器人，其特征在于：该末端执行器包括一个旋转马达，该旋转马达可驱动该末端执行器相对第二连杆转动。
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