CN103568002B - 六轴自由度机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了六轴自由度机械手，包括基座，基座上依次传动连接有第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、第五传动机构和第六传动机构，第六传动机构传动连接有机械手掌部分。本发明结合焊接、喷涂、搬运等一系列功能，并采用最新的伺服控制系统，在此平台上开发出了一系列能满足用户工业生产的新功能。在机械传动方面大大简化了传统的繁琐传动过程，摒弃了传统的六轴普遍采用伞齿轮啮合传动的特点；使得机械手的结构更为紧凑，传动的效率更高，控制更为精确，能有效的避免关节运动抖动的状况发生。
Description
技术领域
本发明是涉及一种新型机械手，具体的说涉及一种高精度高灵活控制的六轴自由度机械手，属于自动焊接、自动喷涂、自动搬运上下料机械技术领域的新型高科技产品。
背景技术
目前，中国工业自动化发展速度虽然很快，但是在工业生产中普及的范围还不是很广，在生产中许多工作都是由人来完成的，人工完成的质量和水平参差不齐。这就造成了发展中的瓶颈，这也是造成我们与发达国家工业水平的差距的重要原因。
机器人技术在国外发展有一定的历史，我们国家在最近几年大力发展工业机器人技术，并且取得了一系列的技术成果，但是仍然与发达国家存在一定的差距。
我国机器人的应用主要是在焊接喷涂以及搬运的领域，目前国内的机械手都普遍存在这样的通病，结构复杂传动效率低下，控制不稳定的特点。在工业生产中功能比较单一，不能广泛的推广，往往都是要根据客户要求进行图纸的重新设计，这就造成了产品不能批量生产，生产成本增加。
发明内容
本发明要解决的问题是为克服上述技术缺陷，提供一种结构简单，可远距离操作，能够灵活实现各种动作，工作过程中关节稳定的，能同时满足工业焊接、工业喷涂、工业搬运要求的高精度高速度的六轴自由度机械手。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
六轴自由度机械手，包括基座，基座上依次传动连接有第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、第五传动机构和第六传动机构，第六传动机构传动连接有机械手掌部分。
以下是本发明对上述方案的进一步优化：
基座上设有自动控制装置，所述第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、第五传动机构以及第六传动机构分别由自动控制装置进行控制动作。
进一步优化：第一传动机构设置在基座内，第一传动机构上固定连接有第二轴支架，所述第二轴支架的另一端与第二传动机构传动连接，第一传动机构可带动第二轴支架与基座之间进行水平±180°回转。
进一步优化：第一传动机构包括固定安装在基座内的一轴伺服电机，一轴伺服电机上传动连接有谐波减速器，所述谐波减速器输入轴上固定连接第一齿轮，谐波减速器的运动输出端与底座转盘固定连接；
所述第二轴支架的下端设有底盘转盘，第一齿轮与固定在一轴伺服电机上的第一带轮通过皮带传动连接。
进一步优化：第二传动机构上固定连接有大臂，第二传动机构可带动大臂与第二轴支架之间进行-65°～120°俯仰转动；
进一步优化：第二传动机构包括安装在第二轴支架上的二轴伺服电机，二轴伺服电机上传动连接有第二轴RV减速器，第二轴RV减速器与大臂直接连接。
进一步优化：第三传动机构与大臂的另一端连接，第三传动机构上固定连接有三轴连接座，第三传动机构可带动三轴连接座与大臂之间进行±90°俯仰转动。
进一步优化：第三传动机构包括与大臂末端连接的三轴连接座，三轴连接座上固定连接有第三轴伺服电机，第三轴伺服电机上传动连接有第三轴RV减速器，第三轴RV减速器与大臂直接固定连接；。
进一步优化：第四传动机构包括四轴壳体，第三传动机构通过三轴连接座与四轴壳体固定连接，第四传动机构与三轴连接座传动连接，第四传动机构上固定连接有连杆，第四传动机构可带动连杆与四轴壳体之间进行±180°回转。
进一步优化：四轴壳体内安装有四轴伺服电机，四轴伺服电机上传动连接有四轴减速器，四轴减速器与连杆连接，连杆与连接杆通过连接盘固定连接。
进一步优化：第五传动机构与连杆的另一端传动连接，第五传动机构传动连接有第六传动机构，第六传动机构可带动机械手掌进行±450°回转。
进一步优化：第五传动机构包括五轴壳体，五轴壳体内安装有五轴谐波减速器，五轴谐波减速器上装有第二齿轮，与另一端的五轴伺服电机上的第二带轮通过皮带传动连接，第五传动机构可带动第六传动机构与五轴壳体之间进行±120°俯仰转动。
进一步优化：
第六传动机构包括第六轴壳体，安装在五轴壳体内的五轴谐波减速器可带动第六轴壳体做±120°俯仰运动，第六轴壳体内部安装有六轴伺服电机，六轴伺服电机与六轴减速器传动连接。
本机械手发明结构简单紧凑，一共包括六部分：第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构、第四传动机构、第五传动机构和第六传动机构， 六个机构分别由自动控制装置进行控制动作。本发明把传统的六轴输出改为直接由伺服电机连接谐波减速器，减少传统的由伞状齿轮传动，减少了中间传动环节，传动精度更高。末端可以安装用于焊接、喷涂，搬运的末端装置，经过受力分析该机械手机构能够承受末端装置的最大负载，能够满足发明的工业的要求。另外减速器采用谐波的和RV两种减速器，两种减速器合理搭配，能够有效的避免关节的抖动。
六个关节驱动都是由伺服电机直接固定连接减速器来实现的，避免了传统的齿轮驱动过程中，由于齿轮啮合精度问题造成控制精度差，传动效率差等一系列问题。
本发明结合焊接、喷涂、搬运等一系列功能，并采用最新的伺服控制系统，在此平台上开发出了一系列能满足用户工业生产的新功能。在机械传动方面大大简化了传统的繁琐传动过程，摒弃了传统的六轴普遍采用伞齿轮啮合传动的特点；使得机械手的结构更为紧凑，传动的效率更高，控制更为精确，能有效的避免关节运动抖动的状况发生。能满足一系列工业焊接，工业喷涂，工业搬运的要求，这样的设计能满足大部分用户的需求，也能满足产品批量生产的要求，降低了生产成本。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图；
图2为本发明实施例中第一传动机构与第二传动机构的结构示意图；
图3为附图2的左视图；
图4为本发明实施例中第三传动机构与第四传动机构的结构示意图；
图5为本发明实施例中第五传动机构与第六传动机构的结构示意图。
图中：1-自动控制装置；2-基座；3-底座转盘；4-谐波减速器；5-一轴伺服电机垫板；6-一轴伺服电机；7-二轴伺服电机；8-第二轴支架；9-第一齿轮；10-第一带轮；11-大臂；12-滚珠轴承；13-第二轴RV减速器；15-第三轴RV减速器；16-四轴箱后盖板；17三轴连接座；18-四轴壳体；19-焊接块；20-四轴减速器；21-四轴伺服电机；22-卡套；23-连接盘；24-连杆；25-四轴后箱体；26-连接杆；27-滚珠轴承；28-五轴壳体；29-第二带轮30-五轴伺服电机；31-第二齿轮；32-五轴谐波减速器；33-六轴伺服电机；34-六轴减速器；35-六轴箱后盖；36-五轴侧盖；37-第六轴壳体；A-第一传动机构；B-第二传动机构；C-第三传动机构；D-第四传动机构；E-第五传动机构；F-第六传动机构。
具体实施方式
实施例，如图1所示，六轴自由度机械手，包括基座2，在基座2内设有第一传动机构A，第一传动机构A上固定连接有第二轴支架8，所述第二轴支架8的另一端传动连接有第二传动机构B，第一传动机构A可带动第二轴支架8与基座2之间进行水平±180°回转；
第二传动机构B上固定连接有大臂11，第二传动机构B可带动大臂11与第二轴支架8之间进行-65°～120°俯仰转动；
大臂11的另一端连接有第三传动机构C，第三传动机构C上固定连接有三轴连接座17，第三传动机构C可带动三轴连接座17与大臂11之间进行±90°俯仰转动；
三轴连接座17上传动连接有第四传动机构D；第四传动机构D上固定连接有连杆24，第四传动机构D可带动连杆24与四轴壳体18之间进行±180°回转；
在连杆24的另一端传动连接有第五传动机构E，第五传动机构E传动连接有第六传动机构F，第五传动机构E可带动第六传动机构F与五轴壳体28之间进行±120°俯仰转动；
第六传动机构F传动连接机械手掌部分，第六传动机构F可带动机械手掌进行±450°回转；
基座2上设有自动控制装置1，所述第一传动机构A、第二传动机构B、第三传动机构C、第四传动机构D,第五传动机构E,以及第六传动机构F分别由自动控制装置1进行控制动作。
如图2所示，第一传动机构A包括固定安装在基座2内的一轴伺服电机6，一轴伺服电机6上传动连接有谐波减速器4，所述谐波减速器4输入轴上固定连接第一齿轮9，谐波减速器4的运动输出端与底座转盘3固定连接。
所述第二轴支架8的下端设有底盘转盘3，第一齿轮9与固定在一轴伺服电机6上的第一带轮10通过皮带传动连接。动力通过第一带轮10传送到第一齿轮9，再通过第一齿轮9将动力传送到谐波减速器4的输入轴，由谐波减速器输出动力带动底盘转盘3转动。同时底座转盘3与谐波减速器4之间放有滚珠轴承12,能够有效的减少摩擦提高转动效率。
如图3所示，第二传动机构B包括安装在第二轴支架8上的二轴伺服电机7，二轴伺服电机7上传动连接有第二轴RV减速器13，第二轴RV减速器13与大臂11直接连接；
如图4所示，第三传动机构C包括与大臂11末端连接的三轴连接座17，三轴连接座17上固定连接有第三轴伺服电机，第三轴伺服电机上传动连接有第三轴RV减速器15，第三轴RV减速器15与大臂11直接固定连接；
第三传动机构C通过三轴连接座17与四轴壳体18固定连接。第四传动机构包括四轴壳体18，四轴壳体18内安装有四轴伺服电机21，四轴伺服电机21上传动连接有四轴减速器20，四轴减速器20与连杆24连接，连杆24与连接杆26通过连接盘23固定连接；连接处装有滚珠轴承27，在装配时连杆24与四轴壳体18之间的连接处加有卡套22，四轴后箱体25上用四轴箱后盖板16盖上四轴箱后盖板16用内六角固定在焊接在四轴壳体18上的焊接块19上面。
如图5所示，第五传动机构E包括五轴壳体28，五轴壳体28内安装有五轴谐波减速器32，五轴谐波减速器32上装有第二齿轮31，与另一端的五轴伺服电机30上的第二带轮29通过皮带传动连接，安装在五轴壳体28内的五轴谐波减速器32可带动第六轴壳体做±120°俯仰运动。
第六传动机构F包括第六轴壳体37，第六轴壳体37内部安装有六轴伺服电机33，六轴伺服电机33与六轴减速器34通过减速器上的轴转动连接。该环节省略了传统的由伞状齿轮驱动，减少了中间驱环节，大大提高了传动精度和有效控制。
工业生产中，只要把用于焊接、喷涂、搬运、的末端装置装配好，相应的控制系统调好就能够满足生产的需要。大大降低用户的成本。
Claims (5)
1.一种六轴自由度机械手，包括基座（2），其特征在于：
基座（2）上依次传动连接有第一传动机构（A）、第二传动机构（B）、第三传动机构（C）、第四传动机构（D）、第五传动机构（E）和第六传动机构（F），第六传动机构（F）传动连接有机械手掌部分；
基座（2）上设有自动控制装置（1），所述第一传动机构（A）、第二传动机构（B）、第三传动机构（C）、第四传动机构（D）、第五传动机构（E）以及第六传动机构（F）分别由自动控制装置（1）进行控制动作；
第一传动机构（A）设置在基座（2）内，第一传动机构（A）上固定连接有第二轴支架（8），所述第二轴支架（8）的另一端与第二传动机构（B）传动连接，第一传动机构（A）可带动第二轴支架（8）与基座（2）之间进行水平±（180）°回转；
第一传动机构（A）包括固定安装在基座（2）内的一轴伺服电机（6），一轴伺服电机（6）上传动连接有谐波减速器（4），所述谐波减速器（4）输入轴上固定连接第一齿轮（9），谐波减速器（4）的运动输出端与底座转盘（3）固定连接；
所述第二轴支架（8）的下端设有底座转盘（3），第一齿轮（9）与固定在一轴伺服电机（6）上的第一带轮（10）通过皮带传动连接；
第二传动机构（B）上固定连接有大臂（11），第二传动机构（B）可带动大臂（11）与第二轴支架（8）之间进行-65°～120°俯仰转动；
第二传动机构（B）包括安装在第二轴支架（8）上的二轴伺服电机（7），二轴伺服电机（7）上传动连接有第二轴RV减速器（13），第二轴RV减速器（13）与大臂（11）直接连接。
2.根据权利要求1所述的六轴自由度机械手，其特征在于：
第三传动机构（C）与大臂（11）的另一端连接，第三传动机构（C）上固定连接有三轴连接座（17），第三传动机构（C）可带动三轴连接座（17）与大臂（11）之间进行±90°俯仰转动；
第三传动机构（C）包括与大臂（11）末端连接的三轴连接座（17），三轴连接座（17）上固定连接有第三轴伺服电机，第三轴伺服电机上传动连接有第三轴RV减速器（15），第三轴RV减速器（15）与大臂（11）直接固定连接。
3.根据权利要求2所述的六轴自由度机械手，其特征在于：第四传动机构包括四轴壳体（18），第三传动机构（C）通过三轴连接座（17）与四轴壳体（18）固定连接，第四传动机构（D）与三轴连接座（17）传动连接，第四传动机构（D）上固定连接有连杆（24），第四传动机构（D）可带动连杆（24）与四轴壳体（18）之间进行±180°回转；
四轴壳体（18）内安装有四轴伺服电机（21），四轴伺服电机（21）上传动连接有四轴减速器（20），四轴减速器（20）与连杆（24）连接，连杆（24）与连接杆（26）通过连接盘（23）固定连接。
4. 根据权利要求3所述的六轴自由度机械手，其特征在于：
第五传动机构（E）与连杆（24）的另一端传动连接，第五传动机构（E）传动连接有第六传动机构（F），第六传动机构（F）可带动机械手掌进行±450°回转；
第五传动机构（E）包括五轴壳体（28），五轴壳体（28）内安装有五轴谐波减速器（32），五轴谐波减速器（32）上装有第二齿轮（31），与另一端的五轴伺服电机（30）上的第二带轮（29）通过皮带传动连接，第五传动机构（E）可带动第六传动机构（F）与五轴壳体（28）之间进行±120°俯仰转动。
5.根据权利要求4所述的六轴自由度机械手，其特征在于：
第六传动机构（F）包括第六轴壳体（37），安装在五轴壳体（28）内的五轴谐波减速器（32）可带动第六轴壳体（37）做±120°俯仰运动，第六轴壳体（37）内部安装有六轴伺服电机（33），六轴伺服电机（33）与六轴减速器（34）传动连接。
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