CN104057465B - 机器人和连杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人和连杆。该机器人包括具有纵向基端的连杆，该基端以可旋转的方式连接至一构件从而围绕垂直于该连杆的纵向方向的旋转轴线旋转。所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于所述纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状。

Description

机器人和连杆

技术领域

这里公开的实施方式涉及一种机器人和连杆。

背景技术

传统上，已经提出了这样一种机器人，该机器人包括被连接成相对于彼此进行旋转的多个连杆并且利用安装至连杆的末端的末端执行器(例如手)执行指定任务(例如参见日本专利申请公报No.2012-171072)。在日本专利申请公报No.2012-171072公开的技术中，机器人的每个连杆都具有长方体形状，并且被形成为使得其在垂直于纵向方向的方向上截取的横截面具有矩形形状。

当机器人例如进行旋转运动时在机器人的连杆上施加诸如弯曲应力和扭转应力之类的应力。然而，如果连杆的横截面具有如上提及的矩形形状，则应力可能会集中在矩形横截面的例如角部上。

发明内容

这里公开的实施方式提供了一种能够减轻由连杆的运动产生的局部应力集中的机器人。

根据一个实施方式的机器人包括具有纵向基端的连杆，该基端以可旋转的方式连接至一构件从而围绕垂直于该连杆的纵向方向的旋转轴线旋转。所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于所述纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状。

根据这里公开的实施方式，可以减轻由连杆的运动产生的局部应力集中。

附图说明

图1是示出了根据第一实施方式的机器人的示意性侧视图。

图2是图1中所示的机器人的示意性立体图。

图3是示出了图1中所示的机器人的下臂的侧视图。

图4是图3中所示的下臂的右侧视图。

图5是沿着图3中的线V－V截取的剖面图。

图6是图1中所示的机器人的下臂的示意性立体图。

图7A是用于说明图1中所示的机器人的下臂的制造过程的说明性示意立体图。

图7B是用于说明图1中所示的机器人的下臂的制造过程的另一个说明性示意立体图。

图7C是用于说明图1中所示的机器人的下臂的制造过程的又一个说明性示意立体图。

图8是沿着图7B中的线VIII-VIII截取的剖面图。

图9是示出了根据第二实施方式的机器人的下臂的侧视图。

图10是图9中所示的下臂的右侧视图。

图11是沿着图9中的线XI-XI截取的剖面图。

图12是示出了根据第三实施方式的下臂的侧视图。

图13是图12中所示的下臂的右侧视图。

图14是沿着图12中的线XIV-XIV截取的剖面图。

图15是类似于图14的剖面图，但是示出了根据第三实施方式的机器人的下臂的修改示例。

具体实施方式

现在将参照形成本申请的一部分的附图详细地描述在本申请中公开的机器人的实施方式。本公开不受以下描述的实施方式的限制。

为了使得该描述容易理解，图1示出了包括Z轴、Y轴和X轴的三维直角坐标系，Z轴的正向为竖直向上方向，Z轴的负向为竖直向下方向，Y轴在绘图纸张平面上的左右方向上延伸，X轴从绘图纸张平面的前侧向后侧延伸。该直角坐标系有时将在如下描述中使用的其他附图中示出。

在下文中，将使用诸如“X轴方向”、“Y轴方向”和“Z轴方向”之类的表述来描述的机器人的构造。这些表述旨在指当机器人采取图中所示的姿势时的X轴方向、Y轴方向和Z轴方向。当前公开不限于这些方向。

在附图以及实施方式的如下描述中，将与机器人的安装表面(例如水平表面)平行且彼此正交的轴线限定为X轴和Y轴。将正交于该安装表面的轴线限定为Z轴。

(第一实施方式)

图1是示出了根据第一实施方式的机器人的示意性侧视图。图2是图1中所示的机器人的示意性立体图。

如图1和图2所示，机器人1是包括多个连杆和多个旋转轴(关节轴)J1至J6(参见图1)的多关节型机器人，其中所述连杆彼此连接。机器人1包括作为连杆的可旋转地彼此连接的基座10、摆动单元(第一构件)11、下臂(连杆)12、上臂(第二构件)13、第一腕部单元14、第二腕部单元15和第三腕部单元16(图2中未示出)。

更具体地说，如图1所示，摆动单元11连接至基座10以围绕旋转轴线J1旋转。下臂12连接至摆动单元11以围绕垂直于旋转轴线J1的旋转轴线J2旋转。上臂13连接至下臂12以围绕平行于旋转轴线J2的旋转轴线J3旋转。第一腕部单元14连接至上臂13以围绕垂直于旋转轴线J3的旋转轴线J4旋转。

第二腕部单元15连接至第一腕部单元14以围绕垂直于旋转轴线J4的旋转轴线J5旋转。第三腕部单元16连接至第二腕部单元15以围绕垂直于旋转轴线J5的旋转轴线J6旋转。

下臂12是当该下臂12被保持在图1中所示的位置时其纵向方向在Z轴方向上延伸的连杆。下臂12的纵向基端(即图1中的下端)被以可旋转的方式连接至作为第一构件的摆动单元11。另一方面，作为第二构件的上臂13被以可旋转的方式连接至下臂12的末端(即图1中的上端)。

诸如“垂直”、“平行”等上述术语以及诸如“正交”等下述术语并不必然地要求在数学方面严格精确，而是允许大致上的公差或误差。在题述说明书中，术语“垂直”旨在不仅指两条直线(例如两个旋转轴)在同一平面上以直角彼此相交的情况，而且还指位于不同平面上的两条直线彼此成直角的情况。在题述说明书中，术语“正交”旨在指两条直线在同一平面上以直角彼此相交的情况。

机器人1还包括用于旋转地驱动摆动单元11、下臂12、上臂13和第一至第三腕部单元14、15和16的致动器M1至M6。每个致动器M1至M6的动力通过减速器传递至与其相连的对应连杆。致动器M1至M6例如包括伺服马达。然而，致动器M1至M6不限于伺服马达，而是可以为其他马达，诸如液压马达等。在如下描述中，致动器将被称为“马达”。

现在将对相应的马达M1至M6进行描述。附装至基座10的马达M1(参见图1)通过减速器(未示出)连接至摆动单元11并且被构造成旋转地驱动摆动单元11。附装至摆动单元11的马达M2通过减速器17(参见图2)连接至下臂12并且被构造成旋转地驱动下臂12。附装至下臂12的马达M3通过减速器(未示出)连接至上臂13并且被构造成旋转地驱动上臂13。附装至上臂13的马达M4通过减速器(未示出)连接至第一腕部单元14并且被构造成旋转地驱动第一腕部单元14。

马达M5和M6(后者在图1中没有示出)被附装至上臂13，正像马达M4一样。马达M5通过例如带轮机构或齿轮机构(未示出)连接至第二腕部单元15并且被构造成旋转地驱动地驱动第二腕部单元15。类似地，马达M6通过例如带轮机构(未示出)连接至第三腕部单元16并且被构造成旋转地驱动第三腕部单元16。

表示操作命令的信号被从控制单元(未示出)输入到马达M1至M6。马达M1至M6的操作根据这些信号来进行控制。末端执行器(未示出，例如手)被附装至第三腕部单元16。

当控制单元控制马达M1至M6的操作时，机器人1执行指定任务(例如工件传递任务)，同时适当地改变例如末端执行器的位置和角度。

由如上所构造的机器人1的各连杆的例如旋转运动或摆动运动产生的诸如弯曲应力和扭转应力之类的应力以及由连接至该连杆的末端侧的另一个连杆的负荷产生的应力被施加在对应的连杆上。例如，由下臂12围绕旋转轴线J2的旋转运动和下臂12围绕旋转轴线J1的摆动运动产生的应力以及由上臂13和连接至该上臂的末端侧的第一至第三腕部单元14、15和16的负荷产生的应力都施加在下臂12上。

因而，例如，如果下臂12的水平横截面，即下臂12的垂直于图1中的纵向方向(Z轴方向)的横截面具有矩形形状，则担心应力集中在矩形横截面的角部上。

在根据当前实施方式的机器人1中，至少其中一个连杆(例如下臂12)被构造成减轻由对应连杆的运动产生的局部应力集中。下面将详细描述该构造。

将参照图3至5更详细地进行描述。

下臂12被形成为当在图3中所示的侧视图中看时具有基本矩形轮廓。下臂12包括本体部12a、基端部12b和末端部12c。基端部12b为连接至摆动单元11的端部。末端部12c为连接至上臂13的端部。本体部12a位于基端部12b和末端部12c之间。板20(稍后将进行描述)分别被附装至基端部12b和末端部12c，相应的马达M2和M3通过减速器连接至所述板20。

下臂12的本体部12a、基端部12b和末端部12c由单个连续的管状构件(例如管状焊接钢管)形成。焊接钢管例如为通过利用挤压机将钢板加工成管状形状并且然后将圆形钢板的端部焊接并结合而形成的钢管。

在图3中以及其他图中，下臂12的焊接部由单点划线表示。在下文中，下臂12的焊接部将被称为“焊接部12d”。焊接部12d形成在下臂12的其中应力集中相对较小的区域中。稍后将详细地描述焊接部12d。

如图5中最佳所示的，在垂直于作为纵向方向的Z轴方向的方向上截取的下臂12的横截面，即沿着XY平面截取的下臂12的横截面具有椭圆形形状。在图5中，示出了本体部12a的横截面形状。如从稍后描述的下臂12的制造过程可以注意到，基端部12b和末端部12c具有椭圆形横截面形状。

这样，下臂12形成为具有椭圆形横截面形状，该椭圆形横截面形状没有应力容易集中的矩形角部。这使得可以减轻局部应力集中。

在图1所示的姿势中，下臂12的椭圆形横截面的短轴A1(参见图5)平行于位于基端部12b侧的旋转轴线J2(在X轴方向上延伸)。因而，下臂12的椭圆形横截面的长轴A2(参见图5)垂直于旋转轴线J2并平行于Y轴方向。

这使得可以增加下臂12的弯曲刚度。也就是说，如图3以及其他附图所示，如果下臂12围绕旋转轴线J2进行旋转运动，则容易在图3中所示的下臂12的左右端部中，具体说在由附图标记B1表示的区域中产生弯曲应力。在根据当前实施方式的下臂12中，椭圆形横截面的长轴A2的端部(所述端部表现出了对由下臂12的旋转运动产生的应力具有较高刚性)被定位成变成图3中的左端部和右端部。这使得可以增加下臂12的弯曲刚度。

接下来，将继续描述下臂12的构造，同时参照图7A至7C描述下臂12的制造过程。图7A至7C是用于说明图1中所示的下臂12的制造过程的说明性示意立体图。

首先，如图7A所示，制造管状焊接钢管。更具体地说，例如，使用诸如U形挤压机或O形挤压机之类的挤压机器(未示出)将一片钢板加工成管状形状。此时，该钢板被加工成使得其在垂直于纵向方向的方向上截取的横截面具有椭圆形形状。

之后，通过电弧焊接等将椭圆形的圆形钢板的相对侧向端部焊接并结合以形成焊接部12d。因而，获得了图7A中所示的焊接钢管。上述钢板例如为具有相对较高拉伸强度的高抗拉钢板。

这样，通过由高抗拉钢板制成的管状焊接钢管制造下臂12。因此可以增加下臂12的强度并降低其厚度。也就是说，可以降低下臂12的重量。在上述示例中，使用高抗拉钢板作为钢板。然而，本公开不限于此。该钢板可以是例如普通结构钢板或其他类型的钢板。

接下来，如图7B所示，通过挤压机器(未示出)在箭头C的方向上挤压焊接钢管的纵向端部(其将在稍后变成基端部12b和末端部12c)。更具体地说，焊接钢管的纵向端部被向摆动单元11和上臂13稍后将被连接的那些侧部挤压和压溃。

然后，如图7C所示，通过切割机器(未示出)将如此压溃的基端部12b和末端部12c切割掉，从而使得基端部12b和末端部12c的外周当在侧视图中看时(当在X轴方向上看时)具有弧形形状。在图7C中，切除区域由虚线表示。

接下来，通过冲压机在基端部12b和末端部12c的适当位置形成孔12e，板20可以装配到这些孔12e内。板20被装配到并附装至如此形成的孔12e。因此，获得如图6及其他附图中所示的下臂12。

如图6所示，每个板20都形成为例如圆盘形状。在每个板20的适当位置形成有多个连接孔20a。马达M2和M3利用紧固构件(例如螺栓和螺母，未示出)通过减速器分别连接至板20的连接孔20a。更具体地说，马达M2通过减速器17连接至基端部12b的板20。类似地，马达M3通过减速器连接至末端部12c的板20。

下臂12的基端部12b和末端部12c以上述方式被挤压。此时，如图4中的箭头D所示，基端部12b和末端部12c被挤压成使得其外表面(图4中的左侧表面)稍微倾斜。也就是说，基端部12b和末端部12c被挤压成使得基端部12b和末端部12c的横截面形状略微改变。

图8是沿着图7B中的线VIII-VIII截取的剖面图，示出了被挤压的下臂12。下臂12的基端部12b和末端部12c被以上述方式挤压。因而，如能够从图5和图8的比较中看出的并如图4所示的，下臂12的横截面面积从基端部12b或末端部12c开始逐渐减小。这里使用的术语“横截面面积”是指在图5和图8的横截面中被下臂12的外周包围的部分的面积，即下臂12的内部的面积。

结果，基端部12b和末端部12c能够避免其横截面面积发生急剧变化。这使得可以将基端部12b和末端部12c中产生的应力进行分布。由于基端部12b和末端部12c被挤压而压溃，因此能够使得下臂12的围绕旋转轴线J2和J3的部分紧凑。由于下臂12的基端部12b和末端部12c通过挤压来加工，因此可以通过使用加工硬化来增加疲劳强度。

如图4所示，下臂12通过挤压作业形成为使得供连接马达M2和M3的连接表面12b1和12c1比本体部12a的侧表面12a1更朝向X轴的正向侧(即朝向马达M2和M3)突出。因而，如图2所示，在本体部12a的侧表面12a1附近形成了空间12f。

根据机器人1的姿势，上臂13等可以在下臂12的本体部12a的侧表面12a1附近穿过。在这种情况下，如果上臂13等被允许经过空间12f，则可以防止上臂13等与下臂12干涉。

接下来，将对下臂12的焊接部12d进行描述。焊接部12d具体是指通过焊接产生的焊接痕迹(焊缝)。焊接部12d形成在下臂12的其中应力相对较小的区域中。换言之，焊接部12d形成在下臂12的、不与应力集中所在的区域重叠的区域中。

更具体地说，使用有限元方法可以预先获得应力分布，该应力分布表示由下臂12的围绕旋转轴线J2的旋转运动和下臂12围绕旋转轴线J1的摆动运动产生的应力的大小以及由连接至末端部12c的上臂13等的负荷产生的应力的大小。

例如，如图3中所示，该应力分布表示归因于下臂12的旋转运动或上臂13等的负荷的弯曲应力容易在区域B中或在区域B的周围产生，并且进一步表示归因于下臂12的摆动运动的扭转应力倾向于在区域B2中或在区域B的周围产生。

因而，在根据当前实施方式的下臂12中，焊接部12d形成在与容易产生应力的区域B1和B2间隔开的位置中，即形成在应力相对小的区域中。

这样，将焊接部12d形成在下臂12的根据表示下臂12中产生的应力的大小的预先获得的应力分布所选择的应力减小区域中，例如形成在下臂12的其中应力等于或小于阈值的区域中。具体地说，焊接部12d形成在与旋转轴线J2正交且与下臂12的纵向方向(X轴方向)平行的平面上。更具体地说，焊接部12d形成与旋转轴线J2正交的XZ平面上。这使得可以减轻作用在焊接部12d上的应力。

在上述示例中，焊接部12d形成为沿着图4中所示的下臂12的左端延伸。另选地，焊接部12d可以形成为例如沿着下臂12的、与图4中所示的下臂12的左端相反的右端延伸。此外，在上述示例中，焊接部12d形成在与旋转轴线J2正交的平面上。然而，本公开不限于此。焊接部12d可以形成其中应力相对较小的任何位置。也就是说，焊接部12d可以沿着绘图纸张平面从图3中所示的位置向右或向左偏移，或者可以以指定角倾斜。

如上所述，在第一实施方式中，下臂12被形成为管状形状，从而使得在垂直于纵向方向的方向上截取的横截面具有椭圆形形状。因此可以减轻由机器人1的连杆的运动(例如下臂12的运动等)产生的应力的局部集中。

(第二实施方式)

图9是示出了根据第二实施方式的机器人1的下臂22的类似于图3的侧视图。图10是图9中所示的下臂22的右侧视图。图11是沿着图9中所示的线XI-XI截取的剖面图。在下文中，由相同的附图标记表示与第一实施方式的部件相同的部件，且省略对它们的描述。

现在将重点放在与第一实施方式不同的点上进行描述。在根据第二实施方式的机器人1中，下臂22在构造上与第一实施方式的下臂12不同。

更详细地说，下臂22由多个构件(例如三个构件)构成。更具体地说，下臂22包括本体部22a、基端部(第一端部)22b和末端部(第二端部)22c。

与第一实施方式的本体部12a一样，本体部22a由管状焊接钢管制成。如图11所示，本体部22a具有椭圆形横截面形状。基端部22b和末端部22c也由焊接钢管制造，如稍后所述。焊接钢管的焊接部由附图标记22d1表示。

本体部22a包括颈部节段22a1，该颈部节段22a1形成为使得本体部22a的中间区域的管径小于本体部22a的、供连接基端部22b和末端部22c的端部区域的管径。

基端部22b包括供连接本体部22a的本体连接节段22b1和供连接马达M2的马达连接节段22b2。本体连接节段22b1和马达连接节段22b2被形成为连续地延伸并且通过对具有椭圆形横截面的管状焊接钢管进行加工来制造。

本体连接节段22b1包括开口，本体部22a的端部节段(图9和图10中的本体部22a的下端节段)可以装配在该开口内。本体部22a被插入并装配到本体连接节段22b1的开口内。尽管没有具体示出，但可从图10中认识到，马达连接节段22b2被形成为使得其横截面面积朝向其端部(图10中的下端)逐渐减小。结果，马达连接节段22b2能够避免其横截面面积急剧变化。这使得可以将在马达连接节段22b2中产生的应力分布开。

与第一实施方式的基端部12b一样，马达连接节段22b2具有孔22b3，板20装配并附装至该孔22b3。

末端部22c具有与基端部22b基本相同的形状。因而，基端部22b的本体连接节段22b1、马达连接节段22b2和孔22b3分别对应于末端部22c的本体连接节段22c1、马达连接节段22c2和孔22c3。将不对末端部22c的组成部件进行描述。

基端部22b、末端部22c和本体部22a由焊接钢管制造。然而，基端部22b和末端部22c在焊接钢管材料方面与本体部22a不同。例如，用于制造基端部22b和末端部22c的焊接钢管在抗拉强度方面比用于制造本体部22a的焊接钢管高。这使得可以增加下臂22的存在于旋转轴线J2和J3附近的、容易产生应力的部分的刚性，即可以增加基端部22b和末端部22c的刚性。

如上构造的基端部22b和末端部22c被装配到本体部22a并通过例如电弧焊而被焊接并连接至本体部22a。由焊接产生的焊接痕迹由单点划线表示，并且在图9和图10中由附图标记22d2表示。在下文中，焊接痕迹将被称为“连接焊接部22d2”。

焊接部22d1和连接焊接部22d2形成在下臂22的根据预先获得的应力分布而选择的应力减小区域中。更具体地说，如图9所示，在区域E1中或在该区域E1的周围容易产生例如归因于下臂22的旋转运动或上臂13等的负荷的弯曲应力。归因于下臂22的摆动运动的扭转应力倾向于产生在区域E2中或在该区域E2的周围。弯曲应力和扭转应力由上述应力分布表示。

将图9与图3相比，可以认识到，与第一实施方式的区域B1和B2相比，容易产生弯曲应力的区域E1和倾斜于产生扭转应力的区域E2已经移动成更靠近本体部22a的中央，即颈部节段22a1。

这是因为颈部节段22a1形成在本体部22a中。通过以这种方式使本体部22a局部较薄，而将应力作用区域向本体部22a的中央移动。结果，焊接部22d1和连接焊接部22d2可以形成在与应力容易作用的区域E1和E2间隔开的区域中，即形成在应力相对较小的区域中。这使得可以减轻作用在焊接部22d1和连接焊接部22d2上的应力。因而，可以增加下臂22的刚性。

如上所述，在第二实施方式中，下臂22被构造成包括多个构件，即本体部22a、被焊接并连接至本体部22a的基端部22b和被焊接并连接至本体部22a的末端部22c。因而，可以使得下臂22的各个构件的材料彼此不同。这有助于增加下臂22的刚性。更具体地说，可以增加基端部22b和末端部22c的刚性。其他构造和效果与第一实施方式的保持相同，因此将不再进行描述。

(第三实施方式)

图12是类似于图3的侧视图，示出了根据第三实施方式的机器人1的下臂32。图13是图12中所示的下臂32的右侧视图。图14是沿着图12中的线XIV-XIV截取的剖面图。

现在将重点对与第一实施方式不同的点进行描述。在根据第三实施方式的机器人1中，下臂32在形状方面与第一实施方式的下臂12不同。

更具体地说，下臂32包括本体部32a、基端部32b和末端部32c。当前实施方式的本体部32a、基端部32b和末端部32c分别对应于第一实施方式的本体部12a、基端部12b和末端部12c。

与第一实施方式的下臂12一样，下臂32由单个管状焊接钢管制造。然而，下臂32的横截面具有如图14中所示的带曲线角部的基本矩形形状。在图14中，下臂32的曲线角部区域由附图标记32a1表示。在下文中，下臂32的该曲线角部区域将被称为“角部32a1”。

如上所述，下臂32具有带曲线角部32a1的基本矩形横截面。因而，防止了应力局部集中在这些角部上。也就是说，可以减轻应力集中。

如图14所示的，下臂32的基本矩形横截面的短轴F1与存在于基端部32b侧的旋转轴线J2(即X轴方向)平行。下臂32的基本矩形横截面的长轴F2垂直于旋转轴线J2。在图12至图14中，长轴F2平行于Y轴方向。

下臂32的本体部32a被弯曲成在箭头G的方向上突出，该箭头G的方向即为下臂32的相对于连接至基端部32b的摆动单元11(图12中没有示出)的旋转方向中的一个方向，即旋转轴线J2的旋转方向中的一个方向。尽管在图示示例中本体部32a被弯曲成在箭头G的方向上突出，但本公开不限于此。本体部32a可以被弯曲成在与箭头G的方向相反的方向上突出。也就是说，下臂32优选地被弯曲成在旋转轴线J2的旋转方向中的一个方向上突出。

下臂32的焊接部32d在与本体部32a相同的方向上弯曲以沿着下臂32的纵向方向延伸。也就是说，焊接部32d被弯曲成在箭头G的方向上突出，该箭头G的方向即为下臂32的相对于连接至基端部32b的摆动单元11的旋转方向中的一个方向(即旋转轴线J2的旋转方向中的一个方向)。尽管在图示示例中焊接部32d被弯曲成在箭头G的方向上突出，但本公开不限于此。如果本体部32a被弯曲成在与箭头G的方向相反的方向上突出，则焊接部32d也在与本体部32a相同的方向上弯曲。也就是说，与本体部32a一样，焊接部32d优选弯曲成在旋转轴线J2的旋转方向中的一个方向上突出。

焊接部32d1形成在下臂32的根据预先获得的应力分布所选择的应力减小区域中。更具体地说，如在图12中最佳所示的，在区域H1中或在该区域H1的周围容易产生例如归因于下臂22的旋转运动或上臂13等的负荷的弯曲应力。归因于下臂22的摆动运动的扭转应力倾向于产生在区域E2中或在该区域E2的周围。弯曲应力和扭转应力由上述应力分布表示。

在图12中可以看到，容易产生弯曲的区域H1和倾斜于产生扭转应力的区域位于下臂32的本体部32a的弯曲节段中。通过以这种方式弯曲本体部32a，应力容易在该弯曲节段中产生。结果，焊接部32d可以形成在与容易作用应力的区域H1和H2间隔开的区域中，即应力相对较小的区域中。这使得可以减轻作用在焊接部32d上的应力。因此，可以增加下臂32的刚性。

基端部32b和顶端部32c彼此具有基本相同的形状。更具体地说，基端部32b和末端部32c被形成为使得其连接表面(图13中的右侧)保持平行于下臂32的基本矩形横截面的长边并具有平坦形状，摆动单元11和上臂13连接至所述连接表面。

用于连接马达M2和M3的连接孔33形成在基端部32b和末端部32c的平坦表面的适当位置。马达M2和M3通过未示出的紧固构件而连接至连接孔33。这样，马达M2和M3可以被连接至下臂32，而不用穿过稍早所述的板20。因而，在下臂32中板20变得不必要，这使得可以简化下臂32的构造。

尽管没有具体示出，如在图13中能够看到的，基端部32b和末端部32c被形成为使得其横截面面积朝向其端部(图13中的下端或上端)逐渐减小。结果，基端部32b和末端部32c能够避免在其横截面面积的急剧变化。这使得可以将基端部32b和末端部32c中产生的应力分布开。

如上所述，下臂32的基本矩形横截面的短轴F1与存在于基端部32b侧的旋转轴线J2(即X轴方向)平行。因而，可以增加下臂32的弯曲强度。

更具体地说，当下臂32围绕旋转轴线J2进行旋转运动时，弯曲应力如上所述容易在下臂32的区域H1中或在该区域H1的周围产生。在根据第三实施方式的下臂32中，下臂32的基本矩形横截面的短边(其对由下臂32的围绕旋转轴线J2的旋转运动产生的应力表现出高刚性)位于区域H1中。这使得可以增加下臂32的弯曲强度。

如上所述，在第三实施方式中，下臂32被形成为具有带曲线角部的基本矩形横截面。这防止了应力局部集中在角部上。也就是说，可以减轻应力集中。其他构造和效应保持与第一实施方式相同，因此不再进行描述。

在第三实施方式中，已经描述了这样一个示例，其中，下臂32的基本矩形横截面的四个角部都具有曲线形状。然而，本公开不限于此。

图15是类似于图14的剖面图，示出了根据第三实施方式的机器人1的下臂32的修改示例。如图15所示，该修改示例的下臂32被形成为使得基本矩形横截面的四个角部中的两个具有曲线形状。

即使在这种情况下，同样可以减轻横截面的角部上的应力集中。在图15中所示的修改示例中，基本矩形横截面的四个角部中的两个角部具有曲线形状。另选地，这四个角部中的一个或三个可以具有曲线形状。也就是说，如果该基本矩形横截面的四个角部中的至少一个形成为曲线形状，则下臂32就可以享有上述益处。

在上述实施方式中，通过以下臂12、22或32作为连杆的一个示例进行了描述。然而，本公开不限于此。换言之，连杆可以是进行旋转运动的任何构件(连杆)。例如，该连杆可以是摆动单元11、上臂13或第一至第三腕部单元14、15和16。

在上述实施方式中，已经对其中机器人1是六轴机器人的示例进行了描述。然而，不公开不限于此。可以使用六轴机器人以外的机器人，例如七轴机器人或八轴机器人。此外，还可以使用诸如双臂机器人等之类的其他类型的机器人作为机器人1。

其他效果和修改示例可以由本领域技术人员容易地推得。为此，本公开的宽广方面不限于以上所示和描述的具体公开和代表性实施方式。因而，在不脱离由所附权利要求及其等同物限定的公开的精神和范围的情况下可以以许多形式对本公开进行修改。

Claims (15)

1.一种机器人，该机器人包括：

具有纵向基端的连杆，该基端以可旋转的方式连接至一构件从而围绕垂直于该连杆的纵向方向的旋转轴线旋转，

其中，所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于所述纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状，

其中，所述连杆包括本体部、第一端部和第二端部，所述第一端部焊接并连接至所述本体部的一端，所述第二端部焊接并连接至所述本体部的另一端，并且

其中，所述第一端部和所述第二端部由焊接钢管制造，这些焊接钢管的抗拉强度比制造所述本体部所用的焊接钢管的抗拉强度高。

2.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述本体部包括颈部节段。

3.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述颈部节段被形成为使得位于所述本体部的中间区域中的管径比所述本体部的供连接所述第一端部和所述第二端部的端部区域的管径小。

4.根据权利要求1所述的机器人，其中，所述第一端部和所述第二端部在形状上彼此基本相同，所述第一端部和所述第二端部包括分别供连接所述构件和附加构件的连接表面，这些连接表面保持与所述连杆的基本矩形横截面的长边平行，这些连接表面具有平坦形状，所述连杆具有以可旋转的方式连接至所述附加构件的纵向末端。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的机器人，其中，所述连杆的椭圆形横截面具有与所述旋转轴线平行的短轴。

6.一种连杆，该连杆具有以可旋转的方式连接至一构件的纵向基端，

其中，所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于该连杆的纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状，

其中，所述连杆包括本体部、第一端部和第二端部，所述第一端部焊接并连接至所述本体部的一端，所述第二端部焊接并连接至所述本体部的另一端，并且

其中，所述第一端部和所述第二端部由焊接钢管制造，这些焊接钢管的抗拉强度比制造所述本体部所用的焊接钢管的抗拉强度高。

7.一种机器人，该机器人包括：

具有纵向基端的连杆，该基端以可旋转的方式连接至一构件从而围绕垂直于该连杆的纵向方向的旋转轴线旋转，

其中，所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于所述纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状，

其中，所述连杆包括本体部、第一端部和第二端部，所述第一端部焊接并连接至所述本体部的一端，所述第二端部焊接并连接至所述本体部的另一端，以及

其中，所述本体部包括颈部节段。

8.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述颈部节段被形成为使得位于所述本体部的中间区域中的管径比所述本体部的供连接所述第一端部和所述第二端部的端部区域的管径小。

9.根据权利要求7所述的机器人，其中，所述第一端部和所述第二端部在形状上彼此基本相同，所述第一端部和所述第二端部包括分别供连接所述构件和附加构件的连接表面，这些连接表面保持与所述连杆的基本矩形横截面的长边平行，这些连接表面具有平坦形状，所述连杆具有以可旋转的方式连接至所述附加构件的纵向末端。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的机器人，其中，所述连杆的椭圆形横截面具有与所述旋转轴线平行的短轴。

11.一种连杆，该连杆具有以可旋转的方式连接至一构件的纵向基端，

其中，所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于该连杆的纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状，

其中，所述连杆包括本体部、第一端部和第二端部，所述第一端部焊接并连接至所述本体部的一端，所述第二端部焊接并连接至所述本体部的另一端，以及

其中，所述本体部包括颈部节段。

12.一种机器人，该机器人包括：

具有纵向基端的连杆，该基端以可旋转的方式连接至一构件从而围绕垂直于该连杆的纵向方向的旋转轴线旋转，

其中，所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于所述纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状，

其中，所述连杆由焊接钢管制造，所述焊接钢管包括焊接部，该焊接部形成在所述连杆的根据预先获得的应力分布而选择的应力减小区域中，所述预先获得的应力分布表示在所述连杆中产生的应力的大小，并且

其中，所述连杆被弯曲成相对于所述构件在所述连杆的旋转方向中的一个旋转方向上突出。

13.根据权利要求12所述的机器人，其中，所述焊接部被形成为沿着所述连杆的所述纵向方向延伸，并且被弯曲成相对于所述构件在所述连杆的旋转方向中的一个旋转方向上突出，所述焊接部在与所述连杆的突出方向相同的方向上突出。

14.根据权利要求12或13所述的机器人，其中，所述连杆的椭圆形横截面具有与所述旋转轴线平行的短轴。

15.一种连杆，该连杆具有以可旋转的方式连接至一构件的纵向基端，

其中，所述连杆形成为管状形状，使得该连杆的垂直于该连杆的纵向方向的横截面具有椭圆形形状或带有至少一个曲线角部的基本矩形形状，

其中，所述连杆由焊接钢管制造，所述焊接钢管包括焊接部，该焊接部形成在所述连杆的根据预先获得的应力分布而选择的应力减小区域中，所述预先获得的应力分布表示在所述连杆中产生的应力的大小，以及

其中，所述连杆被弯曲成相对于所述构件在所述连杆的旋转方向中的一个旋转方向上突出。