CN104385260B - 一种四自由度平面关节机器人结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种四自由度平面关节机器人结构，包括底座，在丝杆及丝杆螺帽和导轨副的限位作用下沿Z轴方向上上下运动的升降座；第一机械臂，其以与Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在所述升降座上；Y轴盖子，被安装在第一机械臂上，支承Y轴减速装置一轴和Y轴减速装置二轴，且具有供Y轴伺服电机轴、Y轴减速装置一轴和Y轴减速装置二轴贯穿的通孔；第二机械臂，其以与X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在所述第一机械臂上；作业主轴，其以与Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂上。本发明所提供的四自由度平面关节机器人结构简单、成本低、具有较大的作业空间及较高的作业精度。

Description

一种四自由度平面关节机器人结构

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，特别是涉及一种四自由度平面关节机器人结构。

背景技术

机器人技术是多学科的综合运用，工业机器人是通过机器人关节实现自主运动，在众多类型机器人中，平面关节型机器人体积小、传动原理简单，且在平面内的运动具有较大的柔性，沿升降轴的运动具有很强的刚性，非常适合应用于搬运、焊接和装配等重复性任务，因此在工业生产中得到广泛应用。工业机器人技术还综合了机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、仿生学以及人工智能工程等多门尖端学科。将它和计算机辅助设计系统、计算机辅助制造系统结合在一起应用，是现代制造业自动化的最新发展趋势。

关节机器人，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。关节机器人按照工作性质可分为很多种，比如：搬运机器人，点焊机器人，弧焊机器人，喷漆机器人，激光切割机器人等等。

作为四自由度平面关节型机器人，一般地说，当然期望平面关节型机器人的制造成本低，同时也期望该平面关节型机器人可动范围较大、定位精度较高、结构简单和能够适应空间狭小的使用坏境。而传统的四自由度关节型机器人，结构复杂，其制造成本较高，价格仍是成为制约其在社会中广泛应用的要素。

发明内容

针对上述存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种四自由度平面关节机器人结构，能够使平面关节机器人的可动范围较大、定位精度较高、结构简单和能够适应空间狭小的环境，同时也降低了该平面关节机器人制造成本。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种四自由度平面关节机器人结构，包括:起支承和减震作用的底座；在丝杆及丝杆螺帽和导轨副的限位作用下沿Z轴方向上上下运动的升降座；第一机械臂，其以与Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在所述升降座上；Y轴盖子，被安装在第一机械臂上，支承Y轴减速装置一轴和Y轴减速装置二轴，且具有供Y轴伺服电机轴、Y轴减速装置一轴和Y轴减速装置二轴贯穿的通孔；第二机械臂，其以与X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在所述第一机械臂上；作业主轴，其以与Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂上；R轴盖子，被安装在第二机械臂上，支承作业主轴，且具有供所述作业主轴贯穿的通孔；

所述底座包括竖直平行设置的前竖直板、后竖直板，以及分别连接设置于前竖直板和后竖直板顶部和底部的顶板和底板，所述丝杆的下端与安装在底座轴承固定板中的第一角接触球轴承配合，所述底座轴承固定板固定在底板上，所述丝杆的上端通过联轴器与安装在顶板上的Z轴伺服电机相连接，所述丝杆上段还设置有通过轴承固定板固定在后竖直板内侧上段的第三角接触球轴承，所述升降座与升降座连接板相连接，所述丝杆螺帽通过螺帽固定板与升降座连接板固定连接；所述导轨副包括两竖直固定在轴承固定板和底座轴承固定板之间的导轨以及固定在升降座连接板上且与导轨滑动配合的滑块；

X轴伺服电机与X轴谐波减速器的输入端相连接，且通过第二螺钉固定第一机械臂上，所述X轴谐波减速器的输出端通过第一螺钉与升降座相连接，从而带动第一机械臂以及第一机械臂上的部件绕X轴转动；

Y轴伺服电机固定在Y轴盖子上，所述Y轴盖子安装在第一机械臂上，Y轴伺服电机与Y轴一级主动带轮相连接，Y轴一级主动带轮与设置在Y轴减速装置二轴上的Y轴一级从动带轮通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置二轴上的Y轴二级主动带轮与设置在Y轴减速装置一轴上Y轴二级从动带轮通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置一轴上的Y轴三级主动带轮与设置在关节轴上的三级从动带轮通过同步带驱动连接，从而带动第二机械臂和第二机械臂上的部件绕Y轴转动，所述Y轴减速装置一轴及Y轴减速装置二轴分别通过第一深沟球轴承和第二深沟球轴承平行设置在第一机械臂和Y轴盖子之间；

关节轴下段与装在第一机械臂中的第二角接触球轴承通过轴肩配合，所述关节轴与第二角接触球轴承采用过盈配合，所述第一机械臂上的安装孔与第二角接触球轴承采用过渡配合，所述第一机械臂安装孔的下部有一轴承挡板通过第三螺钉与第一机械臂紧密固定连接，所述第一机械臂安装孔的上部有一轴承套盖与第一机械臂紧密固定连接，所述第二机械臂和Y轴三级从动带轮通过第一平键与关节轴连接，用于传递扭矩，所述关节轴的上部通过第二平键与第二机械臂固定连接，同时关节轴顶端安装有圆螺母，所述Y轴三级从动带轮与第二机械臂之间的关节轴上设置有套筒用于第二机械臂的轴向定位；

所述R轴盖子与第二机械臂固定连接，所述R轴伺服电机通过电机架固定在第二机械臂上，所述作业主轴与分别安装在R轴盖子和第二机械臂中的第三深沟球轴承和第四深沟球轴承相配合，R轴伺服电机与R轴主动带轮驱动连接，R轴主动带轮通过同步带与固连在作业主轴上段的R轴从动带轮驱动连接，从而带动作业主轴和作业主轴上的部件沿R轴转动。

进一步地，所述Y轴三级主动带轮、Y轴二级从动带轮、Y轴二级主动带轮、Y轴三级从动带轮、R轴主动带轮、R轴从动带轮、Y轴一级从动带轮、Y轴一级主动带轮均采用圆弧齿同步带轮，相比较于梯型齿同步带轮和T型同步带轮的方形齿，圆弧齿同步带轮能够满足大功率的传动，其传动功率比梯型齿和T型齿大3—5倍。

进一步地，所述升降座连接板上设置有同步移动的挡板，所述底座的后竖直板上固定有与所述挡板相配合的行程开关，自动限制升降座上下移动时的行程范围，预防过载。

进一步地，所述导轨上对称设置有四个与导轨滑动配合的滑块，大大提高了升降座和升降座上其它部件上下运动的平稳性，同时也提高了平面关节机器人的定位精度。

进一步地，所述X轴谐波减速器的减速比为50:1；所述Y轴一级主动带轮和Y轴一级从动带轮的减速比为4:1，Y轴二级主动带轮和Y轴二级从动带轮的减速比为3:1，Y轴三级主动带轮和Y轴三级从动带轮的减速比为4:1；所述R轴从动带轮和R轴主动带轮的减速比为4:1。

进一步地，所述丝杆和丝杆螺帽的螺纹之间设置有滚珠，形成滚珠丝杆副，滚珠丝杠副是利用滚珠运动，所以启动力矩极小，不会出现滑动运动那样的爬行现象，能保证实现精确的微进给。

进一步地，所述第二机械臂上设置有用于安装及调节电机架与作业主轴相对位置的长圆通孔，方便通过移动电机架来调节同步带的张紧度。

进一步地，所述Y轴盖子侧面设置有长圆通孔，所述Y轴盖子内侧设置有通过螺栓固定在长圆通孔上的同步带靠轮，所述同步带靠轮包括靠轮架、固定在靠轮架上的靠轮轴、内圈固定在靠轮轴且外圈设置有弹性挡圈的靠轮轴承，通过移动同步带靠轮，可方便实现对各个同步带轮的张紧度调节，杜绝安装过程中的松弛现象以及在运动过程中产生的振动和噪声。

进一步地，所述Y轴三级从动带轮、R轴从动带轮、Y轴一级从动带轮、Y轴二级从动带轮上均设置有用于减少自重的若干圆形通孔，以减小第一机械臂和第二机械臂的转动惯量以及R轴伺服电机和Y轴伺服电机的功率大小。

相比现有技术，本发明具有如下优点：

采用谐波减速器作为其减速装置，同时又能作为支撑元件，传动链结构紧凑简单，符合发展趋势，采用同步带轮减速的形式，有利于零部件的安排，电机能安放在靠近关节处，减少机械臂的惯量；

作为四自由度平面关节机器人的一种，本发明中的四自由度平面关节机器人将上下运动的升降环节设计在底座部分，大大减小了升降座、第一机械臂和第二机械臂的转动惯量，提高了平面关节机器人的稳定性和定位精度；

本发明中Y轴伺服电机和R轴伺服电机的传动装置环节均采用同步带轮减速的形式，因本发明中的轻载平面关节机器人面对的作业对象是半导体材料，由于其重量很小，需要的转动力矩很小，所以对于R轴伺服电机的减速装置环节采用一级同步带轮减速装置即可。对于Y轴伺服电机的减速装置环节而言，由于第二机械臂和第二机械臂上的其它部件的总重量较大，需要的转动力矩也较大，所以Y轴伺服电机的减速装置环节采用三级同步带轮减速的形式，减速比可达48:1，满足第二机械臂和第二机械臂上的其它部件的转矩需求。

附图说明

图1是本发明实施方式所涉及的同步带减速平面关节机器人的剖视示意图。

图2是本发明实施方式所涉及的同步带减速平面关节机器人的俯视示意图。

图3是本发明实施方式所涉及的同步带减速平面关节机器人的立体示意图。

图4本发明实施方式所涉及的同步带减速平面关节机器人的底座及其内部结构的爆炸示意图。

图5是本发明同步带减速平面关节机器人的同步带靠轮结构示意图。

图6是本发明同步带减速平面关节机器人机械臂的可动范围状态的状态示意图。

图中：1.丝杆螺帽；2.第一角接触球轴承；3.底座；4.底座轴承固定板；5.螺帽固定板；6.丝杆；7.升降座连接板；8.第一螺钉；9.升降座；10.X轴谐波减速器；11.第二螺钉；12.Y轴三级主动带轮；13.第一深沟球轴承；14.第一机械臂；15.第二深沟球轴承；16.第三螺钉；17.轴承套盖；18.第二角接触球轴承；19.轴承挡板；20.关节轴；21.第一平键；22.Y轴三级从动带轮；23.第二机械臂；24.第四深沟球轴承；25.作业主轴；26.R轴盖子；27.R轴从动带轮；28.第三深沟球轴承；29.R轴主动带轮；30.电机架；31.R轴伺服电机；32.套筒；33.第二平键；34.Y轴一级从动带轮；35.Y轴二级主动带轮；36.Y轴减速装置二轴；37.Y轴盖子；38.Y轴减速装置一轴；39.Y轴二级从动带轮；40.Y轴一级主动带轮；41.Y轴伺服电机；42.X轴伺服电机；43.轴承固定板；44.联轴器；45.第三角接触球轴承；46.Z轴伺服电机；47-顶板；48-前竖直板；49-后竖直板；50.滑块；51.导轨；52.挡板；53.行程开关；54.底板。

55.靠轮架；56.靠轮轴；57.靠轮轴承；58.弹性挡圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。

如图1至图4所示，一种四自由度平面关节机器人结构，包括:起支承和减震作用的底座3；在丝杆6及丝杆螺帽1和导轨副的限位作用下沿Z轴方向上上下运动的升降座9；第一机械臂14，其以与Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在所述升降座9上；Y轴盖子37，被安装在第一机械臂14上，支承Y轴减速装置一轴38和Y轴减速装置二轴36，且具有供Y轴伺服电机轴、Y轴减速装置一轴38和Y轴减速装置二轴36贯穿的通孔；第二机械臂23，其以与X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在所述第一机械臂14上；作业主轴25，其以与Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂23上；R轴盖子26，被安装在第二机械臂23上，支承作业主轴25，且具有供所述作业主轴25贯穿的通孔；

所述底座3包括竖直平行设置的前竖直板48、后竖直板49，以及分别连接设置于前竖直板48和后竖直板49顶部和底部的顶板47和底板54，所述丝杆6的下端与安装在底座轴承固定板4中的第一角接触球轴承2配合，所述底座轴承固定板4固定在底板54上，所述丝杆6的上端通过联轴器44与安装在顶板47上的Z轴伺服电机46相连接，所述丝杆6上段还设置有通过轴承固定板43固定在后竖直板49内侧上段的第三角接触球轴承45，所述升降座9与升降座连接板7相连接，所述丝杆螺帽1通过螺帽固定板5与升降座连接板7固定连接，所述丝杆6和丝杆螺帽1的螺纹之间设置有滚珠，形成滚珠丝杆副，以减少启动力矩，防止出现滑动运动那样的爬行现象，保证实现精确的微进给，所述导轨副包括两竖直固定在轴承固定板43和底座轴承固定板4之间的导轨51以及固定在升降座连接板7上且与导轨51滑动配合的滑块50所述滑块50一共四个，每根导轨51上两个，对称分布，提高上下运动的平稳性，定位精度。

同时，所述升降座连接板7上设置有同步移动的挡板52，所述底座3的后竖直板49上固定有与所述挡板52相配合的行程开关53，能在升降座下降至预定位置时自动停止，防止Z轴伺服电机46过载损坏。

X轴伺服电机42与X轴谐波减速器10的输入端相连接，且通过第二螺钉11固定第一机械臂14上，所述X轴谐波减速器10的输出端通过第一螺钉8与升降座9相连接，从而带动第一机械臂14以及第一机械臂14上的部件绕X轴转动；

Y轴伺服电机41固定在Y轴盖子37上，所述Y轴盖子37安装在第一机械臂14上，Y轴伺服电机41与Y轴一级主动带轮40相连接，Y轴一级主动带轮40与设置在Y轴减速装置二轴36上的Y轴一级从动带轮34通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置二轴36上的Y轴二级主动带轮35与设置在Y轴减速装置一轴38上Y轴二级从动带轮39通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置一轴38上的Y轴三级主动带轮12与设置在关节轴20上的三级从动带轮22通过同步带驱动连接，从而带动第二机械臂23和第二机械臂23上的部件绕Y轴转动，所述Y轴减速装置一轴38及Y轴减速装置二轴36分别通过第一深沟球轴承13和第二深沟球轴承15平行设置在第一机械臂14和Y轴盖子37之间；

关节轴20下段与装在第一机械臂14中的第二角接触球轴承18通过轴肩配合，所述关节轴20与第二角接触球轴承18采用过盈配合，所述第一机械臂14上的安装孔与第二角接触球轴承18采用过渡配合，所述第一机械臂安装孔的下部有一轴承挡板19通过第三螺钉16与第一机械臂14紧密固定连接，所述第一机械臂14安装孔的上部有一轴承套盖17与第一机械臂14紧密固定连接，所述第二机械臂23和Y轴三级从动带轮22通过第一平键21与关节轴20连接，用于传递扭矩，所述关节轴20的上部通过第二平键33与第二机械臂23固定连接，同时关节轴20顶端安装有圆螺母，所述Y轴三级从动带轮22与第二机械臂23之间的关节轴20上设置有套筒32用于第二机械臂23的轴向定位；

所述R轴盖子26与第二机械臂23固定连接，所述R轴伺服电机31通过电机架30固定在第二机械臂23上，所述作业主轴25与分别安装在R轴盖子26和第二机械臂23中的第三深沟球轴承28和第四深沟球轴承24相配合，R轴伺服电机31与R轴主动带轮29驱动连接，R轴主动带轮29通过同步带与固连在作业主轴25上段的R轴从动带轮27驱动连接，从而带动作业主轴25和作业主轴25上的部件沿R轴转动。

所述Y轴三级主动带轮12、Y轴二级从动带轮39、Y轴二级主动带轮35、Y轴三级从动带轮22、R轴主动带轮29、R轴从动带轮27、Y轴一级从动带轮34、Y轴一级主动带轮40均采用圆弧齿同步带轮。

所述X轴谐波减速器10的减速比为50:1；所述Y轴一级主动带轮40和Y轴一级从动带轮34的减速比为4:1，Y轴二级主动带轮35和Y轴二级从动带轮39的减速比为3:1，Y轴三级主动带轮12和Y轴三级从动带轮22的减速比为4:1；所述R轴从动带轮27和R轴主动带轮29的减速比为4:1。

所述第二机械臂23上设置有用于安装及调节电机架30与作业主轴25相对位置的长圆通孔。

所述Y轴盖子37侧面设置有长圆通孔，所述Y轴盖子37内侧设置有通过螺栓固定在长圆通孔上的同步带靠轮，所述同步带靠轮包括靠轮架55、固定在靠轮架55上的靠轮轴56、内圈固定在靠轮轴56上且外圈设置有弹性挡圈58的靠轮轴承57。

所述Y轴三级从动带轮22、R轴从动带轮27、Y轴一级从动带轮34、Y轴二级从动带轮39上均设置有用于减少自重的若干圆形通孔，以减小第一机械臂14和第二机械臂23的转动惯量以及R轴伺服电机31和Y轴伺服电机41的功率大小。

本实施例的同步带传动是由一根内周表面设有等间距齿形的环行带及具有相应吻合的轮所组成。它综合了带传动、链传动和齿轮传动各自的优点。转动时，通过带齿与轮的齿槽相啮合来传递动力。传输用同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，传动平稳，能吸振，噪音小，传动比范围大。

同步带轮采用的是圆弧齿同步带轮，圆弧齿同步带轮是因为其齿形具有圆弧的特点，区别于梯型齿同步带轮和T型同步带轮的方形齿，圆弧齿同步带轮，能够满足大功率的传动，其传动功率比梯型齿和T型齿大3-5倍。

所述X轴关节部分采用的是X轴谐波减速器10，主要由波发生器、柔性齿轮和刚性齿轮三个基本构件组组成，是一种靠波发生器使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮传递运动和动力的齿轮传动。X轴谐波减速器10的上部与第一机械臂14通过螺钉紧密固定连接，X轴谐波减速器10的下部与升降座9通过螺钉紧密固定连接，X轴伺服电机42的输出轴带动X轴谐波减速器10的输入端运动，从而带动第一机械臂14和第一机械臂14上的其它部件绕X轴在一定范围内转动。

Z轴伺服电机46的输出轴通过联轴器44带动丝杆6转动，丝杆通过与丝杆螺帽1的滚珠配合将丝杆6的旋转运动转换为丝杆螺帽1的上下直线运动，从而带动升降座连接板7、升降座9和升降座9上的其它部件沿Z轴上下运动。

所述关节轴20通过轴承和第二角接触球轴承18安装在第一机械臂14右端通孔中，所述轴承挡板19通过螺钉与第一机械臂14紧密固定连接，用于第二角接触球轴承18的轴向定位，所述轴承套盖17与第一机械臂14联接，用于第二角接触球轴承18的轴向定位，所述Y轴三级从动带轮22与关节轴20通过第一平键21联接，所述第一机械臂14通过第二平键33安装在关节轴20上，所述关节轴20的上段安装有两个圆螺母，用于第一机械臂14的轴向定位。从而使Y轴三级从动带轮22带动关节轴20以及关节轴20上的其它部件绕Y轴在一定范围内转动。

所述Y轴伺服电机41带动Y轴一级主动带轮40转动，Y轴一级主动带轮40带动Y轴一级从动带轮34和Y轴二级主动带轮35转动，Y轴二级主动带轮35带动Y轴二级从动带轮39和Y轴三级主动带轮12转动，Y轴三级主动带轮12带动Y轴三级从动带轮22和关节轴20绕Y轴为转动中心转动。

所述R轴伺服电机31将转动速度和扭矩传递给R轴主动带轮29，R轴主动带轮29通过同步带将转动速度和扭矩传递给R轴从动带轮27，带动作业主轴25绕R轴转动。

参考图5所示，针对同步带轮和同步带在安装过程中的松弛现象以及在运动过程中产生振动和噪声的特点，本发明采用了一种用于张紧作用的同步带靠轮，同步带靠轮通过螺栓安装在Y轴盖子37上的长圆通孔中，当移动同步带靠轮压紧两个同步带轮之间的同步带时，拧紧螺栓上的螺母使同步带靠轮固定在Y轴盖子37的长圆通孔上的某一位置。

本实施例的第二机械臂23上也设置有用于固定电机架30长圆通孔，当沿着长圆通孔移动电机架30时，R轴主动带轮29也随之移动，当R轴主动带轮和R轴从动带轮27处于合适的相对位置时，拧紧螺栓上的螺母使电机架30固定在第二机械臂23的长圆通孔上的某一位置即可。

如图1至3所示，第一机械臂14为长圆形的连杆，在第一机械臂14上表面的左侧区域加工出有一定深度的圆形凹槽，用于与X轴伺服电机42的固定，在第一机械臂14下表面的左侧区域加工出有一定深度的圆形凹槽，用于与X轴谐波减速器10的固定，在第一机械臂14上表面的右侧区域加工出有通孔的圆形凹槽，用于与关节轴20的固定和定位；第二机械臂23也为长圆形的连杆，在第二机械臂23上表面的左侧区域加工出有通孔的圆形凹槽，用于关节轴20的固定和传递一定的转矩和速度给第二机械臂23，在第二机械臂23下表面的右侧区域加工出有通孔的圆形凹槽，用于作业主轴25的固定。第一机械臂14和第二机械臂23长度方向上大小相等，是仿生学的经验应用，这样关节机器人的运动更加灵活。

参考图6所示，在本发明的同步带减速平面关节机器人中，当第二机械臂23的臂向第一机械臂14的臂长方向靠拢呈一直线时，即为机械臂臂长和第二机械臂臂长之差，该平面关节型机器人的回转半径最小;当第一机械臂14的臂和第二机械臂23的臂伸长呈一直线时，即为第一机械臂14臂长和第二机械臂23臂长之和，该平面关节型机器人的回转半径最大。

本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种四自由度平面关节机器人结构，其特征在于，包括:起支承和减震作用的底座（3）；在丝杆（6）及丝杆螺帽(1)和导轨副的限位作用下沿Z轴方向上上下运动的升降座（9）；第一机械臂（14），其以与Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在所述升降座（9）上；Y轴盖子（37），被安装在第一机械臂（14）上，支承Y轴减速装置一轴（38）和Y轴减速装置二轴（36），且具有供Y轴伺服电机轴、Y轴减速装置一轴（38）和Y轴减速装置二轴（36）贯穿的通孔；第二机械臂（23），其以与X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在所述第一机械臂（14）上；作业主轴（25），其以与Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂（23）上；R轴盖子（26），被安装在第二机械臂（23）上，支承作业主轴（25)，且具有供所述作业主轴(25)贯穿的通孔；

所述底座（3）包括竖直平行设置的前竖直板（48）、后竖直板（49），以及分别连接设置于前竖直板（48）和后竖直板（49）顶部和底部的顶板（47）和底板（54），所述丝杆（6）的下端与安装在底座轴承固定板（4）中的第一角接触球轴承（2）配合，所述底座轴承固定板（4）固定在底板（54）上，所述丝杆（6）的上端通过联轴器（44）与安装在顶板（47）上的Z轴伺服电机（46）相连接，所述丝杆（6）上段还设置有通过轴承固定板（43）固定在后竖直板（49）内侧上段的第三角接触球轴承（45），所述升降座（9）与升降座连接板（7）相连接，所述丝杆螺帽（1）通过螺帽固定板（5）与升降座连接板（7）固定连接；所述导轨副包括两竖直固定在轴承固定板（43）和底座轴承固定板（4）之间的导轨（51）以及固定在升降座连接板（7）上且与导轨（51）滑动配合的滑块（50）；

X轴伺服电机（42）与X轴谐波减速器（10）的输入端相连接，且通过第二螺钉（11）固定第一机械臂（14）上，所述X轴谐波减速器（10）的输出端通过第一螺钉（8）与升降座（9）相连接，从而带动第一机械臂（14）以及第一机械臂（14）上的部件绕X轴转动；

Y轴伺服电机（41）固定在Y轴盖子（37）上，所述Y轴盖子（37）安装在第一机械臂（14）上，Y轴伺服电机（41）与Y轴一级主动带轮（40）相连接，Y轴一级主动带轮（40）与设置在Y轴减速装置二轴（36）上的Y轴一级从动带轮（34）通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置二轴（36）上的Y轴二级主动带轮（35）与设置在Y轴减速装置一轴（38）上Y轴二级从动带轮（39）通过同步带驱动连接，设置在Y轴减速装置一轴（38）上的Y轴三级主动带轮（12）与设置在关节轴(20)上的三级从动带轮（22）通过同步带驱动连接，从而带动第二机械臂（23）和第二机械臂（23）上的部件绕Y轴转动，所述Y轴减速装置一轴（38）及Y轴减速装置二轴（36）分别通过第一深沟球轴承（13）和第二深沟球轴承（15）平行设置在第一机械臂（14）和Y轴盖子（37）之间；

关节轴（20）下段与装在第一机械臂（14）中的第二角接触球轴承（18）通过轴肩配合，所述关节轴（20）与第二角接触球轴承（18）采用过盈配合，所述第一机械臂（14）上的安装孔与第二角接触球轴承（18）采用过渡配合，所述第一机械臂安装孔的下部有一轴承挡板（19）通过第三螺钉（16）与第一机械臂（14）紧密固定连接，所述第一机械臂（14）安装孔的上部有一轴承套盖（17）与第一机械臂（14）紧密固定连接，所述第二机械臂（23）和Y轴三级从动带轮（22）通过第一平键（21）与关节轴（20）连接，用于传递扭矩，所述关节轴（20）的上部通过第二平键(33)与第二机械臂（23）固定连接，同时关节轴（20）顶端安装有圆螺母，所述Y轴三级从动带轮（22）与第二机械臂（23）之间的关节轴（20）上设置有套筒32用于第二机械臂（23）的轴向定位；

所述R轴盖子（26）与第二机械臂（23）固定连接，所述R轴伺服电机（31）通过电机架30固定在第二机械臂（23）上，所述作业主轴（25）与分别安装在R轴盖子（26）和第二机械臂（23）中的第三深沟球轴承(28)和第四深沟球轴承(24)相配合，R轴伺服电机（31）与R轴主动带轮（29）驱动连接，R轴主动带轮（29）通过同步带与固连在作业主轴（25）上段的R轴从动带轮（27）驱动连接，从而带动作业主轴（25）和作业主轴（25）上的部件沿R轴转动。

2.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述Y轴三级主动带轮（12）、Y轴二级从动带轮（39）、Y轴二级主动带轮（35）、Y轴三级从动带轮（22）、R轴主动带轮（29）、R轴从动带轮（27）、Y轴一级从动带轮（34）、Y轴一级主动带轮（40）均采用圆弧齿同步带轮。

3.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述升降座连接板（7）上设置有同步移动的挡板（52），所述底座（3）的后竖直板（49）上固定有与所述挡板（52）相配合的行程开关（53）。

4.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述X轴谐波减速器(10)的减速比为50:1；所述Y轴一级主动带轮（40）和Y轴一级从动带轮（34）的减速比为4:1，Y轴二级主动带轮（35）和Y轴二级从动带轮（39）的减速比为3:1，Y轴三级主动带轮（12）和Y轴三级从动带轮（22）的减速比为4:1；所述R轴从动带轮（27）和R轴主动带轮（29）的减速比为4:1。

5.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述导轨（51）上对称设置有四个与导轨（51）滑动配合的滑块（50）。

6.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述丝杆（6）和丝杆螺帽（1）的螺纹之间设置有滚珠，形成滚珠丝杆副。

7.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述第二机械臂（23）上设置有用于安装及调节电机架（30）与作业主轴（25）相对位置的长圆通孔。

8.根据权利要求1或7所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述Y轴盖子（37）侧面设置有长圆通孔，所述Y轴盖子（37）内侧设置有通过螺栓固定在长圆通孔上的同步带靠轮，所述同步带靠轮包括靠轮架（55）、固定在靠轮架（55）上的靠轮轴（56）、内圈固定在靠轮轴（56）上且外圈设置有弹性挡圈（58）的靠轮轴承（57）。

9.根据权利要求1所述的四自由度平面关节机器人结构，其特征在于：所述Y轴三级从动带轮（22）、R轴从动带轮（27）、Y轴一级从动带轮（34）、Y轴二级从动带轮（39）上均设置有用于减少自重的若干圆形通孔。