CN104708623A - 一种平衡力矩可调节的机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种平衡力矩可调节的机器人，包括主轴、第一臂、第二臂、以及用于调节平衡力矩的双向滑块动力模组和与其配合使用且位于第一臂下方的力矩平衡重锤。通过加设双向滑块动力模组后，在第二臂伸展的同时，力矩平衡重锤与主轴的中心力矩也相应的加长，在不改变力矩平衡重锤的重量的前提下，可保持两端力矩平衡，从而减少对动力功率的输出，已达到节能减排的目的。将第一臂与第二臂以及其各自的拉杆首尾相互铰接，并各组形成平行四边形的铰接结构，进而保证机器人在运行过程中始终能够保证抓手抓取的工件处于水平状态，提高了工件拿取的稳定性，且无需像传统机器人那样设置专门的用于驱动工件水平的动力驱动装置。
Description
技术领域
本发明涉及工业机器人技术领域，具体地是涉及一种平衡力矩可调节的机器人。
背景技术
工业机器人作为一种可以代替人做某些单调、频繁和重复的长时间作业，或是危险、恶劣环境下的作业，其应用己经越来越广泛，随着社会的发展，要求工业机器人具有更高的搬运能力，对于搬运能力，不仅要求其臂的动作要高速，还要有高的稳定性。
但是现有技术中的机器人，尤其是那种有多个手臂组合的机器人在搬运工装的过程中，端部手臂在伸展的同时其抓手距离主轴中心力矩变长，其底部配重容易失衡，致使机器人抓手等处出现不稳的现象，不仅影响抓取和搬运的精度，同时也可能造成对工装的伤害。
因此，本发明的发明人亟需构思一种新技术以改善其问题。
发明内容
本发明旨在提供一种在保证抓取和搬运精度的前提下其平衡力矩可调节的机器人。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种平衡力矩可调节的机器人，包括底座，所述底座上设置有水平可转动的主轴，所述主轴的一端设置有驱动所述主轴转动的主轴伺服电机，所述主轴的另一端连接有相互铰接的第一臂和第二臂，所述主轴伺服电机通过驱动所述主轴转动进而带动所述第一臂和所述第二臂绕着所述主轴的周向摆动，所述第一臂上设有用于调节平衡力矩的双向滑块动力模组和与所述双向动力模组配合使用且位于所述第一臂下方的力矩平衡重锤，所述双向滑块动力模组包括设置于所述第一臂本体内部的双向动力模组座，其中所述双向动力模组座上设有第一同步调节滑块、第一同步调节丝杆、同步齿轮组、驱动机构、第二同步调节滑块、第二同步调节丝杆；所述驱动机构的输出轴固定有所述同步齿轮组，所述同步齿轮组上端与所述第二同步调节丝杆连接，下端与所述第一同步调节丝杆连接，所述驱动机构通过同步齿轮组带动所述第一同步调节丝杆和所述第二同步调节丝杆在纵向上运动；所述力矩平衡重锤与所述第一同步调节滑块连接；所述第一臂和所述第二臂的手臂中部通过第二连杆进行联动连接，所述第二连杆与所述第二同步调节滑块连接。
进一步地，所述第一臂的一侧设置有用于协助所述第一臂摆动的两个第一拉杆，两个所述第一拉杆与所述第一臂形成平行四边形的铰接结构，两个所述第一拉杆之间也形成平行四边形的铰接结构。
所述第二臂的一端与所述第一臂的远离所述主轴的一端铰接，所述第二臂的另一端与第三臂铰接，所述第二臂的一侧设置有用于协助所述第二臂摆动的两个第二拉杆，两个所述第二拉杆分别铰接在两个所述第一拉杆的端部，两个所述第二拉杆形成铰接的平行四边形结构，两个所述第二拉杆与所述第二臂之间也形成铰接的平行四边形结构。
进一步地，所述第一臂与所述主轴之间设置有推动组件，所述推动组件包括一端铰接在所述第一臂上，另一端铰接在滑块上的第一连杆，所述滑块设置在动力模组支撑板的导向轨道内，所述滑块由第一臂动力模组驱动沿着所述主轴的轴线方向做线性往复运动。
进一步地，所述第三臂通过二三臂连接机构与所述第二臂连接，所述第三臂的向所述第二拉杆一侧通过第三臂万向联轴器与所述第二拉杆的端部铰接连接；所述第三臂的远离所述第二拉杆的一端依次通过所述二三臂连接机构、抓手连接头后与抓手固定连接。
进一步地，所述二三臂连接机构包括第三臂座，所述第三臂座上设有横向旋转轴承、纵向旋转轴承以及用于包覆所述横向旋转轴承和所述纵向旋转轴承的轴承盖，所述轴承盖通过紧固螺母固定。
进一步地，所述第一臂与两个所述第一拉杆之间形成T字形结构布置，两个所述第一拉杆对称设置在所述第一臂两侧，所述第二臂与两个所述第二拉杆之间也形成T字形结构布置，两个所述第二拉杆对称设置在所述第二臂两侧。
进一步地，所述主轴由垂直设置在所述底座上的前支撑板和后支撑板支撑，所述前支撑板和所述后支撑板平行间隔设置，所述力矩平衡重锤设置在两个所述墙板的中间。
进一步地，所述前支撑板上设有用于支撑所述第一拉杆的拉杆支撑杆，所述第一拉杆与所述拉杆支撑杆的底部铰接点与所述第一臂的底部铰接点位于同一水平线上。
进一步地，两个所述第二拉杆分别通过第二臂万向联轴器铰接在两个所述第一拉杆的端部，所述第一臂与所述第一拉杆之间通过中心支撑轴连接。
进一步地，所述主轴伺服电机与所述主轴之间设置有主轴减速器，所述主轴伺服电机和所述主轴减速器均固定在所述后支撑板上。
采用上述技术方案，本发明至少包括如下有益效果：
1.本发明所述的平衡力矩可调节的机器人，通过加设所述双向滑块动力模组后，在第二臂伸展的同时，力矩平衡重锤与主轴的中心力矩也相应的加长，在不改变力矩平衡重锤的重量的前提下，可保持两端力矩平衡，从而减少对动力功率的输出，已达到节能减排的目的。
2.本发明所述的平衡力矩可调节的机器人，将第一臂与第二臂以及其各自的拉杆首尾相互铰接，并各组形成平行四边形的铰接结构，进而保证机器人在运行过程中始终能够保证抓手抓取的工件处于水平状态，提高了工件拿取的稳定性，且无需像传统机器人那样设置专门的用于驱动工件水平的动力驱动装置，因此能够节约能源，且整体结构简单，造价较低。
附图说明
图1为本发明所述的平衡力矩可调节的机器人的主视图；
图2为本发明所述的平衡力矩可调节的机器人的侧视图；
图3为本发明所述的平衡力矩可调节的机器人将工件送入设备内时的主视状态图；
图4为本发明所述的平衡力矩可调节的机器人将工件送入设备内时的侧视状态图；
图5为本发明所述的双向滑块动力模组的结构示意图；
图6为本发明所述的二三臂连接机构的结构示意图；
图7为图6的A-A向视图。
其中：1.后支撑板，2.主轴伺服电机,3.主轴减速器,4.主轴，5.动力模组支撑板，6.第一臂动力模组，7.第一连杆，8.双向滑块动力模组，81.双向动力模组座，82.第一同步调节滑块，83.第一同步调节丝杆，84.同步齿轮组，85.驱动机构，86.第二同步调节滑块，87.第二同步调节丝杆，88.联接紧固件，9.第二连杆，10.二三臂连接机构，101.横向旋转轴承，102.纵向旋转轴承，103.轴承盖，104.紧固螺母，11.第三臂座，12.第三臂，13.抓手连接头，14.第三臂万向联轴器，15.第二拉杆，16.第二臂，17.第二臂万向联轴器，18.中心支撑轴，19.第一拉杆，20.第一臂，21.前支撑板，22.拉杆支撑杆，23.力矩平衡重锤。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,图中箭头方向为相应部件的转动方向。
如图1至图7所示，为符合本发明的一种平衡力矩可调节的机器人，包括底座，所述底座上设置有水平可转动的主轴4，所述主轴4的一端设置有驱动所述主轴4转动的主轴伺服电机2，所述主轴4的另一端连接有相互铰接的第一臂20和第二臂16，所述主轴伺服电机2通过驱动所述主轴4转动进而带动所述第一臂20和所述第二臂16绕着所述主轴4的周向摆动，所述第一臂20上设有用于调节平衡力矩的双向滑块动力模组8和与所述双向动力模组配合使用且位于所述第一臂20下方的力矩平衡重锤23，所述双向滑块动力模组8包括设置于所述第一臂20本体内部的双向动力模组座81，其中所述双向动力模组座81上设有第一同步调节滑块82、第一同步调节丝杆83、同步齿轮组84、驱动机构85、第二同步调节滑块86、第二同步调节丝杆87；所述驱动机构85的输出轴固定有所述同步齿轮组84，所述同步齿轮组84上端与所述第二同步调节丝杆87连接，下端与所述第一同步调节丝杆83连接，所述驱动机构85通过同步齿轮组84带动所述第一同步调节丝杆83和所述第二同步调节丝杆87在纵向上运动；所述力矩平衡重锤23与所述第一同步调节滑块82连接；所述第一臂20和所述第二臂16的手臂中部通过第二连杆9进行联动连接，所述第二连杆9与所述第二同步调节滑块86连接。如图3和图4所示，在第二臂16伸展的同时，力矩平衡重锤23在所述双向动力模组的带动下随着所述第一臂20运动，使得其与主轴4的中心力矩也相应的加长，故其可以在不改变力矩平衡重锤23的重量的前提下，保持两端力矩平衡，从而减少对动力功率的输出，达到节能减排的目的。
优选地，所述力矩平衡重锤23通过联接紧固件88与所述第一同步调节滑块82连接，所述驱动机构85为带有减速器的伺服电机。由于其为本领域技术人员的常规技术手段，故此处不再赘述。
在本实施例中，如图1和图2所示，所述第一臂20的一侧设置有用于协助所述第一臂20摆动的两个第一拉杆19，两个所述第一拉杆19与所述第一臂20形成平行四边形的铰接结构，两个所述第一拉杆19之间也形成平行四边形的铰接结构。
所述第二臂16的一端与所述第一臂20的远离所述主轴4的一端铰接，所述第二臂16的另一端与第三臂12铰接，所述第二臂16的一侧设置有用于协助所述第二臂16摆动的两个第二拉杆15，两个所述第二拉杆15分别铰接在两个所述第一拉杆19的端部，两个所述第二拉杆15形成铰接的平行四边形结构，两个所述第二拉杆15与所述第二臂16之间也形成铰接的平行四边形结构。
本实施例中，将第一臂20与第二臂16以及其各自的拉杆首尾相互铰接，并各组形成平行四边形的铰接结构，进而保证机器人在运行过程中始终能够保证抓手抓取的工件处于水平状态，提高了工件拿取的稳定性，且无需像传统机器人那样设置专门的用于驱动工件水平的动力驱动装置，因此能够节约能源，且整体结构简单，造价较低。
在本实施例中，所述第一臂20与所述主轴4之间设置有推动组件，所述推动组件包括一端铰接在所述第一臂20上，另一端铰接在滑块上的第一连杆7，所述滑块设置在动力模组支撑板5的导向轨道内，所述滑块由第一臂动力模组6驱动沿着所述主轴4的轴线方向做线性往复运动。所述第一臂动力模组6优选为伺服电机。
在本实施例中，所述第三臂12通过二三臂连接机构10与所述第二臂16连接，所述第三臂12的向所述第二拉杆15一侧通过第三臂万向联轴器14与所述第二拉杆15的端部铰接连接；所述第三臂12的远离所述第二拉杆15的一端依次通过所述二三臂连接机构10、抓手连接头13后与抓手固定连接。
在本实施例中，所述二三臂连接机构10包括第三臂座11，所述第三臂座11上设有横向旋转轴承101、纵向旋转轴承102以及用于包覆所述横向旋转轴承101和所述纵向旋转轴承102的轴承盖103，所述轴承盖103通过紧固螺母104固定。
在本实施例中，所述第一臂20与两个所述第一拉杆19之间形成T字形结构布置，两个所述第一拉杆19对称设置在所述第一臂20两侧，所述第二臂16与两个所述第二拉杆15之间也形成T字形结构布置，两个所述第二拉杆15对称设置在所述第二臂16两侧。
在本实施例中，所述主轴4由垂直设置在所述底座上的前支撑板21和后支撑板1支撑，所述前支撑板21和所述后支撑板1平行间隔设置，所述力矩平衡重锤23设置在两个所述墙板的中间。
在本实施例中，所述前支撑板21上设有用于支撑所述第一拉杆19的拉杆支撑杆22，所述第一拉杆19与所述拉杆支撑杆22的底部铰接点与所述第一臂20的底部铰接点位于同一水平线上。这种设置方式既便于安装，同时也便于保证抓手运动的平稳性能。
在本实施例中，两个所述第二拉杆15分别通过第二臂万向联轴器17铰接在两个所述第一拉杆19的端部，所述第一臂20与所述第一拉杆19之间通过中心支撑轴18连接。
在本实施例中，所述主轴伺服电机2与所述主轴4之间设置有主轴减速器3，所述主轴伺服电机2和所述主轴减速器3均固定在所述后支撑板1上。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的任何等同变化，均应仍处于本发明的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：包括底座，所述底座上设置有水平可转动的主轴，所述主轴的一端设置有驱动所述主轴转动的主轴伺服电机，所述主轴的另一端连接有相互铰接的第一臂和第二臂，所述主轴伺服电机通过驱动所述主轴转动进而带动所述第一臂和所述第二臂绕着所述主轴的周向摆动，所述第一臂上设有用于调节平衡力矩的双向滑块动力模组和与所述双向动力模组配合使用且位于所述第一臂下方的力矩平衡重锤，所述双向滑块动力模组包括设置于所述第一臂本体内部的双向动力模组座，其中所述双向动力模组座上设有第一同步调节滑块、第一同步调节丝杆、同步齿轮组、驱动机构、第二同步调节滑块、第二同步调节丝杆；所述驱动机构的输出轴固定有所述同步齿轮组，所述同步齿轮组上端与所述第二同步调节丝杆连接，下端与所述第一同步调节丝杆连接，所述驱动机构通过同步齿轮组带动所述第一同步调节丝杆和所述第二同步调节丝杆在纵向上运动；所述力矩平衡重锤与所述第一同步调节滑块连接；所述第一臂和所述第二臂的手臂中部通过第二连杆进行联动连接，所述第二连杆与所述第二同步调节滑块连接。
2.如权利要求1所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述第一臂的一侧设置有用于协助所述第一臂摆动的两个第一拉杆，两个所述第一拉杆与所述第一臂形成平行四边形的铰接结构，两个所述第一拉杆之间也形成平行四边形的铰接结构；
所述第二臂的一端与所述第一臂的远离所述主轴的一端铰接，所述第二臂的另一端与第三臂铰接，所述第二臂的一侧设置有用于协助所述第二臂摆动的两个第二拉杆，两个所述第二拉杆分别铰接在两个所述第一拉杆的端部，两个所述第二拉杆形成铰接的平行四边形结构，两个所述第二拉杆与所述第二臂之间也形成铰接的平行四边形结构。
3.如权利要求2所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述第一臂与所述主轴之间设置有推动组件，所述推动组件包括一端铰接在所述第一臂上，另一端铰接在滑块上的第一连杆，所述滑块设置在动力模组支撑板的导向轨道内，所述滑块由第一臂动力模组驱动沿着所述主轴的轴线方向做线性往复运动。
4.如权利要求2或3所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述第三臂通过二三臂连接机构与所述第二臂连接，所述第三臂的向所述第二拉杆一侧通过第三臂万向联轴器与所述第二拉杆的端部铰接连接；所述第三臂的远离所述第二拉杆的一端依次通过所述二三臂连接机构、抓手连接头后与抓手固定连接。
5.如权利要求4所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述二三臂连接机构包括第三臂座，所述第三臂座上设有横向旋转轴承、纵向旋转轴承以及用于包覆所述横向旋转轴承和所述纵向旋转轴承的轴承盖，所述轴承盖通过紧固螺母固定。
6.如权利要求2-5任一所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述第一臂与两个所述第一拉杆之间形成T字形结构布置，两个所述第一拉杆对称设置在所述第一臂两侧，所述第二臂与两个所述第二拉杆之间也形成T字形结构布置，两个所述第二拉杆对称设置在所述第二臂两侧。
7.如权利要求1-6任一所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述主轴由垂直设置在所述底座上的前支撑板和后支撑板支撑，所述前支撑板和所述后支撑板平行间隔设置，所述力矩平衡重锤设置在两个所述墙板的中间。
8.如权利要求7所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述前支撑板上设有用于支撑所述第一拉杆的拉杆支撑杆，所述第一拉杆与所述拉杆支撑杆的底部铰接点与所述第一臂的底部铰接点位于同一水平线上。
9.如权利要求2-8任一所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：两个所述第二拉杆分别通过第二臂万向联轴器铰接在两个所述第一拉杆的端部，所述第一臂与所述第一拉杆之间通过中心支撑轴连接。
10.如权利要求7-9任一所述的平衡力矩可调节的机器人，其特征在于：所述主轴伺服电机与所述主轴之间设置有主轴减速器，所述主轴伺服电机和所述主轴减速器均固定在所述后支撑板上。
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