CN105108735A - 一种四自由度的工业机器人 - Google Patents

Abstract

一种四自由度的工业机器人，属于机器人领域，为了解决在机械工业中装卸、搬运、装配等作业的自动化实现机械化的问题，本发明提供一种四自由度的工业机器人，包括底座、接线盒、大臂、小臂、机械手、和基座，本发明能实现机械工业中装卸、搬运、装配等作业的自动化机械化。

Description

一种四自由度的工业机器人

技术领域

本发明属于机器人领域，特别涉及一种四自由度的工业机器人。

背景技术

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。在现代工业中，生产过程的机械化、自动化已成为突出的主题。化工等连续性生产过程的自动化已基本得到解决。但在机械工业中，加工、装配等生产是不连续的。专用机床是大批量生产自动化的有效办法；程控机床、数控机床、加工中心等自动化机械是有效地解决多品种小批量生产自动化的重要办法。但除切削加工本身外，还有大量的装卸、搬运、装配等作业，有待于进一步实现机械化。

发明内容

为了解决背景技术中所述的在机械工业中装卸、搬运、装配等作业的自动化实现机械化的问题，本发明提供一种四自由度的工业机器人。

本发明的技术方案为：一种四自由度的工业机器人，包括底座、接线盒、大臂、小臂、、机械手、和基座，底座是整个机器人本体的支撑，底座的下部固定安装工作台面上，底座的上部固定安装有刚性的接线盒，接线盒的上部安装有基座，基座可以绕接线盒上端面的垂线转动，基座远离接线盒一端的侧面安装有大臂，大臂与基座的接触面和基座与接线盒的接触面相互垂直，大臂能绕大臂与基座的接触面的垂线转动，大臂远离基座一端的侧面安装有小臂，大臂与小臂的接触面和大臂与基座的接触面平行。小臂能绕着大臂与小臂的接触面大的垂线转动，小臂远离大臂的一端上安装有机械手，机械手与小臂的接触面平行于大臂与小臂的接触面，机械手能绕机械手与小臂的接触面的垂线转动。

所述的基座上设有驱动基座转动的基座电机，基座可以绕接线盒上端面的垂线转动，基座上设有驱动基座转动的基座电机，基座上设有驱动大臂转动的大臂电机，小臂上与大臂连接的一端上设有驱动小臂转动的小臂电机，机械手上与小臂连接的一端上设有驱动机械手活动的机械手电机，小臂安装有机械手的一端上还设有驱动机械手绕水平轴线转动的小臂前端电机。

所述的底座是由两块“Z”字形实心铸铁组成一个上小下大的“凸”字形，底座的上部两个“Z”字形的伸出部分相互指向对方，底座的下部两个“Z”字形的伸出部分相互背离对方。

所述的接线盒上设有一个引入线出口和一个引出线出口。

所述的机械手包括机械手支座、法兰盘、第一连杆、第二连杆、手指、弹簧、衬垫、圆柱销和机械手电机，机械手支座为“T”字形结构，机械手支座被分为宽的部分和窄的部分两部分，这两部分是连接在一起的一个整体，机械手支座上窄的部分宽30mm，宽的部分宽60mm，宽的部分长20mm到25mm，宽的部分和窄的部分的轴线相互重合。

所述的机械手支座上宽的长方形槽上安装有一个法兰盘，法兰盘有直径大小不同的两部分，大直径部分的直径大小大于25mm，小直径部分的穿过长方形槽的宽度与固定在机械手支座另一面的机械手电机连接，机械手电机驱动法兰盘绕着自己的轴线转动。

所述的在法兰盘大直径部分上直径为20mm的圆上均匀的分布着四个通孔，其中一个通孔通过螺栓与第一连杆的一端活动连接，第一连杆可以绕着通孔的轴线转动；第一连杆远离法兰盘大一端与两个叠加在一起的第二连杆的一端通过圆柱销活动连接，第一连杆和第二连杆可以绕着连接他们的螺栓的轴线转动；圆柱销分别穿过第一连杆和两个叠加在一起的第二连杆插入窄的长方形槽，两个叠加在一起的第二连杆远离第一连杆的一端分别和一个手指的端部通过螺栓活动连接，第二连杆和手指可以绕着连接他们的螺栓的轴线转动；两个手指的中端通过螺栓分别和机械手支座宽的部分上的两个相距46mm的安装孔连接，两个手指可以绕着连接手指和机械手支座的螺栓的轴线转动。

所述的手指远离第二连杆的一端相向内侧设有衬垫。

有一个拉力弹性件分别连接在两个手指上衬垫和连接手指与机械手支座的螺栓之间的位置。

本发明的有益效果为：本发明能实现机械工业中装卸、搬运、装配等作业的自动化机械化。

附图说明

图1为四自由度的工业机器人的正视图；

图2为四自由度的工业机器人的左视图；

图3为机械手的正视图；

图4为机械手的左视图；

图5为机械手支座的正视图；

图6为“Z”字形实心铸铁的正视图；

图7为“Z”字形实心铸铁的俯视图。

其中，1为底座，2为接线盒，3为大臂，4为小臂，5为小臂前端电机，6为机械手，7为小臂电机，8为大臂电机，9为基座电机，13为基座,31为法兰盘，32为第一连杆，33为机械手支座，34为第二连杆，35为手指，36为拉力弹簧，37为衬垫，41为圆柱销，42为机械手电机。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1、图2所示，一种四自由度的工业机器人，包括底座1、接线盒2、大臂3、小臂4、小臂前端电机5、机械手6、小臂电机7、大臂电机8、基座电机9和基座13。其中，底座1是整个机器人本体的支撑。为保证机器人运行的稳定性，由两块“Z”字形实心铸铁组成一个上小下大的“凸”字形的底座1，底座1的上部两个“Z”字形的伸出部分相互指向对方，底座1的下部两个“Z”字形的伸出部分相互背离对方。底座1的两个“Z”字形的伸出部分上都设有安装孔，底座1的下部固定安装工作台面上，底座1的上部固定安装有刚性的接线盒2。所有电机的驱动信号和反馈信号都从接线盒2中出入，接线盒2上设有一个引入线出口和一个引出线出口。接线盒2的上部安装有基座13，基座13可以绕接线盒2上端面的垂线转动，基座13上设有驱动基座13转动的基座电机9。基座13远离接线盒2一端的侧面安装有大臂3，大臂3与基座13的接触面和基座13与接线盒的接触面相互垂直，大臂3能绕大臂3与基座13的接触面的垂线转动，基座13上设有驱动大臂3转动的大臂电机8。大臂3远离基座13一端的侧面安装有小臂4，大臂3与小臂4的接触面和大臂3与基座13的接触面平行。小臂4能绕着大臂3与小臂4的接触面大的垂线转动，小臂4上与大臂3连接的一端上设有驱动小臂4转动的小臂电机7。小臂4远离大臂3的一端上安装有机械手6，机械手6与小臂4的接触面平行于大臂3与小臂4的接触面，机械手6能绕机械手6与小臂4的接触面的垂线转动，机械手6上与小臂4连接的一端上设有驱动机械手6活动的机械手电机42，小臂4安装有机械手6的一端上还设有驱动机械手6绕水平轴线转动的小臂前端电机5。

如图3、图4所示，机械手6包括机械手支座33、法兰盘31、第一连杆32、第二连杆34、手指35、弹簧36、衬垫37、圆柱销41和机械手电机42。其中机械手支座33为“T”字形结构，所以机械手支座33被分为宽的部分和窄的部分两部分，这两部分是连接在一起的一个整体，机械手支座33上窄的部分宽30mm，宽的部分宽60mm，宽的部分长20mm到25mm，宽的部分和窄的部分的轴线相互重合。机械手支座33上设有两个沿轴线布置的宽窄不一的长方形槽和两个在轴线两边对称布置的安装孔，每个长方形槽都在机械手支座33的轴线上且长方形槽窄边的中点在机械手支座33的轴线上，其中宽的长方形槽距离机械手支座33的窄部分的端部的最近距离为12mm，窄的长方形槽距离机械手支座33的宽部分的端部的最近距离为45mm。宽的长方形槽长为40mm，宽为20mm，窄的长方形槽长为35mm，宽为5mm；两个安装孔之间的距离为46mm，安装孔的轴线距离机械手支座33的宽部分的端部的最近距离为10mm。

机械手支座33上宽的长方形槽上安装有一个法兰盘31，法兰盘31有直径大小不同的两部分，大直径部分的直径大小大于25mm，小直径部分的穿过长方形槽的宽度与固定在机械手支座33另一面的机械手电机42连接，机械手电机42驱动法兰盘31绕着自己的轴线转动。在法兰盘31大直径部分上直径为20mm的圆上均匀的分布着4个通孔，其中一个通孔通过螺栓与第一连杆32的一端活动连接，第一连杆32可以绕着通孔的轴线转动。第一连杆32远离法兰盘31大一端与两个叠加在一起的第二连杆34的一端通过圆柱销41活动连接，第一连杆32和第二连杆34可以绕着连接他们的螺栓的轴线转动。圆柱销41分别穿过第一连杆32和两个叠加在一起的第二连杆34插入窄的长方形槽，两个叠加在一起的第二连杆34远离第一连杆32的一端分别和一个手指35的端部通过螺栓活动连接，第二连杆34和手指35可以绕着连接他们的螺栓的轴线转动。两个手指35的中端通过螺栓分别和机械手支座33宽的部分上的两个相距46mm的安装孔连接，两个手指35可以绕着连接手指35和机械手支座33的螺栓的轴线转动。在电动机的驱动下，法兰盘31转动带动第一连杆32移动，第一连杆32带动第二连杆34移动，第二连杆34带动手指绕连接手指35和机械手支座33的螺栓的轴线转动。为了保证机器人在装卸、搬运或装配的作业不划伤被装卸、搬运或装配的物品，在手指35远离第二连杆34的一端相向内侧设有衬垫37。为了增加手指35在闭合时的可靠度和夹紧力，一个拉力弹簧的两端分别连接在两个手指35上衬垫37和连接手指35与机械手支座33的螺栓之间的位置。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种四自由度的工业机器人，包括底座(1)、接线盒(2)、大臂(3)、小臂(4)、机械手(6)、和基座(13)，其特征在于：底座(1)是整个机器人本体的支撑，底座(1)的下部固定安装工作台面上，底座(1)的上部固定安装有刚性的接线盒(2)，接线盒(2)的上部安装有基座(13)，基座(13)可以绕接线盒(2)上端面的垂线转动，基座(13)远离接线盒(2)一端的侧面安装有大臂(3)，大臂(3)与基座(13)的接触面和基座(13)与接线盒的接触面相互垂直，大臂(3)能绕大臂(3)与基座(13)的接触面的垂线转动，大臂(3)远离基座(13)一端的侧面安装有小臂(4)，大臂(3)与小臂(4)的接触面和大臂(3)与基座(13)的接触面平行；小臂(4)能绕着大臂(3)与小臂(4)的接触面大的垂线转动，小臂(4)远离大臂(3)的一端上安装有机械手(6)，机械手(6)与小臂4的接触面平行于大臂(3)与小臂(4)的接触面，机械手(6)能绕机械手(6)与小臂(4)的接触面的垂线转动。

2.根据权利要求1所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的基座(13)上设有驱动基座(13)转动的基座电机(9)，基座(13)可以绕接线盒(2)上端面的垂线转动，基座(13)上设有驱动基座(13)转动的基座电机(9)，基座(13)上设有驱动大臂(3)转动的大臂电机(8)，小臂(4)上与大臂(3)连接的一端上设有驱动小臂(4)转动的小臂电机(7)，机械手(6)上与小臂(4)连接的一端上设有驱动机械手(6)活动的机械手电机(42)，小臂(4)安装有机械手(6)的一端上还设有驱动机械手(6)绕水平轴线转动的小臂前端电机(5)。

3.根据权利要求1所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的底座(1)是由两块“Z”字形实心铸铁组成一个上小下大的“凸”字形，底座(1)的上部两个“Z”字形的伸出部分相互指向对方，底座(1)的下部两个“Z”字形的伸出部分相互背离对方。

4.根据权利要求1所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的接线盒(2)上设有一个引入线出口和一个引出线出口。

5.根据权利要求1所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的机械手(6)包括机械手支座(33)、法兰盘(31)、第一连杆(32)、第二连杆(34)、手指(35)、弹簧(36)、衬垫(37)、圆柱销(41)和机械手电机(42)，机械手支座(33)为“T”字形结构，所以机械手支座(33)被分为宽的部分和窄的部分两部分，这两部分是连接在一起的一个整体，机械手支座(33)上窄的部分宽30mm，宽的部分宽60mm，宽的部分长20mm到25mm，宽的部分和窄的部分的轴线相互重合。

6.根据权利要求5所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的机械手支座(33)上宽的长方形槽上安装有一个法兰盘(31)，法兰盘(31)有直径大小不同的两部分，大直径部分的直径大小大于25mm，小直径部分的穿过长方形槽的宽度与固定在机械手支座(33)另一面的机械手电机(42)连接，机械手电机(42)驱动法兰盘(31)绕着自己的轴线转动。

7.根据权利要求5所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的在法兰盘(31)大直径部分上直径为20mm的圆上均匀的分布着4个通孔，其中一个通孔通过螺栓与第一连杆(32)的一端活动连接，第一连杆(32)可以绕着通孔的轴线转动；第一连杆(32)远离法兰盘(31)大一端与两个叠加在一起的第二连杆(34)的一端通过圆柱销(41)活动连接，第一连杆(32)和第二连杆(34)可以绕着连接他们的螺栓的轴线转动；圆柱销(41)分别穿过第一连杆(32)和两个叠加在一起的第二连杆(34)插入窄的长方形槽，两个叠加在一起的第二连杆(34)远离第一连杆(32)的一端分别和一个手指(35)的端部通过螺栓活动连接，第二连杆(34)和手指(35)可以绕着连接他们的螺栓的轴线转动；两个手指(35)的中端通过螺栓分别和机械手支座(33)宽的部分上的两个相距46mm的安装孔连接，两个手指(35)可以绕着连接手指(35)和机械手支座(33)的螺栓的轴线转动。

8.根据权利要求5所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：所述的手指(35)远离第二连杆(34)的一端相向内侧设有衬垫(37)。

9.根据权利要求5所述的一种四自由度的工业机器人，其特征在于：有一个拉力弹性件分别连接在两个手指(35)上衬垫(37)和连接手指(35)与机械手支座(33)的螺栓之间的位置。