CN105127982A - 一种快速高精度机器人的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速高精度机器人的机械手，包括底座、腰转座、大臂、臂座、腕关节、关节座、驱动头，所述底座上方设置有腰转座，所述大臂下端活动安装在腰转座上，所述大臂通过臂座与腕关节连接，所述腕关节通过关节座与驱动头连接；所述底座上设置有底座电机，所述底座电机与腰转座驱动连接，所述驱动头前端设置有负载连接法兰。采用谐波减速机和伺服电机驱动，大大提高了机械手的精度，并降低了机械手的声音；然后设置O型的有密封圈进行密封，提高了机械手的防护等级，使机械手能够更加适合恶劣环境，延长了机械手的使用寿命；伺服电机一侧增加深沟球轴承并行，在高速运行中保证了关节的同心和水平度。

Description

一种快速高精度机器人的机械手

技术领域

本发明涉及机械装置，具体涉及一种快速高精度机器人的机械手。

背景技术

机械手是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。在冲压制件的加工过程中，板料的输送和成型产品的取出一般都是由人工完成的，由于人工送料和取件的速度远不及压力机的冲压速度快，严重影响了压力机的工作效率，降低了压力机的产能。此外，采用人工送料和取件时，工人的劳动强度高而且操作危险性较大，若送料、取件时不小心，很容易引发严重工伤事故，采用机器人送料能够解决上述问题。

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，精度和强度不足。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

针对上述问题，本发明旨在提供一种能够快速高精度加工的机械手。

为实现该技术目的，本发明的方案是：一种快速高精度机器人的机械手，包括底座、腰转座、大臂、臂座、腕关节、关节座、驱动头，所述底座上方设置有腰转座，所述大臂下端活动安装在腰转座上，所述大臂通过臂座与腕关节连接，所述腕关节通过关节座与驱动头连接；

所述底座上设置有底座电机，所述底座电机与腰转座驱动连接，所述驱动头前端设置有负载连接法兰。

作为优选，所述大臂下端通过第一电机、第一减速机与腰转座连接，所述第一电机与第一减速之间键连接，所述第一电机一侧还连接有轴承模块；所述大臂上端通过第二电机、第二减速机与臂座连接，所述第二电机与第二减速之间键连接，所述第二电机一侧还连接有轴承模块；

所述腕关节下端设通过垂直设置的第三电机、第三减速机与臂座连接，所述第三电机与第三减速之间键连接，所述第三电机一侧还连接有轴承模块；所述腕关节上端通过第四电机、第四减速机与关节座连接，所述第四电机与第四减速之间键连接，所述第四电机一侧还连接有轴承模块；

所述驱动头内设置有第五电机、第五减速机，所述第五电机与第五减速机之间键连接；

所述底座电机与腰转座之间设置有底座减速机。

作为优选，所述底座电机与腰转座之间通过带轮模块驱动连接，所述第三电机与腕关节通过带轮模块驱动连接，通过带轮模块可以将垂直方向摆动转换成水平方向转动。

作为优选，所述带轮模块包括驱动轮、齿形带、低速管，所述驱动轮设置在低速管下端，所述齿形带一端套在驱动轮上，所述齿形带另一端套在用于提供驱动力的机构上，通过齿形带可以驱动对应模块水平转动。

作为优选，所述轴承模块包括深沟球轴承、单唇旋转轴封、轴承座，所述深沟球轴承外侧设有单唇旋转轴封，所述深沟球轴承和单唇旋转轴封与所述轴承座相连。

作为优选，所述底座电机、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机均为伺服电机。

作为优选，所述底座减速机、第一减速机、第二减速机、第三减速机、第四减速机、第五减速机均为谐波减速机，所述谐波减速机外侧还套有O型的密封环。

本发明的有益效果，采用谐波减速机和伺服电机及驱动，大大提高了机械手的精度，并降低了机械手的声音；然后设置O型的有密封圈进行密封，提高了机械手的防护等级，使机械手能够更加适合恶劣环境，延长了机械手的使用寿命；伺服电机一侧增加深沟球轴承并行，在高速运行中保证了关节的同心和水平度，既能满足高速运行的大扭矩，又能提供稳定的精度。

附图说明

图1为本发明的爆炸结构示意图；

图2为本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明所述的具体实施例为一种快速高精度机器人的机械手，包括底座1、腰转座2、大臂3、臂座4、腕关节5、关节座6、驱动头7，所述底座1上方设置有腰转座2，所述大臂3下端活动安装在腰转座2上，所述大臂3通过臂座4与腕关节5连接，所述腕关节5通过关节座6与驱动头7连接；

所述底座1上设置有底座电机11，所述底座电机11与腰转座驱动21连接，所述驱动头7前端设置有负载连接法兰73。

所述大臂3下端通过第一电机31、第一减速机32与腰转座2连接，所述第一电机31与第一减速32之间键连接，所述第一电机31一侧还连接有轴承模块8；所述大臂3上端通过第二电机33、第二减速机34与臂座4连接，所述第二电机33与第二减速34之间键连接，所述第二电机34一侧还连接有轴承模块8；

所述腕关节5下端设通过垂直设置的第三电机51、第三减速机52与臂座4连接，所述第三电机51与第三减速52之间键连接，所述第三电机51一侧还连接有轴承模块8；所述腕关节5上端通过第四电机53、第四减速机54与关节座6连接，所述第四电机53与第四减速54之间键连接，所述第四电机53一侧还连接有轴承模块8；

所述驱动头7内设置有第五电机71、第五减速机72，所述第五电机71与第五减速机72之间键连接；

所述底座电机11与腰转座2之间设置有底座减速机12。

所述底座电机11与腰转座2之间通过带轮模块9驱动连接，所述第三电机51与腕关节5通过带轮模块9驱动连接，通过带轮模块9可以将垂直方向摆动转换成水平方向转动。

所述带轮模块9包括驱动轮91、齿形带92、低速管93，所述驱动轮91设置在低速管93下端，所述齿形带92一端套在驱动轮91上，所述齿形带92另一端套在用于提供驱动力的机构上，通过齿形带92可以驱动对应模块水平转动。

所述轴承模块8包括深沟球轴承81、单唇旋转轴封82、轴承座83，所述深沟球轴承81外侧设有单唇旋转轴封82，所述深沟球轴承81和单唇旋转轴封82与所述轴承座83相连。

所述底座电机11、第一电机31、第二电机33、第三电机51、第四电机53、第五电机71均为伺服电机。

所述底座减速机12、第一减速机32、第二减速机34、第三减速机52、第四减速机54、第五减速机72均为谐波减速机，所述谐波减速机外侧还套有O型的密封环94。所述伺服电机和谐波减速机为同步轮耦合传动方式。

传统的电机和减速机多采用直接连接方式，若是直接用于底座、腕关节、关节座部分，无疑增加了机器人本体的长度。在底座、腕关节采用中空型的减速机和特制的带轮模块使的减速机和同步轮为一体，从以前的垂直传动改为同步轮和电机轴同步轮为平行传动，减少本体(外壳)的体积和重量，

在大臂和腕关节处采用双臂结构，在电机传动另一侧增加深沟球轴承并行，在高速运行中保证了关节的同心和水平度，运行更平滑和精准。传统大臂和腕关节采用单臂结构，在高速运动旋转时减速机和伺服电机要克服很大的势能和惯力，所以一般选用安全系数较大的大减速机和伺服电机和保证安全余量，无疑增加了减速机尺寸和电机尺寸，我们采用双臂结构等同于在大臂和腕关节同心的另一侧安装了被动的(减速机，实际为高精度深沟球轴承)，分担了2/5的势能和惯力，既可以选用较小的伺服电机和减速机，又能满足高速运行的大扭矩和稳定的精度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同替换和改进，均应包含在本发明技术方案的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种快速高精度机器人的机械手，其特征在于：包括底座、腰转座、大臂、臂座、腕关节、关节座、驱动头，所述底座上方设置有腰转座，所述大臂下端活动安装在腰转座上，所述大臂通过臂座与腕关节连接，所述腕关节通过关节座与驱动头连接；

所述底座上设置有底座电机，所述底座电机与腰转座驱动连接，所述驱动头前端设置有负载连接法兰。

2.根据权利要求1所述的快速高精度机器人的机械手，其特征在于：所述大臂下端通过第一电机、第一减速机与腰转座连接，所述第一电机与第一减速之间键连接，所述第一电机一侧还连接有轴承模块；所述大臂上端通过第二电机、第二减速机与臂座连接，所述第二电机与第二减速之间键连接，所述第二电机一侧还连接有轴承模块；

所述腕关节下端设通过垂直设置的第三电机、第三减速机与臂座连接，所述第三电机与第三减速之间键连接，所述第三电机一侧还连接有轴承模块；所述腕关节上端通过第四电机、第四减速机与关节座连接，所述第四电机与第四减速之间键连接，所述第四电机一侧还连接有轴承模块；

所述驱动头内设置有第五电机、第五减速机，所述第五电机与第五减速机之间键连接；

所述底座电机与腰转座之间设置有底座减速机。

3.根据权利要求2所述的快速高精度机器人的机械手，其特征在于：所述底座电机与腰转座之间通过带轮模块驱动连接，所述第三电机与腕关节通过带轮模块驱动连接，通过带轮模块可以将垂直方向摆动转换成水平方向转动。

4.根据权利要求3所述的快速高精度机器人的机械手，其特征在于：所述带轮模块包括驱动轮、齿形带、低速管，所述驱动轮设置在低速管下端，所述齿形带一端套在驱动轮上，所述齿形带另一端套在用于提供驱动力的机构上，通过齿形带可以驱动对应模块水平转动。

5.根据权利要求2所述的快速高精度机器人的机械手，其特征在于：所述轴承模块包括深沟球轴承、单唇旋转轴封、轴承座，所述深沟球轴承外侧设有单唇旋转轴封，所述深沟球轴承和单唇旋转轴封与所述轴承座相连。

6.根据权利要求2所述的快速高精度机器人的机械手，其特征在于：所述底座电机、第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机均为伺服电机。

7.根据权利要求2所述的快速高精度机器人的机械手，其特征在于：所述底座减速机、第一减速机、第二减速机、第三减速机、第四减速机、第五减速机均为谐波减速机，所述谐波减速机外侧还套有O型的密封环。