CN105479456A - 一种可移动四轴机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可移动四轴机器人，属于工业机器人应用技术领域。该机器人包括固定底座、导轨、滑块、次摆线齿条、滚轮、机器人安装底座、第一驱动装置、第二驱动装置、第三驱动装置、第四驱动装置、大臂、末端安装座及抓手安装法兰；本发明采用串联结构来实现机器人的多功能，有效地解决了某些应用场合该机器人功能不足的问题，并且采用了次摆线齿条与滚销的传动装置，使该机器人能够完成某些需要移动的场合。该机器人末端可以安装不同类型的抓手以完成不同类型物品的抓取，另外该机器人结构简单，刚度以及稳定性好并且制作简单、安装调试方便，机构制造成本较低。

Description

一种可移动四轴机器人
技术领域：
本发明属于工业机器人应用技术领域，具体涉及一种可移动四轴机器人。
背景技术：
轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装，特别是在物料搬运、机床上下料等这种重复、枯燥、危险性尤为突出工作中，为了减轻人类劳动强度，提高工作效率，在作业工序中往往需要在空间中安置重复性工作的作业机械人，而采用传统码垛机器人则显得没必要，或制造成本太高，或控制起来太复杂，如传统的SCARA机器人由于其自身因素，其小臂上安装了三个电机和一个滚珠丝杠，这样就限制了其作用范围，串联式的五轴机器人制造成本太高。然而，在平动并联机器人机构中，采用动平台上的执行器通过传动轴与机架上的电机相连的方法缩小了机构的工作空间范围，限制了末端执行器加速度的提高，使得位置和姿态精度难以保证。目前国内大多数机器人都不具备移动的特点，尺寸都很大，很笨重导致制造成本高，组装起来很麻烦，搬运时候很不方便，而且很多工业应用场合需要机器人末端姿态的改变。而且目前在应用的齿条传动主要有直齿齿条和斜齿齿条，分别与渐开线直齿圆柱齿轮和渐开线斜齿圆柱齿轮配对使用，直齿条在与齿轮啮合时有冲击、重合度小、传动不平稳，斜齿齿条在与齿轮啮合时重合度与颤动平稳性得倒改善，但是存在轴向力，这两种齿轮齿条传动时只有1到2个齿接触，且存在齿侧间隙，有传动噪声，传动精度低。
发明内容：
本发明为了克服上述现状中的不足，提供了一种可移动四轴机器人。该机器人结构简单，安装方便，功能可以完成很多工业场合需求，可以应用于多种工业场合。
本发明所提供的一种可移动四轴机器人包括固定底座3、导轨5、滑块1、次摆线齿条4、滚轮14、机器人安装底座6、大臂8、大臂端盖2、末端安装座12、抓手安装法兰13、第一驱动装置7、第二驱动装置9、第三驱动装置10及第四驱动装置11；所述第一驱动装置7包括伺服电机，所述第二驱动装置9及所述第三驱动装置10包括伺服电机和谐波减速机，所述第四驱动装置11包括伺服电机和行星减速机；所述导轨5、滑块1、次摆线齿条4、滚轮14、机器人安装底座6及所述第一驱动装置7组成了机器人的移动模块；所述第一驱动装置7的伺服电机通过螺钉固定在所述机器人安装底座6上，所述第一驱动装置7的伺服电机的输出轴通过键与所述滚轮14连接传动，所述滚轮14垂直安装在所述第一驱动装置7的正下方，通过螺钉与垫片将所述滚轮14与所述第一驱动装置7的伺服电机作轴向固定；所述次摆线齿条4通过螺钉固定在所述固定底座3上；所述机器人安装底座6与所述滑块1通过螺钉安装连接，所述滑块1安装在所述导轨5上；所述导轨5通过螺钉安装在所述固定底座3上；所述移动模块通过所述第一驱动装置7驱动，通过所述滚轮14上的滚销19与所述次摆线齿条4的配合传动以及所述滑块1与所述导轨10的配合传动来完成整个机器人的移动。
所述第二驱动装置9的谐波减速机的一端通过螺钉与所述机器人安装底座6连接作为固定端，所述第二驱动装置9的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂8上作为输出端；大臂端盖2通过螺钉固定在所述大臂8上；所述第三驱动装置10的谐波减速机的一端通过螺钉固定在所述末端安装座12上作为输出端，所述第三驱动装置10的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂8上作为固定端，所述第三驱动装置10通过螺钉固定在大臂8上并且通过键与谐波减速机传动作为输入端；所述第四驱动装置11的行星减速机通过螺钉固定在末端安装座12上，所述第四驱动装置11的行星减速机的输出轴通过胀紧套与所述抓手安装法兰13连接。
所述滚轮14包括第一承载板15、滚销19、第二承载板16、滚针轴承18及锁紧螺母17；所述滚销19两端通过所述滚针轴承18安装在所述第一承载板15和第二承载板16上，所述滚销19两端通过所述锁紧螺母17锁紧，所述滚销19与所述次摆线齿条4配合传动，用于完成整个机器人的移动。
本发明所提供的可移动四轴机器人结构简单，搭建安装过程简单轻便，同时较好地保持了机构的惯性小，高速度高加速度，高定位精度和重复定位精度的特点。该机器人具有四个自由度，若在末端加一个抓手即为五个自由度满足一般工业的生产基本要求；该可移动四轴机器人结构紧凑而且坚固，占用空间小，运行稳定。
本发明具有以下技术特点：
(1)本发明的机器人运动均由不同的伺服电机、减速机驱动，机器人末端可以扩展，加个抓手，用气动驱动；
(2)本发明通过四个电机驱动，带动末端可以达到不同的位姿，从而满足不同的工业需求；
(3)本发明机构紧凑，工作空间大，自身占用空间小；
(4)本发明转动关节容易密封，轴承摩擦小，惯性小，动作灵活，可靠性高；
(5)本发明的移动模块采用滚轮与次摆线齿条的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的新型直线传动机构。该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的大臂剖视结构示意图；
图3是本发明的末端剖视结构示意图；
图4是本发明的移动模块剖视结构示意图；
图中：1:滑块；2:大臂端盖；3:固定底座；4:次摆线齿条；5:导轨；6:机器人安装底座；7:第一驱动装置；8:大臂；9:第二驱动装置；10:第三驱动装置；11:第四驱动装置；12:末端安装座；13:抓手安装法兰；14:滚轮；15:第一承载板；16:第二承载板；17：锁紧螺母；18：滚针轴承；19：滚销。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4所示，本发明一种可移动四轴机器人包括固定底座3、导轨5、滑块1、次摆线齿条4、滚轮14、机器人安装底座6、大臂8、大臂端盖2、末端安装座12、抓手安装法兰13、第一驱动装置7、第二驱动装置9、第三驱动装置10、第四驱动装置11；所述的第一驱动装置7包括伺服电机和滚轮14；所述的第二驱动装置9、第三驱动装置10、第四驱动装置11均由伺服电机和谐波减速机组成；所述的第五驱动装置7由伺服电机和行星减速机组成。根据权利要求1所述的一种可移动四轴机器人，所述的导轨5、滑块1、次摆线齿条4、滚轮14、机器人安装底座6、第一驱动装置7组成了机器人的移动模块。
如图1、图2、图3、图4所示，第一驱动装置7包括伺服电机和滚轮14，伺服电机通过螺钉固定在机器人安装底座6上，伺服电机的输出轴通过键与滚轮14连接传动，滚轮14通过螺钉与垫片将滚轮14与伺服电机作轴向固定；次摆线齿条4通过螺钉固定在固定底座3上；机器人安装底座6与滑块1通过螺钉连接安装，导轨5通过螺钉安装在固定底座3上；所述的移动模块通过第一驱动装置7驱动，通过滚销19与次摆线齿条4的配合传动以及滑块1与导轨10的配合传动来完成整个机器人的移动。机器人安装底座6通过螺钉与谐波减速机一端连接作为固定端，谐波减速机的另一端通过螺钉固定在大臂8上作为输出端，第二驱动装置9通过螺钉固定在大臂8上并且与谐波减速机通过键传动作为输入端。大臂端盖2通过螺钉固定在大臂8上。末端安装座12通过螺钉固定在谐波减速机的一端作为输出端，谐波减速机的另一端通过螺钉固定在大臂8上作为固定端，第三驱动装置10通过螺钉固定在大臂8上并且通过键与谐波减速机传动作为输入端。第四驱动装置11通过螺钉与行星减速机连接，行星减速机通过螺钉固定在末端安装座12上，行星减速机的输出轴通过胀紧套连接到抓手安装法兰13上。该机器人移动模块采用滚轮14与次摆线齿条4的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的新型直线传动机构。该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。滚轮14由第一承载板15、滚销19、第二承载板16、滚针轴承18、锁紧螺母17组成，滚销19两端通过滚针轴承18安装在第一承载板15和第二承载板16上，两端通过锁紧螺母17锁紧。所述的滚销19与次摆线齿条4配合传动，从而达到移动的效果。通过驱动第二驱动装置9来驱动大臂8的转动，通过第三驱动装置10来驱动末端安装座12的转动，通过第四驱动装置11来驱动抓手安装法兰13的转动。所述的移动模块采用滚轮14与次摆线齿条4的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的新型直线传动机构。该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。
如图1、图4所示，本发明的移动模块采用滚轮与次摆线齿条的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的新型直线传动机构。该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。所述滚轮14包括第一承载板15、滚销19、第二承载板16、滚针轴承18及锁紧螺母17组成，滚销19两端通过滚针轴承18安装在第一承载板15和第二承载板16上，两端通过锁紧螺母17锁紧。所述的滚销19与次摆线齿条4配合传动，从而达到移动的效果。
如图1、图3所示，抓手安装法兰13安装末端执行器，为整个手臂末端提供一个自由度，一般由气动驱动气缸完成。当然，在具体实施时，采用其它任意一种可实现相同运动功能的结构形式作为驱动方式都是可以的。
以上示意性地对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施实例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种可移动四轴机器人，其特征在于该机器人包括固定底座(3)、导轨(5)、滑块(1)、次摆线齿条(4)、滚轮(14)、机器人安装底座(6)、大臂(8)、大臂端盖(2)、末端安装座(12)、抓手安装法兰(13)、第一驱动装置(7)、第二驱动装置(9)、第三驱动装置(10)及第四驱动装置(11)；所述第一驱动装置(7)包括伺服电机，所述第二驱动装置(9)及所述第三驱动装置(10)包括伺服电机和谐波减速机，所述第四驱动装置(11)包括伺服电机和行星减速机；所述导轨(5)、滑块(1)、次摆线齿条(4)、滚轮(14)、机器人安装底座(6)及所述第一驱动装置(7)组成了机器人的移动模块；所述第一驱动装置(7)的伺服电机通过螺钉固定在所述机器人安装底座(6)上，所述第一驱动装置(7)的伺服电机的输出轴通过键与所述滚轮(14)连接传动，所述滚轮(14)垂直安装在所述第一驱动装置(7)的正下方，通过螺钉与垫片将所述滚轮(14)与所述第一驱动装置(7)的伺服电机作轴向固定；所述次摆线齿条(4)通过螺钉固定在所述固定底座(3)上；所述机器人安装底座(6)与所述滑块(1)通过螺钉安装连接，所述滑块(1)安装在所述导轨(5)上；所述导轨(5)通过螺钉安装在所述固定底座(3)上；所述移动模块通过所述第一驱动装置(7)驱动，通过所述滚轮(14)上的滚销(19)与所述次摆线齿条(4)的配合传动以及所述滑块(1)与所述导轨(10)的配合传动来完成整个机器人的移动；所述第二驱动装置(9)的谐波减速机的一端通过螺钉与所述机器人安装底座(6)连接作为固定端，所述第二驱动装置(9)的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂(8)上作为输出端；大臂端盖(2)通过螺钉固定在所述大臂(8)上；所述第三驱动装置(10)的谐波减速机的一端通过螺钉固定在所述末端安装座(12)上作为输出端，所述第三驱动装置(10)的谐波减速机的另一端通过螺钉固定在所述大臂(8)上作为固定端，所述第三驱动装置(10)通过螺钉固定在大臂(8)上并且通过键与谐波减速机传动作为输入端；所述第四驱动装置(11)的行星减速机通过螺钉固定在末端安装座(12)上，所述第四驱动装置(11)的行星减速机的输出轴通过胀紧套与所述抓手安装法兰(13)连接。
2.根据权利要求1所述的一种可移动四轴机器人，其特征在于所述滚轮(14)包括第一承载板(15)、滚销(19)、第二承载板(16)、滚针轴承(18)及锁紧螺母(17)；所述滚销(19)两端通过所述滚针轴承(18)安装在所述第一承载板(15)和第二承载板(16)上，所述滚销(19)两端通过所述锁紧螺母(17)锁紧，所述滚销(19)与所述次摆线齿条(4)配合传动，用于完成整个机器人的移动。
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