CN105522563A - 多关节机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多关节机器人。该多关节机器人包括线缆(1)、基座(2)、第一旋转曲轴(3)、第一臂(4)、第二旋转曲轴(5)和第二臂(6)，第一旋转曲轴(3)转动连接在基座(2)和第一臂(4)之间，第二旋转曲轴(5)转动连接在第二臂(6)和第一臂(4)之间，基座(2)、第一旋转曲轴(3)、第一臂(4)和第二旋转曲轴(5)均包括中空结构，线缆(1)经基座(2)穿入并经第一旋转曲轴(3)、第一臂(4)后经第二旋转曲轴(5)穿出。根据本发明的多关节机器人，可以解决现有技术中机器人的布线方式不够平稳，影响机器人的使用性能的问题。

Description

多关节机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种多关节机器人。

背景技术

在目前工业领域，包括汽车行业、电子电器行业、工程机械行业等已使用大量工业机器人自动化生产线。工业机器人是集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。

现有技术中公开了一种减速器直接连接传动机械臂的水平多关节机器人，该水平多关节机器人采用机器人机械本体外部走线的方式，通过横跨于小臂和基座之间的波纹管实现走线，但是在机械臂快速运行中，波纹管与其中的电缆线存在严重晃动与振动，该种布线方式不够平稳，而且外部走线的方式影响机器人的整体美观。

发明内容

本发明实施例中提供一种多关节机器人，以解决现有技术中机器人的布线方式不够平稳，影响机器人的使用性能的问题。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种多关节机器人，包括线缆、基座、第一旋转曲轴、第一臂、第二旋转曲轴和第二臂，第一旋转曲轴转动连接在基座和第一臂之间，第二旋转曲轴转动连接在第二臂和第一臂之间，基座、第一旋转曲轴、第一臂和第二旋转曲轴均包括中空结构，线缆经基座穿入并经第一旋转曲轴、第一臂后经第二旋转曲轴穿出。

作为优选，多关节机器人还包括第一减速器和第一驱动机构，第一旋转曲轴通过第一减速器与第一驱动机构驱动连接，第一驱动机构与基座固定连接。

作为优选，第一减速器为谐波减速器，第一减速器的波发生器固定连接在第一驱动机构的输出轴上，第一减速器的刚轮与基座固定连接，第一减速器的柔轮与第一旋转曲轴固定连接。

作为优选，第一驱动机构通过第一连接法兰固定连接在第一减速器的刚轮上，第一驱动机构的输出轴与第一连接法兰之间设置有第一轴套，第一驱动机构的输出轴外端部设置有第一挡圈，波发生器固定连接在第一轴套与第一挡圈之间。

作为优选，基座包括座体、前盖板、后盖板和下盖板，座体、前盖板、后盖板和下盖板围成基座的中空结构，前盖板、后盖板和下盖板可拆卸地连接在座体上，后盖板上设置有引入线缆的引线口，第一减速器和第一驱动机构内置于基座的中空结构内。

作为优选，第一旋转曲轴包括第一连接部、第二连接部和第一连接臂，第一连接部与第一减速器的柔轮固定连接，第二连接部与第一臂固定连接，第一连接臂固定连接在第一连接部和第二连接部之间，第二连接部中空，线缆经第二连接部的中空结构进入第一臂内。

作为优选，第一连接部朝向第一减速器的一端设置有第一定位凸起，第一减速器朝向第一连接部的一端设置有第一定位凹槽，第一定位凸起嵌设在第一定位凹槽内。

作为优选，第二连接部的端部沿周向设置有多个与第一臂相配合的第一连接孔。

作为优选，第二连接部外套设有第二连接法兰，第二连接部通过第一轴承与第二连接法兰之间转动连接，第二连接法兰固定连接在基座上。

作为优选，第一轴承为十字轴交叉滚子轴承或双列角接触球轴承。

作为优选，第一轴承的端部设置有与第二连接法兰相配合对第一轴承进行轴向限位的第一止挡圈。

作为优选，多关节机器人还包括第二减速器和第二驱动机构，第二旋转曲轴通过第二减速器与第二驱动机构驱动连接，第二驱动机构与第二臂固定连接。

作为优选，第二减速器为谐波减速器，第二减速器的波发生器固定连接在第二驱动机构的输出轴上，第二减速器的刚轮与第二臂固定连接，第二减速器的柔轮与第二旋转曲轴固定连接。

作为优选，第二驱动机构通过第三连接法兰固定连接在第二减速器的刚轮上，第二驱动机构的输出轴与第三连接法兰之间设置有第二轴套，第二驱动机构的输出轴外端部设置有第二挡圈，波发生器固定连接在第二轴套与第二挡圈之间。

作为优选，第二旋转曲轴包括第三连接部、第四连接部和第二连接臂，第三连接部与第二减速器的柔轮固定连接，第四连接部与第一臂固定连接，第二连接臂固定连接在第三连接部和第四连接部之间，第四连接部中空，线缆经第四连接部的中空结构后从第二连接臂处引出。

作为优选，第三连接部朝向第二减速器的一端设置有第二定位凸起，第二减速器朝向第三连接部的一端设置有第二定位凹槽，第二定位凸起嵌设在第二定位凹槽内。

作为优选，第四连接部的端部沿周向设置有多个与第一臂相配合的第二连接孔。

作为优选，第四连接部通过第二轴承与第二臂之间转动连接。

作为优选，第二轴承为十字轴交叉滚子轴承或双列角接触球轴承。

作为优选，第二轴承的端部设置有与第二臂相配合对第二轴承进行轴向限位的第二止挡圈。

根据本发明的多关节机器人，包括线缆、基座、第一旋转曲轴、第一臂、第二旋转曲轴和第二臂，第一旋转曲轴转动连接在基座和第一臂之间，第二旋转曲轴转动连接在第二臂和第一臂之间，基座、第一旋转曲轴、第一臂和第二旋转曲轴均包括中空结构，线缆经基座穿入并经第一旋转曲轴、第一臂后经第二旋转曲轴穿出。由于机器人采用了中空的旋转曲轴和腔体结构的机械臂，因此使得机器人的线缆可以在机器人内部走线，避免了将线缆设置在机器人外部而造成的机器人运动受限的问题，而且不会对机械臂的平稳可靠传动带来不利影响，使得机器人的布线方式更加平稳可靠，占用空间更小，不会干涉机器人的动作，也使得机器人的整体外观更显美观。

附图说明

图1是本发明实施例的多关节机器人的立体结构示意图；

图2是本发明实施例的多关节机器人的剖视结构图；

图3是本发明实施例的多关节机器人的基座与第一臂配合的剖视结构图；

图4是本发明实施例的多关节机器人的第二臂与第一臂配合的剖视结构图；

图5是本发明实施例的多关节机器人的第一旋转曲轴的第一轴测图；

图6是本发明实施例的多关节机器人的第一旋转曲轴的第二轴测图。

附图标记说明：

1、线缆；2、基座；3、第一旋转曲轴；4、第一臂；5、第二旋转曲轴；6、第二臂；7、第一减速器；8、第一驱动机构；9、第一连接法兰；10、第一轴套；11、第一挡圈；12、座体；13、前盖板；14、后盖板；15、下盖板；16、引线口；17、第一连接部；18、第二连接部；19、第一连接臂；20、第一定位凸起；21、第一定位凹槽；22、第一连接孔；23、第二连接法兰；24、第一轴承；25、第一止挡圈；26、第二减速器；27、第二驱动机构；28、第二轴套；29、第二挡圈；30、第三连接部；31、第四连接部；32、第二连接臂；33、第二定位凸起；34、第二定位凹槽；35、第二连接孔；36、第二轴承；37、第二止挡圈；38、第三连接法兰。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

请参考图1至图6所示，本发明提供了一种多关节机器人，包括线缆1、基座2、第一旋转曲轴3、第一臂4、第二旋转曲轴5和第二臂6，第一旋转曲轴3转动连接在基座2和第一臂4之间，第二旋转曲轴5转动连接在第二臂6和第一臂4之间，基座2、第一旋转曲轴3、第一臂4和第二旋转曲轴5均包括中空结构，线缆1经基座2穿入并经第一旋转曲轴3、第一臂4后经第二旋转曲轴5穿出。

由于机器人采用了中空的旋转曲轴和腔体结构的机械臂，因此使得机器人的线缆可以在机器人内部走线，避免了将线缆设置在机器人外部而造成的机器人运动受限的问题，而且不会对机械臂的平稳可靠传动带来不利影响，使得机器人的布线方式更加平稳可靠，占用空间更小，不会干涉机器人的动作，也使得机器人的整体外观更显美观。

多关节机器人还包括第一减速器7和第一驱动机构8，第一旋转曲轴3通过第一减速器7与第一驱动机构8驱动连接，第一驱动机构8与基座2固定连接。第一驱动机构8通过第一减速器7与第一旋转曲轴3实现驱动连接，在第一驱动机构8工作时，通过第一减速器7将转动作用力传递至第一旋转曲轴3，然后通过第一旋转曲轴3带动第一臂4转动，实现对第一臂4的转动控制。也可以直接将第一驱动机构8的输出端与第一旋转曲轴3驱动连接，不设置第一减速器7，或者通过其他的传动机构实现第一驱动机构8与第一旋转曲轴3的驱动连接。第一驱动机构8例如为驱动电机。

优选地，第一减速器7为谐波减速器，第一减速器7的波发生器固定连接在第一驱动机构8的输出轴上，第一减速器7的刚轮与基座2固定连接，第一减速器7的柔轮与第一旋转曲轴3固定连接。

谐波减速器是一种由固定的内齿刚轮、柔轮、和使柔轮发生径向变形的波发生器组成，具有高精度、高承载力等优点，和普通减速器相比，由于使用的材料要少50％，其体积及重量至少减少1/3。

第一驱动机构8通过第一连接法兰9固定连接在第一减速器7的刚轮上，第一驱动机构8的输出轴与第一连接法兰9之间设置有第一轴套10，第一驱动机构8的输出轴外端部设置有第一挡圈11，波发生器固定连接在第一轴套10与第一挡圈11之间。

基座2包括座体12、前盖板13、后盖板14和下盖板15，座体12、前盖板13、后盖板14和下盖板15围成基座2的中空结构，前盖板13、后盖板14和下盖板15可拆卸地连接在座体12上，后盖板14上设置有引入线缆1的引线口16，第一减速器7和第一驱动机构8内置于基座2的中空结构内。

前盖板13、后盖板14和下盖板15可拆卸地连接在座体12上，可以方便基座2内零件的安装与拆卸，同时保证了基座2内空间的密封性，降低了基座2的加工难度和加工成本。

在基座2的中空结构内设置有安装平台，第一减速器7固定设置在该安装平台上。

第一旋转曲轴3包括第一连接部17、第二连接部18和第一连接臂19，第一连接部17与第一减速器7的柔轮固定连接，第二连接部18与第一臂4固定连接，第一连接臂19固定连接在第一连接部17和第二连接部18之间，第二连接部18中空，线缆1经第二连接部18的中空结构进入第一臂4内。由于第一旋转曲轴3的第二连接部18中空，因此当线缆经引线口16进入基座2内后，可以方便地经由第二连接部18进入到第一臂4内，实现机器人的内部走线。

第一连接部17朝向第一减速器7的一端设置有第一定位凸起20，第一减速器7朝向第一连接部17的一端设置有第一定位凹槽21，第一定位凸起20嵌设在第一定位凹槽21内。通过第一定位凸起20与第一定位凹槽21之间的定位，可以有效保证第一旋转曲轴3与第一减速器7之间的同轴度，提高机器人工作时的稳定性和精度。第一定位凸起20也可以设置在第一减速器7朝向第一连接部17的一端，此时第一定位凹槽21设置在第一连接部17朝向第一减速器7的一端，此种结构也是可以有效保证第一旋转曲轴3与第一减速器7之间的同轴度，提高机器人工作时的稳定性和精度。

第二连接部18的端部沿周向设置有多个与第一臂4相配合的第一连接孔22。优选地，第一连接孔22为螺纹孔，第二连接部18通过设置在第一连接孔22内的螺钉与第一臂4之间实现固定连接。

第二连接部18外套设有第二连接法兰23，第二连接部18通过第一轴承24与第二连接法兰23之间转动连接，第二连接法兰23固定连接在基座2上。

第一轴承24的端部设置有与第二连接法兰23相配合对第一轴承24进行轴向限位的第一止挡圈25。

第一轴承24为十字轴交叉滚子轴承或双列角接触球轴承。在本实施例中，第一旋转曲轴3与基座2之间通过第二连接法兰23与双列角接触球轴承实现转动连接，第二连接法兰23与基座2固定连接，双列角接触球轴承套装于第一旋转曲轴3的一端，起到增强第一旋转曲轴3在运转中的强度与刚度，双列角接触球轴承的内圈的固定通过第一旋转曲轴3的轴肩与第一臂4的台肩来实现，双列角接触球轴承的外圈的固定通过第二连接法兰23的台肩与第一止挡圈25来实现，第一止挡圈25固定安装于第二连接法兰23上。

多关节机器人还包括第二减速器26和第二驱动机构27，第二旋转曲轴5通过第二减速器26与第二驱动机构27驱动连接，第二驱动机构27与第二臂6固定连接。

第二减速器26为谐波减速器，第二减速器26的波发生器固定连接在第二驱动机构27的输出轴上，第二减速器26的刚轮与第二臂6固定连接，第二减速器26的柔轮与第二旋转曲轴5固定连接。

第二驱动机构27通过第三连接法兰38固定连接在第二减速器26的刚轮上，第二驱动机构27的输出轴与第三连接法兰38之间设置有第二轴套28，第二驱动机构27的输出轴外端部设置有第二挡圈29，波发生器固定连接在第二轴套28与第二挡圈29之间。

第二旋转曲轴5包括第三连接部30、第四连接部31和第二连接臂32，第三连接部30与第二减速器26的柔轮固定连接，第四连接部31与第一臂4固定连接，第二连接臂32固定连接在第三连接部30和第四连接部31之间，第四连接部31中空，线缆1经第四连接部31的中空结构后从第二连接臂32处引出。

第二连接臂32所在位置处设置有与第四连接部31的中空结构连通的过线孔，线缆1在经过第四连接部31之后进入到第二连接臂32所在位置，然后由第二连接臂32上的过线孔伸出机器人外侧。

第三连接部30朝向第二减速器26的一端设置有第二定位凸起33，第二减速器26朝向第三连接部30的一端设置有第二定位凹槽34，第二定位凸起33嵌设在第二定位凹槽34内。第二定位凸起33和第二定位凹槽34配合定位，可以有效保证第二减速器26与第二旋转曲轴5之间的同轴度，进而保证第二臂6运动的可靠性和稳定性，保证第二臂6运动时的精度。

第四连接部31的端部沿周向设置有多个与第一臂4相配合的第二连接孔35。第四连接部31通过第二连接孔35以及设置在第二连接孔35内的连接件与第一臂4之间实现固定连接，该连接件例如为螺栓。

第四连接部31通过第二轴承36与第二臂6之间转动连接。第二轴承36的端部设置有与第二臂6相配合对第二轴承36进行轴向限位的第二止挡圈37。

第二轴承36为十字轴交叉滚子轴承或双列角接触球轴承。

在本实施例中，第二旋转曲轴5与第二臂6之间通过双列角接触球轴承实现转动连接，双列角接触球轴承套装于第二旋转曲轴5的一端，起到增强第二旋转曲轴5在运转中的强度与刚度，双列角接触球轴承的内圈的固定通过第二旋转曲轴5的轴肩与第一臂4的台肩来实现，双列角接触球轴承的外圈的固定通过第二臂6的台肩与第二止挡圈37来实现，第二止挡圈37固定安装于第二臂6上。

当然，以上是本发明的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (20)

1.一种多关节机器人，其特征在于，包括线缆(1)、基座(2)、第一旋转曲轴(3)、第一臂(4)、第二旋转曲轴(5)和第二臂(6)，所述第一旋转曲轴(3)转动连接在所述基座(2)和所述第一臂(4)之间，所述第二旋转曲轴(5)转动连接在所述第二臂(6)和所述第一臂(4)之间，所述基座(2)、第一旋转曲轴(3)、第一臂(4)和第二旋转曲轴(5)均包括中空结构，所述线缆(1)经所述基座(2)穿入并经所述第一旋转曲轴(3)、第一臂(4)后经所述第二旋转曲轴(5)穿出。

2.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，所述多关节机器人还包括第一减速器(7)和第一驱动机构(8)，所述第一旋转曲轴(3)通过所述第一减速器(7)与所述第一驱动机构(8)驱动连接，所述第一驱动机构(8)与所述基座(2)固定连接。

3.根据权利要求2所述的多关节机器人，其特征在于，所述第一减速器(7)为谐波减速器，所述第一减速器(7)的波发生器固定连接在所述第一驱动机构(8)的输出轴上，所述第一减速器(7)的刚轮与所述基座(2)固定连接，所述第一减速器(7)的柔轮与所述第一旋转曲轴(3)固定连接。

4.根据权利要求3所述的多关节机器人，其特征在于，所述第一驱动机构(8)通过第一连接法兰(9)固定连接在所述第一减速器(7)的刚轮上，所述第一驱动机构(8)的输出轴与所述第一连接法兰(9)之间设置有第一轴套(10)，所述第一驱动机构(8)的输出轴外端部设置有第一挡圈(11)，所述波发生器固定连接在所述第一轴套(10)与所述第一挡圈(11)之间。

5.根据权利要求2所述的多关节机器人，其特征在于，所述基座(2)包括座体(12)、前盖板(13)、后盖板(14)和下盖板(15)，所述座体(12)、前盖板(13)、后盖板(14)和下盖板(15)围成所述基座(2)的中空结构，所述前盖板(13)、所述后盖板(14)和所述下盖板(15)可拆卸地连接在所述座体(12)上，所述后盖板(14)上设置有引入所述线缆(1)的引线口(16)，所述第一减速器(7)和第一驱动机构(8)内置于所述基座(2)的中空结构内。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的多关节机器人，其特征在于，所述第一旋转曲轴(3)包括第一连接部(17)、第二连接部(18)和第一连接臂(19)，所述第一连接部(17)与所述第一减速器(7)的柔轮固定连接，所述第二连接部(18)与所述第一臂(4)固定连接，所述第一连接臂(19)固定连接在所述第一连接部(17)和所述第二连接部(18)之间，所述第二连接部(18)中空，所述线缆(1)经所述第二连接部(18)的中空结构进入所述第一臂(4)内。

7.根据权利要求6所述的多关节机器人，其特征在于，所述第一连接部(17)朝向所述第一减速器(7)的一端设置有第一定位凸起(20)，所述第一减速器(7)朝向所述第一连接部(17)的一端设置有第一定位凹槽(21)，所述第一定位凸起(20)嵌设在所述第一定位凹槽(21)内。

8.根据权利要求6所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二连接部(18)的端部沿周向设置有多个与所述第一臂(4)相配合的第一连接孔(22)。

9.根据权利要求6所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二连接部(18)外套设有第二连接法兰(23)，所述第二连接部(18)通过第一轴承(24)与所述第二连接法兰(23)之间转动连接，所述第二连接法兰(23)固定连接在所述基座(2)上。

10.根据权利要求9所述的多关节机器人，其特征在于，所述第一轴承(24)为十字轴交叉滚子轴承或双列角接触球轴承。

11.根据权利要求9所述的多关节机器人，其特征在于，所述第一轴承(24)的端部设置有与所述第二连接法兰(23)相配合对所述第一轴承(24)进行轴向限位的第一止挡圈(25)。

12.根据权利要求1所述的多关节机器人，其特征在于，所述多关节机器人还包括第二减速器(26)和第二驱动机构(27)，所述第二旋转曲轴(5)通过所述第二减速器(26)与所述第二驱动机构(27)驱动连接，所述第二驱动机构(27)与所述第二臂(6)固定连接。

13.根据权利要求12所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二减速器(26)为谐波减速器，所述第二减速器(26)的波发生器固定连接在所述第二驱动机构(27)的输出轴上，所述第二减速器(26)的刚轮与所述第二臂(6)固定连接，所述第二减速器(26)的柔轮与所述第二旋转曲轴(5)固定连接。

14.根据权利要求13所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二驱动机构(27)通过第三连接法兰(38)固定连接在所述第二减速器(26)的刚轮上，所述第二驱动机构(27)的输出轴与所述第三连接法兰(38)之间设置有第二轴套(28)，所述第二驱动机构(27)的输出轴外端部设置有第二挡圈(29)，所述波发生器固定连接在所述第二轴套(28)与所述第二挡圈(29)之间。

15.根据权利要求13或14所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二旋转曲轴(5)包括第三连接部(30)、第四连接部(31)和第二连接臂(32)，所述第三连接部(30)与所述第二减速器(26)的柔轮固定连接，所述第四连接部(31)与所述第一臂(4)固定连接，所述第二连接臂(32)固定连接在所述第三连接部(30)和所述第四连接部(31)之间，所述第四连接部(31)中空，所述线缆(1)经所述第四连接部(31)的中空结构后从所述第二连接臂(32)处引出。

16.根据权利要求15所述的多关节机器人，其特征在于，所述第三连接部(30)朝向所述第二减速器(26)的一端设置有第二定位凸起(33)，所述第二减速器(26)朝向所述第三连接部(30)的一端设置有第二定位凹槽(34)，所述第二定位凸起(33)嵌设在所述第二定位凹槽(34)内。

17.根据权利要求15所述的多关节机器人，其特征在于，所述第四连接部(31)的端部沿周向设置有多个与所述第一臂(4)相配合的第二连接孔(35)。

18.根据权利要求15所述的多关节机器人，其特征在于，所述第四连接部(31)通过第二轴承(36)与所述第二臂(6)之间转动连接。

19.根据权利要求18所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二轴承(36)为十字轴交叉滚子轴承或双列角接触球轴承。

20.根据权利要求18所述的多关节机器人，其特征在于，所述第二轴承(36)的端部设置有与所述第二臂(6)相配合对所述第二轴承(36)进行轴向限位的第二止挡圈(37)。