CN105881523B - 一种轻型六轴通用机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轻型六轴通用机器人，包括底座体、枢接在底座体上的腰转部件、枢接在腰转部件上的大臂、枢接在大臂上的轴座、安装在轴座上的小臂，腰转部件绕底座体转动。所述腰转部件包括驱动大臂旋转的驱动机构；驱动机构包括连接轴、第一驱动单元、第二驱动单元；所述第一驱动单元和第二驱动单元均包括卷轴、与卷轴固定的棘轮、驱动棘轮旋转的扳手；第一驱动单元的卷轴与第二驱动单元的卷轴及连接轴同轴设置且固定联接，连接轴与大臂固定连接；第一驱动单元的棘轮与第二驱动单元的棘轮反向设置。上述第一驱动单元驱动大臂顺时针旋转，第二驱动单元驱动大臂逆时针旋转，棘轮单向旋转的特性使大臂转动的稳定性得到提高。

Description

一种轻型六轴通用机器人
技术领域：
本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种轻型六轴通用机器人。
背景技术：
申请号为CN201210566463.5的发明专利申请公开了一种轻型六轴通用机器人，包括底座体、腰转部件、大臂、轴座、小臂，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动。上述轻型六轴通用机器人中，第二轴驱动电机的转轴固定连接大臂齿轮减速器的输入轴，大臂齿轮减速器的输出轴固定在大臂上；即，大臂绕腰转部件转动是通过配合使用的电机和齿轮减速器完成的。
发明内容：
本发明所解决的技术问题：轻型六轴通用机器人中，大臂绕腰转部件转动由配合使用的电机和齿轮减速器完成，由于齿轮传动无自锁功能，因此，大臂绕腰转部件转动存在不稳定性。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种轻型六轴通用机器人，包括底座体、枢接在底座体上的腰转部件、枢接在腰转部件上的大臂、枢接在大臂上的轴座、安装在轴座上的小臂，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动，轴座绕大臂转动；所述腰转部件包括壳体、安装在壳体内的驱动机构；所述驱动机构包括连接轴、第一驱动单元、第二驱动单元；所述第一驱动单元和第二驱动单元均包括固定在壳体内的底座、枢接在底座上的卷轴、固定安装在卷轴两端的棘轮、枢接在卷轴上的扳手、驱动扳手摆动的曲柄摇杆机构；所述底座上设有第一弹性卡片、驱使第一弹性卡片脱离与棘轮接触的第一驱动装置，所述扳手上设有第二弹性卡片、驱使第二弹性卡片脱离与棘轮接触的第二驱动装置；当曲柄摇杆机构驱动扳手围绕卷轴来回摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮的齿中，并驱动棘轮旋转，棘轮再驱动卷轴旋转，第一弹性卡片卡入棘轮的齿中以防止棘轮回转；所述第一驱动单元的卷轴与第二驱动单元的卷轴及连接轴同轴设置且固定联接，连接轴与大臂固定连接；所述第一驱动单元的棘轮与第二驱动单元的棘轮反向设置。
按上述技术方案，本发明所述一种轻型六轴通用机器人中，大臂绕腰转部件转动的工作原理如下：
第一，当大臂需相对腰转部件作顺时针旋转时，第二驱动单元中的第一驱动装置驱使第一弹性卡片脱离与棘轮接触，第二驱动单元中的第二驱动装置驱使第二弹性卡片脱离与棘轮接触，如此，第二驱动单元中的卷轴不受第二驱动单元中第一弹性卡片和第二弹性卡片的制约；第一驱动单元的曲柄摇杆机构驱动第一驱动单元的扳手来回摆动，扳手逆时针摆动时，第一驱动单元中的第二弹性卡片在棘轮的齿上滑过，扳手顺时针摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮的齿并驱动棘轮顺时针旋转；在扳手驱动棘轮顺时针旋转的过程中，第一驱动单元中的第一弹性卡片在棘轮的齿上滑过后再卡入棘轮的齿中以止动棘轮。
第二，当大臂需相对腰转部件作逆时针旋转时，第一驱动单元中的第一驱动装置驱使第一弹性卡片脱离与棘轮接触，第一驱动单元中的第二驱动装置驱使第二弹性卡片脱离与棘轮接触，如此，第一驱动单元中的卷轴不受第一驱动单元中第一弹性卡片和第二弹性卡片的制约；之后，第二驱动单元的曲柄摇杆机构驱动第二驱动单元中的扳手来回摆动，扳手顺时针摆动时，第二弹性卡片在棘轮的齿上滑过，扳逆时针摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮的齿并驱动棘轮逆时针旋转；在第二驱动单元中的扳手驱动棘轮逆时针旋转的过程中，第二驱动单元的第一弹性卡片在棘轮的齿上滑过后再卡入棘轮的齿中以止动棘轮。
通过上述技术方案，第一驱动单元中的棘轮可驱动与其固定联接的连接轴顺时针旋转，连接轴带动与其固定连接的大臂顺时针旋转，第二驱动单元中的棘轮可驱动与其固定联接的连接轴逆时针旋转，连接轴带动与其固定连接的大臂逆时针旋转，由于棘轮具有单向旋转的特性，因此，在第一驱动单元和第二驱动单元的驱动下，大臂绕腰转部件转动的稳定性可得到提高。
作为本发明对第一驱动单元和第二驱动单元中第一弹性卡片和第一驱动装置的一种说明，所述第一弹性卡片包括第一卡片、第一伸缩弹簧、第一固定座；所述底座上开设第一滑槽，所述第一卡片滑动配合在第一滑槽中，所述第一伸缩弹簧一端套设在第一卡片上，第一伸缩弹簧的另一端抵在第一固定座上，第一固定座固定在底座上；所述第一驱动装置包括固定在底座上的第一气缸、安装在第一气缸活塞杆上的第一驱动块，在第一气缸的驱动下，第一驱动块驱动第一卡片沿第一滑槽滑行，第一卡片沿第一滑槽的滑行驱使第一伸缩弹簧收缩。其中，所述第一卡片设有导向部，所述第一伸缩弹簧套设在导向部上，所述第一固定座开设导向孔，导向部活动插设在导向孔中。
作为本发明对第一驱动单元和第二驱动单元中第二弹性卡片和第二驱动装置的一种说明，所述第二弹性卡片包括第二卡片、第二伸缩弹簧、第二固定座；所述扳手上开设第二滑槽，所述第二卡片滑动配合在第二滑槽中，所述第二伸缩弹簧一端套设在第二卡片上，第二伸缩弹簧的另一端抵在第二固定座上，第二固定座固定在扳手上；所述第二驱动装置包括固定在扳手上的第二气缸、安装在第二气缸活塞杆上的第二驱动块，在第二气缸的驱动下，第二驱动块驱动第二卡片沿第二滑槽滑行，第二卡片沿第二滑槽的滑行驱使第二伸缩弹簧收缩。其中，所述第二卡片设有导向部，所述第二伸缩弹簧套设在导向部上，所述第二固定座开设导向孔，导向部活动插设在导向孔中。
作为本发明对第一驱动单元和第二驱动单元中曲柄摇杆机构的一种说明，所述曲柄摇杆机构包括铰接在扳手上的连杆、与连杆铰接的曲柄、输出轴与曲柄联接的第一电机、固定安装第一电机的第一电机安装座。
基于上述说明，作为本发明对第一驱动单元和第二驱动单元的一种改进，所述底座枢接有卷轴的一端设有第一弧形突出部，所述第一弧形突出部上开设可与第二弹性卡片配合的卡口；所述扳手枢接在卷轴上的一端设有可使第一弹性卡片脱离与棘轮齿卡合的第二弧形突出部；所述曲柄摇杆机构连接扳手复位机构，所述扳手复位机构包括固定在壳体内的第一滑轨、滑动配合在第一滑轨上的第一滑块、固定在第一滑块上的第一套筒、活动插设在第一套筒内的第一螺杆、枢接在第一套筒上的第一齿轮、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮联接且固定在第一滑块上的第二电机；所述第一螺杆的一端与第一电机安装座固定连接，所述第一齿轮的中央处开设与第一螺杆螺接的螺纹孔，所述第一滑块上固定有第三气缸，第三气缸的活塞杆上设有摩擦片，在第三气缸的驱动下，摩擦片抵在第一滑轨上。
上述改进的工作原理如下：当需使第一驱动单元或第二驱动单元中的棘轮不受第一弹性卡片和第二弹性卡片的约束时，第二驱动装置驱使第二弹性卡片脱离与棘轮的卡合，之后，第二电机驱动第二齿轮旋转，第二齿轮驱动第一齿轮旋转，第一齿轮的螺纹孔驱动第一螺杆作相对第一齿轮的竖直向直线运动，同时，第一滑块在第一滑轨上平移，在第一螺杆的带动下，扳手向远离底座的方向旋转；当第二弹性卡片卡入第一弧形突出部的卡口中时，第二弧形突出部使第一弹性卡片脱离与棘轮齿的卡合，如此，第一弹性卡片与第二弹性卡片均与棘轮齿脱离卡合；而当需使第一驱动单元或第二驱动单元中的扳手复位时，第二电机驱动第二齿轮反向旋转，第一螺杆作竖直向直线运动的同时，带动第一滑块在第一滑轨上平移，当扳手复位时，第三气缸动作，摩擦片抵在第一滑轨上，以制动第一滑块；之后，第一螺杆端部的曲柄摇杆机构即可驱动扳手作来回的摆动。
附图说明：
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
图1为本发明一种轻型六轴通用机器人的结构示意图；
图2为图1中一种轻型六轴通用机器人隐去腰转部件20罩壳后的结构示意图；
图3为图2中驱动机构22的结构示意图；
图4为图3中第一驱动单元23的结构示意图；
图5为图4中第一驱动单元23另一视角的结构示意图。
图中符号说明：
10、底座体；
20、腰转部件；21、壳体；22、驱动机构；23、第一驱动单元；230、第二驱动单元；24、底座；240、第一滑槽；241、第一弹性卡片；242、第一驱动装置；243、第一卡片；244、第一伸缩弹簧；245、第一固定座；246、卡口；25、卷轴；26、棘轮；27、扳手；270、第二滑槽；271、第二弹性卡片；272、第二驱动装置；273、第二卡片；274、第二伸缩弹簧；275、第二固定座；276、第二弧形突出部；28、曲柄摇杆机构；281、第一电机；282、第一电机安装座；29、扳手复位机构；291、第一滑轨；292、第一滑块；293、第一套筒；294、第一螺杆；295、第一齿轮；296、第二电机；297、第三气缸；
30、大臂；
40、轴座；
50、小臂。
具体实施方式：
如图1，一种轻型六轴通用机器人，包括底座体10、枢接在底座体上的腰转部件20、枢接在腰转部件上的大臂30、枢接在大臂上的轴座40、安装在轴座上的小臂50，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动，轴座绕大臂转动。
结合图2至图5，所述腰转部件包括壳体21、安装在壳体内的驱动机构22；所述驱动机构包括连接轴、第一驱动单元23、第二驱动单元230；所述第一驱动单元和第二驱动单元均包括固定在壳体内的底座24、枢接在底座上的卷轴25、固定安装在卷轴两端的棘轮26、枢接在卷轴上的扳手27、驱动扳手摆动的曲柄摇杆机构28；所述底座上设有第一弹性卡片241、驱使第一弹性卡片脱离与棘轮接触的第一驱动装置242，所述扳手上设有第二弹性卡片271、驱使第二弹性卡片脱离与棘轮接触的第二驱动装置272；当曲柄摇杆机构驱动扳手围绕卷轴来回摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮的齿中，并驱动棘轮旋转，棘轮再驱动卷轴旋转，第一弹性卡片卡入棘轮的齿中以防止棘轮回转；所述第一驱动单元的卷轴与第二驱动单元的卷轴及连接轴同轴设置且固定联接，连接轴与大臂固定连接；所述第一驱动单元的棘轮与第二驱动单元的棘轮反向设置。
上述驱动机构22中，所述第一弹性卡片241包括第一卡片243、第一伸缩弹簧244、第一固定座245；所述底座24上开设第一滑槽240，所述第一卡片滑动配合在第一滑槽中，所述第一伸缩弹簧一端套设在第一卡片上，第一伸缩弹簧的另一端抵在第一固定座上，第一固定座固定在底座上。所述第一驱动装置242包括固定在底座上的第一气缸、安装在第一气缸活塞杆上的第一驱动块，在第一气缸的驱动下，第一驱动块驱动第一卡片沿第一滑槽滑行，第一卡片沿第一滑槽的滑行驱使第一伸缩弹簧收缩。所述第一卡片243设有导向部，所述第一伸缩弹簧244套设在导向部上，所述第一固定座245开设导向孔，导向部活动插设在导向孔中。
上述驱动机构22中，所述第二弹性卡片271包括第二卡片273、第二伸缩弹簧274、第二固定座275；所述扳手27上开设第二滑槽270，所述第二卡片滑动配合在第二滑槽中，所述第二伸缩弹簧一端套设在第二卡片上，第二伸缩弹簧的另一端抵在第二固定座上，第二固定座固定在扳手上。所述第二驱动装置272包括固定在扳手上的第二气缸、安装在第二气缸活塞杆上的第二驱动块，在第二气缸的驱动下，第二驱动块驱动第二卡片沿第二滑槽滑行，第二卡片沿第二滑槽的滑行驱使第二伸缩弹簧收缩。所述第二卡片273设有导向部，所述第二伸缩弹簧274套设在导向部上，所述第二固定座275开设导向孔，导向部活动插设在导向孔中。
上述驱动机构22中，所述曲柄摇杆机构28包括铰接在扳手27上的连杆、与连杆铰接的曲柄、输出轴与曲柄联接的第一电机281、固定安装第一电机的第一电机安装座282。
上述驱动机构22中，所述底座24枢接有卷轴25的一端设有第一弧形突出部，所述第一弧形突出部上开设可与第二弹性卡片271配合的卡口246；所述扳手27枢接在卷轴上的一端设有可使第一弹性卡片241脱离与棘轮26齿卡合的第二弧形突出部276。所述曲柄摇杆机构28连接扳手复位机构29，所述扳手复位机构包括固定在壳体21内的第一滑轨291、滑动配合在第一滑轨上的第一滑块292、固定在第一滑块上的第一套筒293、活动插设在第一套筒内的第一螺杆294、枢接在第一套筒上的第一齿轮295、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮联接且固定在第一滑块上的第二电机296；所述第一螺杆的一端与第一电机安装座固定连接，所述第一齿轮的中央处开设与第一螺杆螺接的螺纹孔，所述第一滑块上固定有第三气缸297，第三气缸的活塞杆上设有摩擦片，在第三气缸的驱动下，摩擦片抵在第一滑轨上。
实际操作中，本发明所述一种轻型六轴通用机器人中，大臂30绕腰转部件20转动的工作流程如下：
第一，当大臂30需相对腰转部件20作顺时针旋转时，第二驱动单元230中的第一驱动装置242驱使第一弹性卡片241脱离与棘轮26接触，第二驱动单元中的第二驱动装置272驱使第二弹性卡片271脱离与棘轮26接触，如此，第二驱动单元230中的卷轴25不受第二驱动单元中第一弹性卡片和第二弹性卡片的制约；第一驱动单元的曲柄摇杆机构28驱动第一驱动单元的扳手27来回摆动，扳手逆时针摆动时，第一驱动单元中的第二弹性卡片271在棘轮的齿上滑过，扳手27顺时针摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮26的齿并驱动棘轮顺时针旋转；在扳手驱动棘轮顺时针旋转的过程中，第一驱动单元23中的第一弹性卡片241在棘轮的齿上滑过后再卡入棘轮26的齿中以止动棘轮；顺时针旋转的棘轮驱动连接轴及与连接轴固定连接的大臂顺时针旋转。
第二，当大臂30需相对腰转部件20作逆时针旋转时，第一驱动单元23中的第一驱动装置242驱使第一弹性卡片241脱离与棘轮26接触，第一驱动单元中的第二驱动装置272驱使第二弹性卡片271脱离与棘轮26接触，如此，第一驱动单元中的卷轴25不受第一驱动单元中第一弹性卡片和第二弹性卡片的制约；之后，第二驱动单元的曲柄摇杆机构28驱动第二驱动单元中的扳手27来回摆动，扳手顺时针摆动时，第二弹性卡片在棘轮的齿上滑过，扳逆时针摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮26的齿并驱动棘轮逆时针旋转；在第二驱动单元230中的扳手27驱动棘轮逆时针旋转的过程中，第二驱动单元的第一弹性卡片在棘轮的齿上滑过后再卡入棘轮的齿中以止动棘轮；逆时针旋转的棘轮驱动连接轴及与连接轴固定连接的大臂逆时针旋转。
以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种轻型六轴通用机器人，包括底座体(10)、枢接在底座体上的腰转部件(20)、枢接在腰转部件上的大臂(30)、枢接在大臂上的轴座(40)、安装在轴座上的小臂(50)，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动，轴座绕大臂转动；所述腰转部件包括壳体(21)、安装在壳体内的驱动机构(22)；其特征在于：
所述驱动机构包括连接轴、第一驱动单元(23)、第二驱动单元(230)；所述第一驱动单元和第二驱动单元均包括固定在壳体内的底座(24)、枢接在底座上的卷轴(25)、固定安装在卷轴两端的棘轮(26)、枢接在卷轴上的扳手(27)、驱动扳手摆动的曲柄摇杆机构(28)；所述底座上设有第一弹性卡片(241)、驱使第一弹性卡片脱离与棘轮接触的第一驱动装置(242)，所述扳手上设有第二弹性卡片(271)、驱使第二弹性卡片脱离与棘轮接触的第二驱动装置(272)；当曲柄摇杆机构驱动扳手围绕卷轴来回摆动时，第二弹性卡片卡入棘轮的齿中，并驱动棘轮旋转，棘轮再驱动卷轴旋转，第一弹性卡片卡入棘轮的齿中以防止棘轮回转；
所述第一驱动单元的卷轴与第二驱动单元的卷轴及连接轴同轴设置且固定联接，连接轴与大臂固定连接；所述第一驱动单元的棘轮与第二驱动单元的棘轮反向设置。
2.如权利要求1所述的一种轻型六轴通用机器人，其特征在于：所述第一弹性卡片(241)包括第一卡片(243)、第一伸缩弹簧(244)、第一固定座(245)；所述底座(24)上开设第一滑槽(240)，所述第一卡片滑动配合在第一滑槽中，所述第一伸缩弹簧一端套设在第一卡片上，第一伸缩弹簧的另一端抵在第一固定座上，第一固定座固定在底座上；
所述第一驱动装置(242)包括固定在底座上的第一气缸、安装在第一气缸活塞杆上的第一驱动块，在第一气缸的驱动下，第一驱动块驱动第一卡片沿第一滑槽滑行，第一卡片沿第一滑槽的滑行驱使第一伸缩弹簧收缩。
3.如权利要求2所述的一种轻型六轴通用机器人，其特征在于：所述第一卡片(243)设有导向部，所述第一伸缩弹簧(244)套设在导向部上，所述第一固定座(245)开设导向孔，导向部活动插设在导向孔中。
4.如权利要求1所述的一种轻型六轴通用机器人，其特征在于：所述第二弹性卡片(271)包括第二卡片(273)、第二伸缩弹簧(274)、第二固定座(275)；所述扳手(27)上开设第二滑槽(270)，所述第二卡片滑动配合在第二滑槽中，所述第二伸缩弹簧一端套设在第二卡片上，第二伸缩弹簧的另一端抵在第二固定座上，第二固定座固定在扳手上；
所述第二驱动装置(272)包括固定在扳手上的第二气缸、安装在第二气缸活塞杆上的第二驱动块，在第二气缸的驱动下，第二驱动块驱动第二卡片沿第二滑槽滑行，第二卡片沿第二滑槽的滑行驱使第二伸缩弹簧收缩。
5.如权利要求4所述的一种轻型六轴通用机器人，其特征在于：所述第二卡片(273)设有导向部，所述第二伸缩弹簧(274)套设在导向部上，所述第二固定座(275)开设导向孔，导向部活动插设在导向孔中。
6.如权利要求1所述的一种轻型六轴通用机器人，其特征在于：所述曲柄摇杆机构(28)包括铰接在扳手(27)上的连杆、与连杆铰接的曲柄、输出轴与曲柄联接的第一电机(281)、固定安装第一电机的第一电机安装座(282)。
7.如权利要求6所述的一种轻型六轴通用机器人，其特征在于：所述底座(24)枢接有卷轴(25)的一端设有第一弧形突出部，所述第一弧形突出部上开设可与第二弹性卡片(271)配合的卡口(246)；所述扳手(27)枢接在卷轴上的一端设有可使第一弹性卡片(241)脱离与棘轮(26)齿卡合的第二弧形突出部(276)；
所述曲柄摇杆机构(28)连接扳手复位机构(29)，所述扳手复位机构包括固定在壳体(21)内的第一滑轨(291)、滑动配合在第一滑轨上的第一滑块(292)、固定在第一滑块上的第一套筒(293)、活动插设在第一套筒内的第一螺杆(294)、枢接在第一套筒上的第一齿轮(295)、与第一齿轮啮合的第二齿轮、与第二齿轮联接且固定在第一滑块上的第二电机(296)；所述第一螺杆的一端与第一电机安装座固定连接，所述第一齿轮的中央处开设与第一螺杆螺接的螺纹孔，所述第一滑块上固定有第三气缸(297)，第三气缸的活塞杆上设有摩擦片，在第三气缸的驱动下，摩擦片抵在第一滑轨上。
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