CN106041908A - 一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人 - Google Patents

一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人 Download PDF

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CN106041908A CN201610570523.9A CN201610570523A CN106041908A CN 106041908 A CN106041908 A CN 106041908A CN 201610570523 A CN201610570523 A CN 201610570523A CN 106041908 A CN106041908 A CN 106041908A
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Abstract

本发明公开了一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，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、安装在大臂上的小臂，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动；所述小臂的数量为两条，分别为第一小臂和第二小臂，两条小臂通过分体机构安装在大臂上；两条小臂上设有机械手组件，机械手组件包括手臂、枢接在手臂前端的摆动臂、固定在摆动臂前端旋转盘上的机械手；本发明的两条小臂既可通过分体机构相对大臂作旋转，两条小臂也可在分体机构的驱动下作相对的旋转，以适应各种加工工况，提升机器人的作业效率。

Description

一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人。
背景技术
申请号为CN201210566463.5的发明专利申请公开了一种小臂上分设有机械手组件的机器人，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。现有技术中的轻型六轴通用机器人，其具有一条小臂，使整个机器人的工作效率难以得到提升。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提供一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人。
为达到上述目的，本发明的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，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、安装在大臂上的小臂，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动；大臂上端固定有第一驱动电机；小臂上设有机械手组件；所述小臂包括第一小臂和第二小臂，第一小臂和第二小臂通过分体机构安装在大臂上；分体机构包括驱动轴、一对圆柱环、第一小臂驱动装置；所述第一小臂包括第一前臂和第一后臂；所述第二小臂包括第二前臂和第二后臂；第一后臂呈倒置的“凵”；第二后臂呈倒置的“凵”；第一后臂的上端面固定在第一前臂的后端；第二后臂的上端面固定在第二前臂的后端；一对圆柱环一端固定在第二后臂下端的两支撑壁面的外侧面上、另一端枢接在第一后臂下端的两支撑壁上；驱动轴一端穿过第一后臂一侧支撑壁并且固定在第二后臂的下端两支撑壁上、另一端与第一驱动电机的输出轴固定连接；第一小臂驱动装置安装在圆柱环和第一后臂之间；
所述机械手组件，包括手臂、枢接在手臂前端的摆动臂、驱动摆动臂摆动的第一驱动单元、固定在摆动臂前端旋转盘上的机械手和驱动旋转盘旋转的第二驱动单元；所述摆动臂摆动时的中心线与旋转盘的旋转中心线相互垂直。
作为上述技术方案的优选，第一小臂驱动装置包括第二驱动电机、第一齿轮和第二齿轮；第二驱动电机水平固定在第一后臂的一侧支撑壁的内侧面上；第一齿轮固定在第二驱动电机的输出轴上；第二齿轮固定在圆柱环的外侧圆周面上；第二齿轮与第一齿轮啮合。
作为上述技术方案的优选，驱动轴一端穿过第一后臂的位置为圆柱环处，驱动轴直径小于圆柱环的内径。
作为上述技术方案的优选，第一前臂前端开设有第一安装孔；第二前臂前端开设有第二安装孔。
作为上述技术方案的优选，机械手包括壳体、驱动电机、纵向爪手驱动机构和横向爪手驱动结构；壳体为内部开设有方形槽的长方体；壳体上壁面开设有若干支撑孔；支撑孔侧壁之间固定有支撑杆；纵向爪手驱动机构包括第一驱动轴、第二驱动轴和一对纵向曲柄摇杆机构；横向爪手驱动结构包括第一驱动轴、第二驱动轴、第三驱动轴、第四驱动轴和一对横向曲柄摇杆机构；驱动电机水平向左固定在壳体的左端面；驱动电机输出轴与第一驱动轴固定连接；
第一驱动轴、第二驱动轴水平横向平行设置；第一驱动轴、第二驱动轴枢接在壳体左右侧壁之间；第一驱动轴中心固定有第一齿轮；第二驱动轴中心固定有第八齿轮；第七一齿轮与第八齿轮啮合；一对纵向曲柄摇杆机构分别安装在第一驱动轴、第二驱动轴上；
第一驱动轴、第二驱动轴上分别固定有第一蜗杆和第二蜗杆；第三驱动轴、第四驱动轴水平纵向水平设置；第三驱动轴、第四驱动轴枢接在壳体前后侧壁之间；第三驱动轴中心固定有第一蜗轮；第四驱动轴中心固定有第二蜗轮；第一蜗杆与第一蜗轮啮合；第二蜗杆与第二蜗轮啮合；一对横向曲柄摇杆机构分别安装在第三驱动轴、第四驱动轴上。
作为上述技术方案的优选，纵向曲柄摇杆机构包括一对纵向曲柄、一对纵向连杆、纵向支撑杆和纵向爪手；纵向曲柄一端固定在第一驱动轴或者第二驱动轴上、另一端铰接有纵向连杆；一对纵向连杆另一端固定有纵向支撑杆；纵向爪手一端铰接在纵向支撑杆上、中部铰接在支撑杆上、另一端穿过壳体上壁面。
作为上述技术方案的优选，横向曲柄摇杆机构包括一对横向曲柄、一对横向连杆、横向支撑杆和横向爪手；横向曲柄一端固定在第三驱动轴或者第四驱动轴上、另一端铰接有横向连杆；一对横向连杆另一端固定有横向支撑杆；横向爪手一端铰接在横向支撑杆上、中部铰接在支撑杆上、另一端穿过壳体上壁面。
作为上述技术方案的优选，所述第一驱动单元包括安装在手臂上的第四电机、联接第四电机与摆动臂的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在手臂上且同轴设置的第四齿轮和第五齿轮、枢接在手臂上且同轴设置的第六齿轮和第一同步带轮、枢接在手臂上的第三轴、固定安装在第三轴上的第二同步带轮；所述第四电机的输出轴上安装有第三齿轮，第三齿轮与第四齿轮啮合，第五齿轮与第六齿轮啮合，第一同步带轮通过同步带与第二同步带轮联接，第三轴与摆动臂固定连接。
本发明的有益效果在于：两条小臂既可通过分体机构相对大臂作旋转，两条小臂也可在分体机构的驱动下作相对的旋转，以适应各种加工工况，提升机器人的作业效率；使纵向爪手组合和横向爪手组合可以同时动作且运动幅度相同，以便机械爪手全方位且准确地抓紧工件。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的小臂的正视结构示意图；
图3为本发明的小臂的侧视结构示意图；
图4为本发明的图3中A-A的剖面结构示意图；
图5为本发明的手臂结构示意图；
图6为本发明的机械手的结构示意图；
图7为本发明的机械手传动机构的结构示意图；
图8为本发明的纵向爪手驱动机构的结构示意图；
图9为本发明的横向爪手驱动结构的结构示意图；
图中，10、底座体；20、大臂；21、第一驱动电机；22、第一小臂；221、第一前臂；222、第一后臂；223、第二驱动电机；2231、第一齿轮；23、第二小臂；231、第二前臂；232、第二后臂；233、驱动轴；234、圆柱环；2341、第二齿轮；30、腰转部件；
50、手臂；51、第三齿轮；52、第四齿轮；54、第六齿轮；55、第一同步带轮；56、第三轴；57、第二同步带轮；58、同步带；59、摆动臂；591、旋转盘；
60、机械手；600、壳体；601、支撑杆；61、驱动电机；62、纵向爪手驱动机构；621、第一驱动轴；6211、第七齿轮；6212、第一蜗杆；622、第二驱动轴；6221、第八齿轮；6222、第二蜗杆；623、纵向曲柄；624、纵向连杆；625、纵向支撑杆；626、纵向爪手；63、横向爪手驱动结构；631、第三驱动轴；6311、第一蜗轮；632、第四驱动轴；6321、第二蜗轮；633、横向曲柄；634、横向连杆；635、横向支撑杆；636、横向爪手。
具体实施方式
如图1～图4所示，一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，包括底座体10、枢接在底座体10上的腰转部件30、枢接在腰转部件30上的大臂20、安装在大臂20上的小臂，腰转部件30绕底座体10转动，大臂20绕腰转部件30转动；大臂20上端固定有第一驱动电机21；小臂上设有机械手组件；
如图1～图4所示，所述小臂包括第一小臂22和第二小臂23，第一小臂22和第二小臂23通过分体机构安装在大臂20上；分体机构包括驱动轴233、一对圆柱环234、第一小臂驱动装置；所述第一小臂22包括第一前臂221和第一后臂222；所述第二小臂23包括第二前臂231和第二后臂232；第一后臂222呈倒置的“凵”；第二后臂232呈倒置的“凵”；第一后臂222的上端面固定在第一前臂221的后端；第二后臂232的上端面固定在第二前臂231的后端；一对圆柱环234一端固定在第二后臂232下端的两支撑壁面的外侧面上、另一端枢接在第一后臂222下端的两支撑壁上；驱动轴233一端穿过第一后臂222一侧支撑壁并且固定在第二后臂232的下端两支撑壁上、另一端与第一驱动电机21的输出轴固定连接；第一小臂驱动装置安装在圆柱环234和第一后臂222之间；
如图1～图4所示，所述机械手组件，包括手臂50、枢接在手臂50前端的摆动臂59、驱动摆动臂59摆动的第一驱动单元、固定在摆动臂50前端旋转盘591上的机械手60和驱动旋转盘591旋转的第二驱动单元；所述摆动臂59摆动时的中心线与旋转盘591的旋转中心线相互垂直。
如图3、图4所示，第一小臂驱动装置包括第二驱动电机223、第一齿轮2231和第二齿轮2241；第二驱动电机223水平固定在第一后臂222的一侧支撑壁的内侧面上；第一齿轮2231固定在第二驱动电机223的输出轴上；第二齿轮2241固定在圆柱环234的外侧圆周面上；第二齿轮2241与第一齿轮2231啮合。
如图4所示，驱动轴233一端穿过第一后臂222的位置为圆柱环234处，驱动轴233直径小于圆柱环234的内径。
如图3所示，第一前臂221前端开设有第一安装孔；第二前臂231前端开设有第二安装孔。
如图5～图9所示，机械手60包括壳体600、驱动电机61、纵向爪手驱动机构62和横向爪手驱动结构63；壳体600为内部开设有方形槽的长方体；壳体600上壁面开设有若干支撑孔；支撑孔侧壁之间固定有支撑杆601；纵向爪手驱动机构62包括第一驱动轴621、第二驱动轴622和一对纵向曲柄摇杆机构；横向爪手驱动结构63包括第一驱动轴621、第二驱动轴621、第三驱动轴631、第四驱动轴632和一对横向曲柄摇杆机构；驱动电机61水平向左固定在壳体600的左端面；驱动电机61输出轴与第一驱动轴621固定连接；
如图5～图9所示，第一驱动轴621、第二驱动轴622水平横向平行设置；第一驱动轴621、第二驱动轴6222枢接在壳体600左右侧壁之间；第一驱动轴621中心固定有第一齿轮6211；第二驱动轴622中心固定有第八齿轮6221；第七一齿轮6211与第八齿轮6221啮合；一对纵向曲柄摇杆机构分别安装在第一驱动轴621、第二驱动轴622上；
如图5～图9所示，第一驱动轴621、第二驱动轴622上分别固定有第一蜗杆6212和第二蜗杆6222；第三驱动轴6231、第四驱动轴632水平纵向水平设置；第三驱动轴631、第四驱动轴632枢接在壳体600前后侧壁之间；第三驱动轴631中心固定有第一蜗轮6311；第四驱动轴632中心固定有第二蜗轮6321；第一蜗杆62212与第一蜗轮6311啮合；第二蜗杆62222与第二蜗轮62321啮合；一对横向曲柄摇杆机构分别安装在第三驱动轴631、第四驱动轴632上。
如图8所示，纵向曲柄摇杆机构包括一对纵向曲柄623、一对纵向连杆624、纵向支撑杆625和纵向爪手626；纵向曲柄623一端固定在第一驱动轴621或者第二驱动轴622上、另一端铰接有纵向连杆624；一对纵向连杆624另一端固定有纵向支撑杆625；纵向爪手626一端铰接在纵向支撑杆625上、中部铰接在支撑杆601上、另一端穿过壳体600上壁面。
如图9所示，横向曲柄摇杆机构包括一对横向曲柄633、一对横向连杆634、横向支撑杆635和横向爪手636；横向曲柄623一端固定在第三驱动轴631或者第四驱动轴632上、另一端铰接有横向连杆634；一对横向连杆634另一端固定有横向支撑杆635；横向爪手636一端铰接在横向支撑杆635上、中部铰接在支撑杆601上、另一端穿过壳体600上壁面。
如图5所示，所述第一驱动单元包括安装在手臂50上的第四电机、联接第四电机与摆动臂59的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在手臂50上且同轴设置的第四齿轮52和第五齿轮、枢接在手臂50上且同轴设置的第六齿轮54和第一同步带轮55、枢接在手臂50上的第三轴56、固定安装在第三轴56上的第二同步带轮57；所述第四电机的输出轴上安装有第三齿轮51，第三齿轮51与第四齿轮52啮合，第五齿轮与第六齿轮54啮合，第一同步带轮55通过同步带58与第二同步带轮57联接，第三轴56与摆动臂591固定连接。
具体操作如下：需小臂整体转动时，只需启动第一驱动电机21，第一驱动电机21带动驱动轴233转动，驱动轴233带动第二小臂23旋转，由于第二驱动电机223、第一齿轮2231和第二齿轮2341的存在，第一小臂22也一起随第二小臂23旋转；
当第一小臂22和第二小臂23做相对运动时，启动第二驱动电机223通过第一齿轮2231和第二齿轮2241使第一小臂22绕圆柱环234(即第二小臂23)旋转；
机械手60操作如下：驱动电机61驱动第一驱动轴621；第一驱动轴621通过第七齿轮6211、第八齿轮6221驱动第二驱动轴622转动；这样第一驱动轴621和第二驱动轴622就通过一对纵向曲柄摇杆机构带动一对纵向爪手626相对运动；与此同时，第一驱动轴621通过第一蜗杆6212和第一蜗轮6311带动第三驱动轴631转动，第二驱动轴622通过第二蜗杆6222和第二蜗轮6321带动第四驱动轴632转动，第三驱动轴631和第四驱动轴632就通过一对横向曲柄摇杆机构带动一对横向爪手636相对运动；这样纵向爪手626和横向爪手636同时运动且幅度相同；
在第一驱动单元、第二驱动单元、纵向爪手驱动机构62和横向爪手驱动结构623相互配合下，机械手60可以全方位且准确地抓紧工件。
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 (8)

1.一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，包括底座体(10)、枢接在底座体(10)上的腰转部件(30)、枢接在腰转部件(30)上的大臂(20)、安装在大臂(20)上的小臂，腰转部件(30)绕底座体(10)转动，大臂(20)绕腰转部件(30)转动；大臂(20)上端固定有第一驱动电机(21)；小臂上设有机械手组件；
其特征在于：所述小臂包括第一小臂(22)和第二小臂(23)，第一小臂(22)和第二小臂(23)通过分体机构安装在大臂(20)上；分体机构包括驱动轴(233)、一对圆柱环(234)、第一小臂驱动装置；所述第一小臂(22)包括第一前臂(221)和第一后臂(222)；所述第二小臂(23)包括第二前臂(231)和第二后臂(232)；第一后臂(222)呈倒置的“凵”；第二后臂(232)呈倒置的“凵”；第一后臂(222)的上端面固定在第一前臂(221)的后端；第二后臂(232)的上端面固定在第二前臂(231)的后端；一对圆柱环(234)一端固定在第二后臂(232)下端的两支撑壁面的外侧面上、另一端枢接在第一后臂(222)下端的两支撑壁上；驱动轴(233)一端穿过第一后臂(222)一侧支撑壁并且固定在第二后臂(232)的下端两支撑壁上、另一端与第一驱动电机(21)的输出轴固定连接；第一小臂驱动装置安装在圆柱环(234)和第一后臂(222)之间；
所述机械手组件，包括手臂(50)、枢接在手臂(50)前端的摆动臂(59)、驱动摆动臂(59)摆动的第一驱动单元、固定在摆动臂(50)前端旋转盘(591)上的机械手(60)和驱动旋转盘(591)旋转的第二驱动单元；所述摆动臂(59)摆动时的中心线与旋转盘(591)的旋转中心线相互垂直。
2.根据权利要求1所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：第一小臂驱动装置包括第二驱动电机(223)、第一齿轮(2231)和第二齿轮(2241)；第二驱动电机(223)水平固定在第一后臂(222)的一侧支撑壁的内侧面上；第一齿轮(2231)固定在第二驱动电机(223)的输出轴上；第二齿轮(2241)固定在圆柱环(234)的外侧圆周面上；第二齿轮(2241)与第一齿轮(2231)啮合。
3.根据权利要求1所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：驱动轴(233)一端穿过第一后臂(222)的位置为圆柱环(234)处，驱动轴(233)直径小于圆柱环(234)的内径。
4.根据权利要求1所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：第一前臂(221)前端开设有第一安装孔；第二前臂(231)前端开设有第二安装孔。
5.根据权利要求1所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：机械手(60)包括壳体(600)、驱动电机(61)、纵向爪手驱动机构(62)和横向爪手驱动结构(63)；壳体(600)为内部开设有方形槽的长方体；壳体(600)上壁面开设有若干支撑孔；支撑孔侧壁之间固定有支撑杆(601)；纵向爪手驱动机构(62)包括第一驱动轴(621)、第二驱动轴(622)和一对纵向曲柄摇杆机构；横向爪手驱动结构(63)包括第一驱动轴(621)、第二驱动轴(621)、第三驱动轴(631)、第四驱动轴(632)和一对横向曲柄摇杆机构；驱动电机(61)水平向左固定在壳体(600)的左端面；驱动电机(61)输出轴与第一驱动轴(621)固定连接；
第一驱动轴(621)、第二驱动轴(622)水平横向平行设置；第一驱动轴(621)、第二驱动轴(6222)枢接在壳体(600)左右侧壁之间；第一驱动轴(621)中心固定有第一齿轮(6211)；第二驱动轴(622)中心固定有第八齿轮(6221)；第七一齿轮(6211)与第八齿轮(6221)啮合；一对纵向曲柄摇杆机构分别安装在第一驱动轴(621)、第二驱动轴(622)上；
第一驱动轴(621)、第二驱动轴(622)上分别固定有第一蜗杆(6212)和第二蜗杆(6222)；第三驱动轴(6231)、第四驱动轴(632)水平纵向水平设置；第三驱动轴(631)、第四驱动轴(632)枢接在壳体(600)前后侧壁之间；第三驱动轴(631)中心固定有第一蜗轮(6311)；第四驱动轴(632)中心固定有第二蜗轮(6321)；第一蜗杆(62212)与第一蜗轮(6311)啮合；第二蜗杆(62222)与第二蜗轮(62321)啮合；一对横向曲柄摇杆机构分别安装在第三驱动轴(631)、第四驱动轴(632)上。
6.根据权利要求5所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：纵向曲柄摇杆机构包括一对纵向曲柄(623)、一对纵向连杆(624)、纵向支撑杆(625)和纵向爪手(626)；纵向曲柄(623)一端固定在第一驱动轴(621)或者第二驱动轴(622)上、另一端铰接有纵向连杆(624)；一对纵向连杆(624)另一端固定有纵向支撑杆(625)；纵向爪手(626)一端铰接在纵向支撑杆(625)上、中部铰接在支撑杆(601)上、另一端穿过壳体(600)上壁面。
7.根据权利要求5所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：横向曲柄摇杆机构包括一对横向曲柄(633)、一对横向连杆(634)、横向支撑杆(635)和横向爪手(636)；横向曲柄(623)一端固定在第三驱动轴(631)或者第四驱动轴(632)上、另一端铰接有横向连杆(634)；一对横向连杆(634)另一端固定有横向支撑杆(635)；横向爪手(636)一端铰接在横向支撑杆(635)上、中部铰接在支撑杆(601)上、另一端穿过壳体(600)上壁面。
8.根据权利要求5所述的一种小臂上分设有机械手的六轴通用机器人，其特征在于：所所述第一驱动单元包括安装在手臂(50)上的第四电机、联接第四电机与摆动臂(59)的第一传动单元；所述第一传动单元包括枢接在手臂(50)上且同轴设置的第四齿轮(52)和第五齿轮、枢接在手臂(50)上且同轴设置的第六齿轮(54)和第一同步带轮(55)、枢接在手臂(50)上的第三轴(56)、固定安装在第三轴(56)上的第二同步带轮(57)；所述第四电机的输出轴上安装有第三齿轮(51)，第三齿轮(51)与第四齿轮(52)啮合，第五齿轮与第六齿轮(54)啮合，第一同步带轮(55)通过同步带(58)与第二同步带轮(57)联接，第三轴(56)与摆动臂(591)固定连接。
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