CN106272376B - 机器人及其臂部结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机器人及其臂部结构，机器人的臂部结构包括：支撑臂；腕部，可转动地设置在支撑臂的第一端；第一驱动电机，用于驱动支撑臂绕其轴线转动；第二驱动电机，用于驱动腕部转动；肘关节，肘关节设置在支撑臂的第二端，第一驱动电机和第二驱动电机均安装在肘关节的关节壳体内。本发明中的机器人的臂部结构解决了现有技术中的喷涂机器人的各个驱动电机布置较为分散的问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能机器领域，具体而言，涉及一种机器人及其臂部结构。
背景技术
喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的机器人。喷涂机器人一般包括多个依次转动连接的机械臂，位于末端的机械臂上安装有喷涂机构(位于喷涂机器人手腕部分)进行喷涂作业，且末端的喷涂机构具有多个自由度的运动，机械臂内设置有用于驱动喷涂机构沿多个自由度运动的驱动机构。
然而，现有的喷涂机器人的各个驱动机构的驱动电机均是安装在靠近各自需要驱动的关节臂的部位，这样，喷涂机器人的各个驱动电机分布较为分散，会使得喷涂机器人的支撑臂的负载较大，容易出现头重脚轻的情况，无法保证喷涂机器人的工作稳定性，且不能实现对喷涂机器人的集中散热。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种机器人及其臂部结构，以解决现有技术中的喷涂机器人的各个驱动电机布置较为分散的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种机器人的臂部结构，包括：支撑臂；腕部，可转动地设置在支撑臂的第一端；第一驱动电机，用于驱动支撑臂绕其轴线转动；第二驱动电机，用于驱动腕部转动；肘关节，肘关节设置在支撑臂的第二端，第一驱动电机和第二驱动电机均安装在肘关节的关节壳体内。
进一步地，臂部结构还包括：第一减速机，第一驱动电机的驱动轴与第一减速机驱动连接，第一减速机与支撑臂传动连接，第一减速机安装在肘关节的关节壳体内。
进一步地，臂部结构还包括：第一传动组件，第一传动组件设置在第一减速机与支撑臂之间，第一减速机通过第一传动组件与支撑臂连接。
进一步地，第一传动组件包括：第一齿轮轴，第一减速机的输出轴与第一齿轮轴通过第一夹头连接；第一传动齿轮，第一齿轮轴与第一传动齿轮相啮合，第一传动齿轮与支撑臂传动连接。
进一步地，第一传动组件还包括第一传动法兰，第一传动齿轮通过第一传动法兰与支撑臂连接。
进一步地，臂部结构还包括：第二减速机，第二驱动电机的驱动轴与第二减速机驱动连接，第二减速机与腕部传动连接；第二减速机安装在肘关节的关节壳体内。
进一步地，臂部结构还包括：第二传动组件，第二传动组件设置在第二减速机与腕部之间，第二减速机通过第二传动组件与腕部连接。
进一步地，第二传动组件包括：第二齿轮轴，第二减速机的输出轴与第二齿轮轴通过第二夹头连接；第一齿轮组件，第二齿轮轴与第一齿轮组件传动连接，第一齿轮组件与腕部传动连接。
进一步地，第一齿轮组件包括：第一输入齿轮，第一输入齿轮与第二齿轮轴相啮合；第一输出齿轮，第一输出齿轮与第一输入齿轮通过第一连接管连接，第一输出齿轮与腕部传动连接。
进一步地，第二传动组件还包括：第三齿轮轴，第三齿轮轴与第一输出齿轮相啮合；第一传动轴，第一传动轴与第三齿轮轴通过第一联轴器连接，第一传动轴与腕部传动连接。
进一步地，第二传动组件还包括：第一蜗杆，第一蜗杆与第一传动轴通过第二联轴器连接；第一涡轮，第一蜗杆与第一涡轮相啮合，第一涡轮通过第二传动法兰与腕部连接。
根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括臂部结构，臂部结构为上述的臂部结构。
本发明中的机器人的臂部结构包括第一驱动电机、第二驱动电机，第一驱动电机用于驱动支撑臂绕其轴线转动，第二驱动电机用于驱动腕部转动，且第一驱动电机和第二驱动电机均安装在后置于支撑臂的肘关节内，这样，便可以实现该臂部结构的各个驱动电机的集成，使各个驱动电机集中布置，进而减少支撑臂所承受的重量，且可以集中对这些驱动电机进行散热处理，解决现有技术中的喷涂机器人的各个驱动电机布置较为分散的问题。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的机器人的实施例的结构示意图；
图2示出了图1中的机器人的臂部结构的一个视角的结构示意图；以及
图3示出了图1中的机器人的臂部结构的另一个视角的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
10、支撑臂；11、主筒体；12、支撑筒体；13、支撑端盖；20、腕部；30、末端臂；41、第一驱动电机；42、第二驱动电机；43、第三驱动电机；51、第一减速机；52、第二减速机；53、第三减速机；61、第一齿轮轴；62、第二齿轮轴；63、第三齿轮轴；64、第四齿轮轴；65、第五齿轮轴；71、第一夹头；72、第二夹头；73、第三夹头；74、第一安装座；75、第二安装座；76、第三安装座；81、第一传动齿轮；82、第二传动齿轮；83、第三传动齿轮；91、第一传动法兰；92、第二传动法兰；101、第一输入齿轮；102、第一输出齿轮；103、第二输入齿轮；104、第二输出齿轮；111、第一连接管；112、第二连接管；113、过渡盘；121、第一传动轴；122、第二传动轴；131、第一联轴器；132、第二联轴器；133、第三联轴器；134、第四联轴器；141、第一涡轮；142、第二涡轮；143、第一蜗杆；144、第二蜗杆；151、中心轴；152、中空管；210、底座；220、腰关节；230、摆动臂；240、肘关节；241、主壳体；242、关节端盖。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明提供给了一种机器人的臂部结构，请参考图1至图3，该臂部结构包括：支撑臂10；腕部20，可转动地设置在支撑臂10的第一端；第一驱动电机41，用于驱动支撑臂10绕其轴线转动；第二驱动电机42，用于驱动腕部20转动；肘关节240，肘关节240设置在支撑臂10的第二端，第一驱动电机41和第二驱动电机42均安装在肘关节240的关节壳体内。
本发明中的机器人的臂部结构包括第一驱动电机41、第二驱动电机42，第一驱动电机41用于驱动支撑臂10绕其轴线转动，第二驱动电机42用于驱动腕部20转动，且第一驱动电机41和第二驱动电机42均安装在后置于支撑臂10的肘关节240内，这样，便可以实现该臂部结构的各个驱动电机的集成，使各个驱动电机集中布置，进而减少支撑臂10所承受的重量，且可以集中对这些驱动电机进行散热处理，解决现有技术中的喷涂机器人的各个驱动电机布置较为分散的问题。
在此基础上，臂部结构还包括用于驱动末端臂30转动的第三驱动电机43，第三驱动电机43也安装在肘关节240的关节壳体内。
优选地，支撑臂10包括主筒体11和支撑筒体12，支撑筒体12和主筒体11通过法兰部对接，腕部20安装在支撑筒体12上。
本方案实现驱动支撑臂10转动的具体传动方式为，如图1和图2所示，臂部结构还包括：第一减速机51，第一驱动电机41的驱动轴与第一减速机51驱动连接，第一减速机51与支撑臂10传动连接；第一减速机51安装在肘关节240的关节壳体内。通过设置第一减速机51，可以比较方便地对第一驱动电机41输出的转速进行减速，有利于对支撑臂10的驱动。
为了实现第一减速机51与支撑臂10之间的传动，如图1和图2所示，臂部结构还包括：第一传动组件，第一传动组件设置在第一减速机51与支撑臂10之间，第一减速机51通过第一传动组件与支撑臂10连接。
具体地，如图2所示，第一传动组件包括：第一齿轮轴61，第一减速机51的输出轴与第一齿轮轴61通过第一夹头71连接；第一传动齿轮81，第一齿轮轴61与第一传动齿轮81相啮合，第一传动齿轮81与支撑臂10传动连接。这样，通过齿轮传动的方式，可以将第一减速机51输出的转速传动到支撑臂10上。优选地，臂部结构还包括第一安装座74，第一夹头71安装在第一安装座74内，第一安装座74固定在关节壳体的内壁上。
进一步地，第一传动组件还包括第一传动法兰91，第一传动齿轮81通过第一传动法兰91与支撑臂10连接。通过设置第一传动法兰91，可以比较方便地将第一传动齿轮81与支撑臂10连接。优选地，支撑臂10还包括支撑端盖13，支撑端盖13设置在主筒体11远离支撑筒体12的一端，支撑端盖13与主筒体11通过法兰部对接。优选地，第一传动法兰91与支撑端盖13连接。
本方案实现第二驱动电机42与腕部20之间的具体传动方式为，如图1至图3所示，臂部结构还包括：第二减速机52，第二驱动电机42的驱动轴与第二减速机52驱动连接，第二减速机52与腕部20传动连接；第二减速机52安装在肘关节240的关节壳体内。通过设置第二减速机52，可以比较方便地对第二驱动电机42输出的转速进行减速，有利于对腕部20的驱动。
为了实现第二减速机52与腕部20之间的传动，臂部结构还包括：第二传动组件，第二传动组件设置在第二减速机52与腕部20之间，第二减速机52通过第二传动组件与腕部20连接。
具体地，如图3所示，第二传动组件包括：第二齿轮轴62，第二减速机52的输出轴与第二齿轮轴62通过第二夹头72连接；第一齿轮组件，第二齿轮轴62与第一齿轮组件传动连接，第一齿轮组件与腕部20传动连接。这样，通过齿轮传动的方式，可以将第二减速机52输出的转速传动到腕部20上。优选地，臂部结构还包括第二安装座75，第二夹头72安装在第二安装座75内，第二安装座75固定在关节壳体的内壁上。
第一齿轮组件的具体结构为，如图3所示，第一齿轮组件包括：第一输入齿轮101，第一输入齿轮101与第二齿轮轴62相啮合；第一输出齿轮102，第一输出齿轮102与第一输入齿轮101通过第一连接管111连接，第一输出齿轮102与腕部20传动连接。
进一步地，第二传动组件还包括：第三齿轮轴63，第三齿轮轴63与第一输出齿轮102相啮合；第一传动轴121，第一传动轴121与第三齿轮轴63通过第一联轴器131连接，第一传动轴121与腕部20传动连接。通过设置第一传动轴121，可以比较方便地将运动从支撑臂10的一端传动到另一端。
另外，肘关节240包括主壳体241和盖设在主壳体241远离支撑臂10一端的关节端盖242。臂部结构还包括中空管152，中空管152穿设在主壳体241和支撑臂10内，第一连接管111套设在中空管152上。
为了实现第一传动轴121与腕部20之间的传动，第二传动组件还包括：第一蜗杆143，第一蜗杆143与第一传动轴121通过第二联轴器132连接；第一涡轮141，第一蜗杆143与第一涡轮141相啮合，第一涡轮141通过第二传动法兰92与腕部20连接。
本方案实现第三驱动电机43与肘关节240之间传动的具体方式为，如图2和图3所示，臂部结构还包括：第三减速机53，第三驱动电机43的驱动轴与第三减速机53驱动连接，第三减速机53与末端臂30传动连接；第三减速机53安装在肘关节240关节壳体内。通过设置第三减速机53，可以比较方便地对第三驱动电机43输出的转速进行减速，有利于对末端臂30的驱动。
为了实现第三减速机53与末端臂30之间的传动，臂部结构还包括：第三传动组件，第三传动组件设置在第三减速机53与末端臂30之间，第三减速机53通过第三传动组件与末端臂30连接。
具体地，如图2和图3,所示，第三传动组件还包括：第四齿轮轴64，第三减速机53的输出轴与第四齿轮轴64通过第三夹头73连接；第二齿轮组件，第四齿轮轴64与第二齿轮组件传动连接，第二齿轮组件与末端臂30传动连接。这样，通过齿轮传动的方式，可以将第三减速机53输出的转速传动到末端臂30上。优选地，臂部结构还包括第三安装座76，第三夹头73安装在第三安装座76内，第三安装座76固定在关节壳体的内壁上。
第二齿轮组件的具体结构为，如图3所示，第二齿轮组件包括：第二输入齿轮103，第二输入齿轮103与第四齿轮轴64相啮合；第二输出齿轮104，第二输出齿轮104与第二输入齿轮103通过第二连接管112连接，第二输出齿轮104与末端臂30传动连接。优选地，第二连接管112套设在第一连接管111上。
为了实现第二连接管112与第二输出齿轮104之间的连接，第二齿轮组件还包括：过渡盘113，过渡盘113设置在第二连接管112与末端臂30之间，第二连接管112通过过渡盘113与第二输出齿轮104连接。
其次，如图3所示，第三传动组件还包括：第五齿轮轴65，第五齿轮轴65与第二输出齿轮104相啮合；第二传动轴122，第二传动轴122与第五齿轮轴65通过第三联轴器133连接，第二传动轴122与末端臂30传动连接。通过设置第二传动轴122可以将运动从支撑臂10的一端传动到另一端。
为了实现第二传动轴122与末端臂30之间的传动，如图2和图3所示，第三传动组件还包括：第二蜗杆144，第二蜗杆144与第二传动轴122通过第四联轴器134连接；第二涡轮142，第二蜗杆144与第二涡轮142相啮合，第二涡轮142通过传动齿轮副与末端臂30连接。
传动齿轮副的具体结构为，传动齿轮副包括：第二传动齿轮82，第二传动齿轮82与第二涡轮142通过中心轴151连接；第三传动齿轮83，第二传动齿轮82与第三传动齿轮83相啮合，第三传动齿轮83安装在末端臂30上。这样，便可以将运动传动到末端臂30上。
由于末端臂30的转动轴线不同于支撑臂10的转动轴线，也不同腕部20的转动轴线，第二传动齿轮82和第三传动齿轮83均为锥齿轮。优选地，末端臂30包括连接轴部以及从连接轴部外周面径向延伸的法兰连接部，连接轴部可转动地配合于腕部20内，法兰连接部用于安装喷涂机构。
具体地，支撑臂10绕第一旋转轴线旋转，腕部20绕第二旋转轴线旋转，末端臂30绕第三旋转轴线转动，其中，第一旋转轴线垂直于第二旋转轴线，第三旋转轴线垂直于第二旋转轴线，第三旋转轴线平行于第一旋转轴线。
本发明还提供了一种机器人，包括臂部结构，臂部结构为上述的臂部结构。
具体地，该机器人还包括底座210、腰关节220和摆动臂230，腰关节220可转动地设置在底座210上，摆动臂230可摆动地安装在腰关节220上。其中，臂部结构的肘关节240可摆动地安装在摆动臂230上，支撑臂10可转动地安装在肘关节240上。
可见，本方案中的驱动机构主要包括动力部分和传动部分，为尽量降低喷涂机构处的重量，多将驱动机构的动力部分置于机械臂的后端位于肘关节处，并通过传动轴与位于手腕处的锥齿轮驱动组件直接传动连接，通过传动轴来带动对应锥齿轮驱动组件的动力端运动。
另外，为避免管线暴露于喷涂环境中而被污染，多将传动轴设置为中空结构，并且驱动每一自由度转动的传动轴套接，喷涂机器人臂部件内部形成一个通道，管线穿设该通道连接至喷涂机构，可有效的防止涂料对管线的污染。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
本发明中的机器人的臂部结构包括第一驱动电机、第二驱动电机，第一驱动电机用于驱动支撑臂绕其轴线转动，第二驱动电机用于驱动腕部转动，且第一驱动电机和第二驱动电机均安装在后置于支撑臂的肘关节内，这样，便可以实现该臂部结构的各个驱动电机的集成，使各个驱动电机集中布置，进而减少支撑臂所承受的重量，且可以集中对这些驱动电机进行散热处理，解决现有技术中的喷涂机器人的各个驱动电机布置较为分散的问题。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种机器人的臂部结构，其特征在于，包括：
支撑臂(10)；
腕部(20)，可转动地设置在所述支撑臂(10)的第一端；
第一驱动电机(41)，用于驱动所述支撑臂(10)绕其轴线转动；
第二驱动电机(42)，用于驱动所述腕部(20)转动；
肘关节(240)，所述肘关节(240)设置在所述支撑臂(10)的第二端，所述第一驱动电机(41)和所述第二驱动电机(42)均安装在所述肘关节(240)的关节壳体内；
第一减速机(51)，所述第一驱动电机(41)的驱动轴与所述第一减速机(51)驱动连接，所述第一减速机(51)与所述支撑臂(10)传动连接，所述第一减速机(51)安装在所述肘关节(240)的关节壳体内；
第一传动组件，所述第一传动组件设置在所述第一减速机(51)与所述支撑臂(10)之间，所述第一减速机(51)通过所述第一传动组件与所述支撑臂(10)连接；
其中，所述第一传动组件包括：第一齿轮轴(61)和第一传动齿轮(81)，所述第一减速机(51)的输出轴与所述第一齿轮轴(61)通过第一夹头(71)连接；所述第一齿轮轴(61)与所述第一传动齿轮(81)相啮合，所述第一传动齿轮(81)与所述支撑臂(10)传动连接；
所述第一传动组件还包括第一传动法兰(91)，所述第一传动齿轮(81)通过第一传动法兰(91)与所述支撑臂(10)连接；
其中，所述支撑臂(10)包括主筒体(11)和支撑筒体(12)，所述支撑筒体(12)和所述主筒体(11)通过法兰部对接，所述腕部(20)安装在所述支撑筒体(12)上；所述支撑臂(10)还包括支撑端盖(13)，所述支撑端盖(13)设置在所述主筒体(11)远离所述支撑筒体(12)的一端，所述支撑端盖(13)与所述主筒体(11)通过法兰部对接，所述第一传动法兰(91)与所述支撑端盖(13)连接。
2.根据权利要求1所述的臂部结构，其特征在于，所述臂部结构还包括：
第二减速机(52)，所述第二驱动电机(42)的驱动轴与所述第二减速机(52)驱动连接，所述第二减速机(52)与所述腕部(20)传动连接；所述第二减速机(52)安装在所述肘关节(240)的关节壳体内。
3.根据权利要求2所述的臂部结构，其特征在于，所述臂部结构还包括：
第二传动组件，所述第二传动组件设置在所述第二减速机(52)与所述腕部(20)之间，所述第二减速机(52)通过所述第二传动组件与所述腕部(20)连接。
4.根据权利要求3所述的臂部结构，其特征在于，所述第二传动组件包括：
第二齿轮轴(62)，所述第二减速机(52)的输出轴与所述第二齿轮轴(62)通过第二夹头(72)连接；
第一齿轮组件，所述第二齿轮轴(62)与所述第一齿轮组件传动连接，所述第一齿轮组件与所述腕部(20)传动连接。
5.根据权利要求4所述的臂部结构，其特征在于，所述第一齿轮组件包括：
第一输入齿轮(101)，所述第一输入齿轮(101)与所述第二齿轮轴(62)相啮合；
第一输出齿轮(102)，所述第一输出齿轮(102)与所述第一输入齿轮(101)通过第一连接管(111)连接，所述第一输出齿轮(102)与所述腕部(20)传动连接。
6.根据权利要求5所述的臂部结构，其特征在于，所述第二传动组件还包括：
第三齿轮轴(63)，所述第三齿轮轴(63)与所述第一输出齿轮(102)相啮合；
第一传动轴(121)，所述第一传动轴(121)与所述第三齿轮轴(63)通过第一联轴器(131)连接，所述第一传动轴(121)与所述腕部(20)传动连接。
7.根据权利要求6所述的臂部结构，其特征在于，所述第二传动组件还包括：
第一蜗杆(143)，所述第一蜗杆(143)与所述第一传动轴(121)通过第二联轴器(132)连接；
第一涡轮(141)，所述第一蜗杆(143)与所述第一涡轮(141)相啮合，所述第一涡轮(141)通过第二传动法兰(92)与所述腕部(20)连接。
8.一种机器人，包括臂部结构，其特征在于，所述臂部结构为权利要求1至7中任一项所述的臂部结构。
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