CN107598913A - 一种多维度示教数控机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多维度示教数控机器人，包括机器人本体、保护外壳、第一机器手臂和第二机器手臂，所述机器人本体的外侧设置有保护外壳，所述机器人本体的一侧连接有第一机器手臂，所述机器人本体的另一侧设置有第二机器手臂；本发明通过保护外壳，便于保护机器人本体，同时通过第一机器手臂和第二机器手臂，便于实现机器人的多维度操作，以及第二机器手臂上加了加设了变速机构，使得电机与关节轴处的输入输出传动比可调；第一机器手臂上由于螺栓和压帽均是设置在壳体的外侧的，且并没有其他部件遮挡住螺栓和压帽，这样便可使操作人员直接对螺栓或者是压帽进行操作，从而有效提高了拆装旋转臂的方便性。

Description

一种多维度示教数控机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种多维度示教数控机器人。

背景技术

机器人是自动控制机器（Robot）的俗称，自动控制机器包括一切模拟人类行为或思想与模拟其他生物的机械（如机器狗，机器猫等）。狭义上对机器人的定义还有很多分类法及争议，有些电脑程序甚至也被称为机器人。而现有的示教数控机器人不能实现多维度操作，且第一过渡板和第二过渡板是通过螺栓固定的，且螺栓的头部是位于旋转臂内的，由于现在的旋转臂多是具有一定的长度的，导致操作人员不方便转动螺栓，从而阻碍旋转臂的拆装，以及机器人能完成工作任务的关键，就是如何令所述工作部件能够按照指定的轨迹、坐标去完成运动、停顿、转动角度等动作。这些动作均需要编程工程师通过编程才能的实现，而编程工程师需要具备较高的知识技能，并要经过专门的训练才能胜任，这样的话，一来对编程工程师的岗位依赖性高，二来操作并不直观，程序设定后不易修改。

所以，如何设计一种多维度示教数控机器人，成为我们当前要解决的问题。

发明内容

本发明提供一种多维度示教数控机器人，通过保护外壳，便于保护机器人本体，同时通过第一机器手臂和第二机器手臂，便于实现机器人的多维度操作，以及第二机器手臂上加了加设了变速机构，使得电机与关节轴处的输入输出传动比可调，手动示教时较低的传动比使机器人能被人力拖动，工作时较高的传动比使电机输出更大的扭矩；第一机器手臂上由于螺栓和压帽均是设置在壳体的外侧的，且并没有其他部件遮挡住螺栓和压帽，这样便可使操作人员直接对螺栓或者是压帽进行操作，从而有效提高了拆装旋转臂的方便性，轴承的内圈与连接部固定，且轴承的外圈的两端分别与夹持部和环形挡肩紧密抵靠，在定位旋转臂的同时，还对旋转臂起到较好的支撑，来提高旋转臂转动的稳定性；其次，旋转臂是通过花键与减速器的输出轴配合的，这样不仅能够减少将旋转臂和减速器连接起来后的长度，从而又可以确保旋转臂和减速器输出轴之间的同轴度，继而有效提高旋转臂转动的稳定性；更进一步地，在螺栓的作用下，限制了压帽的轴向窜动，从而提高旋转臂被定位的稳定性，来进一步提高旋转臂转动的稳定性，可以有效解决上述背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多维度示教数控机器人，包括机器人本体、保护外壳、第一机器手臂和第二机器手臂，其特征在于：所述机器人本体的外侧设置有保护外壳，所述机器人本体的一侧连接有第一机器手臂，所述第一机器手臂包括与机器人本体连接的多关节臂，多关节臂与机器人本体的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，所述关节轴与第一电机连接，编码器与控制系统电连接，还设有输入输出传动比可调的变速机构，所述变速机构位于关节轴与第一电机之间，将二者连接在一起，所述变速机构包括：第一壳体，其与第一电机固定连接，所述第一壳体的内壁设有第一壳体卡接位，第一电机输出轴末段位于第一壳体内；减速轴系统，其具有滑动卡接位，减速轴系统包括：第一减速器，其位于第一壳体内且与第一电机输出轴同轴，第一减速器的输入口与第一电机输出轴末段连接，第一减速器的输出轴与关节轴连接；滑动定位环，其可沿第一减速器的轴向滑动，滑动过程中始终保持与第一减速器的外壳连接，滑动定位环与滑动卡接位滑动连接且该滑动连接可分离，滑动定位环与第一壳体卡接位滑动连接且该滑动连接亦可分离，并且，当滑动定位环与滑动卡接位连接时，滑动定位环与第一壳体卡接位分离，反之亦然，所述减速轴系统包括转轴定位套，滑动卡接位设在转轴定位套上，转轴定位套将第一电机输出轴末段与第一减速器的输入口连接起来，或将减速器的输出轴与关节轴连接起来，所述第一减速器与第一壳体之间设有第一轴承，所述变速机构还包括换挡拨杆，其中部铰接在第一壳体上，前端是操控端，尾端能够拨动滑动定位环使之沿减速器的轴向滑动，所述变速机构还包括推动换挡拨杆的气缸；

所述机器人本体的另一侧设置有第二机器手臂，所述第二机器手臂包括第二壳体、第二电机、第二减速器、旋转臂、第二轴承、压帽和螺栓，所述第二机器手臂与机器人本体的连接处设置有旋转臂，所述旋转臂的外侧设置有压帽，所述旋转臂与压帽之间通过螺栓连接，所述旋转臂与压帽的连接处设置有第二轴承，所述旋转臂的一端连接有第二电机，所述第二电机的一侧设置有第二减速器，所述第二电机的外侧设置有第二壳体。

根据上述技术方案，所述第一电机为伺服电机，所述编码器设置在第一电机的输出端或变速机构的输出端。

根据上述技术方案，所述第二壳体呈筒状，所述第二壳体包括端盖以及均呈筒状的第二壳体一和第二壳体二，其中端盖a与第二壳体一b的左端相固定，第二壳体二c套在第二壳体一b的右端上，第二壳体一b和端盖a以及第二壳体二c与第二壳体一b均通过焊接的方式固定在一起，所述第二电机和第二减速器均固定在第二壳体内，所述第二电机与端盖相固定，第二减速器与第二壳体一相固定，所述第二减速器上具有输出轴a和输入轴b，且第二电机与第二减速器的输入轴b相连，所述第二电机和输入轴b采用联轴器或者是紧固件固定这两种方式进行连接。

根据上述技术方案，所述旋转臂呈圆筒状且位于第二壳体外侧，所述第二减速器位于第二电机和旋转臂之间，所述旋转臂的左端面上具有呈筒状凸出的连接部a，且连接部a和旋转臂同轴，连接部a伸入到第二壳体内并套在第二减速器的输出轴a上，且旋转臂和输出轴a通过花键相连，以使输出轴a能够稳定地驱动旋转臂转动，所述第二轴承套在连接部a上，所述第二轴承的内圈与连接部a相固定。

根据上述技术方案，所述压帽的内侧壁上具有呈环状的夹持部a，且夹持部a套在连接部a上，第二壳体二的内侧壁上具有与其同轴的环形挡肩，所述第二轴承的外圈的两端面分别与环形挡肩和夹持部a紧密抵靠，且环形挡肩和夹持部a均不与第二轴承的内圈接触。

根据上述技术方案，所述压帽沿第二壳体的径向贯穿有螺纹孔一，所述第二壳体的外侧壁上对应开设有螺纹孔二，螺纹孔一内螺接有螺栓，且螺栓的端部螺接在螺纹孔二内。

根据上述技术方案，所述连接部a的外侧壁上具有与其同轴的环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈，且密封圈的外侧壁与夹持部a的内侧壁相抵，密封圈包括呈环状的支撑部a和套在支撑部a上且呈环状的密封部b，密封部b和支撑部a为一体式结构，密封部b的外侧壁与夹持部a的内侧壁相抵，且密封部b的横截面呈三角形，密封部b有两个且沿旋转臂的轴向分布，两密封部b之间形成一呈环状且用于储存润滑油脂的储油槽c。

与现有技术相比，本发明的有益效果：通过保护外壳，便于保护机器人本体，同时通过第一机器手臂和第二机器手臂，便于实现机器人的多维度操作，以及第二机器手臂上加了加设了变速机构，使得电机与关节轴处的输入输出传动比可调，手动示教时较低的传动比使机器人能被人力拖动，工作时较高的传动比使电机输出更大的扭矩；第一机器手臂上由于螺栓和压帽均是设置在壳体的外侧的，且并没有其他部件遮挡住螺栓和压帽，这样便可使操作人员直接对螺栓或者是压帽进行操作，从而有效提高了拆装旋转臂的方便性，轴承的内圈与连接部固定，且轴承的外圈的两端分别与夹持部和环形挡肩紧密抵靠，在定位旋转臂的同时，还对旋转臂起到较好的支撑，来提高旋转臂转动的稳定性；其次，旋转臂是通过花键与减速器的输出轴配合的，这样不仅能够减少将旋转臂和减速器连接起来后的长度，从而又可以确保旋转臂和减速器输出轴之间的同轴度，继而有效提高旋转臂转动的稳定性；更进一步地，在螺栓的作用下，限制了压帽的轴向窜动，从而提高旋转臂被定位的稳定性，来进一步提高旋转臂转动的稳定性。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

在附图中：

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的第一机器手臂的结构示意图；

图3是本发明的第二机器手臂的结构示意图；

图中标号：1、机器人本体；2、保护外壳；3、第一机器手臂；31、第一壳体；311、第一壳体卡接位；32、第一减速器；33、转轴定位套；34、滑动定位环；35、换挡拨杆；36、第一轴承；4、第二机器手臂；41、第二壳体；42、第二电机；43、第二减速器；44、旋转臂；45、第二轴承；46、压帽；47、螺栓。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例：如图1-3所示，本发明提供一种多维度示教数控机器人，包括机器人本体1、保护外壳2、第一机器手臂3和第二机器手臂4，其特征在于：机器人本体1的外侧设置有保护外壳2，机器人本体1的一侧连接有第一机器手臂3，第一机器手臂3包括与机器人本体1连接的多关节臂，多关节臂与机器人本体1的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，关节轴与第一电机连接，编码器与控制系统电连接，还设有输入输出传动比可调的变速机构，变速机构位于关节轴与第一电机之间，将二者连接在一起，变速机构包括：第一壳体31，其与第一电机固定连接，第一壳体31的内壁设有第一壳体卡接位311，第一电机输出轴末段位于第一壳体31内；减速轴系统，其具有滑动卡接位，减速轴系统包括：第一减速器32，其位于第一壳体31内且与第一电机输出轴同轴，第一减速器32的输入口与第一电机输出轴末段连接，第一减速器32的输出轴与关节轴连接；滑动定位环34，其可沿第一减速器32的轴向滑动，滑动过程中始终保持与第一减速器32的外壳连接，滑动定位环34与滑动卡接位滑动连接且该滑动连接可分离，滑动定位环34与第一壳体卡接位311滑动连接且该滑动连接亦可分离，并且，当滑动定位环34与滑动卡接位连接时，滑动定位环34与第一壳体卡接位311分离，反之亦然，减速轴系统包括转轴定位套33，滑动卡接位设在转轴定位套33上，转轴定位套33将第一电机输出轴末段与第一减速器32的输入口连接起来，或将减速器2的输出轴与关节轴连接起来，第一减速器32与第一壳体31之间设有第一轴承36，变速机构还包括换挡拨杆35，其中部铰接在第一壳体31上，前端是操控端，尾端能够拨动滑动定位环34使之沿减速器2的轴向滑动，变速机构还包括推动换挡拨杆35的气缸；

机器人本体1的另一侧设置有第二机器手臂4，第二机器手臂4包括第二壳体41、第二电机42、第二减速器43、旋转臂44、第二轴承45、压帽46和螺栓47，第二机器手臂4与机器人本体1的连接处设置有旋转臂44，旋转臂44的外侧设置有压帽46，旋转臂44与压帽46之间通过螺栓47连接，旋转臂44与压帽46的连接处设置有第二轴承45，旋转臂44的一端连接有第二电机42，第二电机42的一侧设置有第二减速器43，第二电机42的外侧设置有第二壳体41。

根据上述技术方案，第一电机为伺服电机，编码器设置在第一电机的输出端或变速机构的输出端。

根据上述技术方案，第二壳体41呈筒状，第二壳体41包括端盖以及均呈筒状的第二壳体一和第二壳体二，其中端盖1a与第二壳体一1b的左端相固定，第二壳体二1c套在第二壳体一1b的右端上，第二壳体一1b和端盖1a以及第二壳体二1c与第二壳体一1b均通过焊接的方式固定在一起，第二电机42和第二减速器43均固定在第二壳体41内，第二电机42与端盖相固定，第二减速器43与第二壳体一相固定，第二减速器43上具有输出轴a和输入轴b，且第二电机42与第二减速器43的输入轴b相连，第二电机42和输入轴b采用联轴器或者是紧固件固定这两种方式进行连接。

根据上述技术方案，旋转臂4呈圆筒状且位于第二壳体41外侧，第二减速器43位于第二电机42和旋转臂4之间，旋转臂4的左端面上具有呈筒状凸出的连接部a，且连接部a和旋转臂4同轴，连接部a伸入到第二壳体41内并套在第二减速器43的输出轴a上，且旋转臂4和输出轴a通过花键相连，以使输出轴a能够稳定地驱动旋转臂4转动，第二轴承5套在连接部a上，第二轴承5的内圈与连接部a相固定。

根据上述技术方案，压帽6的内侧壁上具有呈环状的夹持部a，且夹持部a套在连接部a上，第二壳体二的内侧壁上具有与其同轴的环形挡肩，第二轴承5的外圈的两端面分别与环形挡肩和夹持部a紧密抵靠，且环形挡肩和夹持部a均不与第二轴承5的内圈接触。

根据上述技术方案，压帽6沿第二壳体41的径向贯穿有螺纹孔一，第二壳体41的外侧壁上对应开设有螺纹孔二，螺纹孔一内螺接有螺栓7，且螺栓7的端部螺接在螺纹孔二内。

根据上述技术方案，连接部a的外侧壁上具有与其同轴的环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈，且密封圈的外侧壁与夹持部a的内侧壁相抵，密封圈包括呈环状的支撑部a和套在支撑部a上且呈环状的密封部b，密封部b和支撑部a为一体式结构，密封部b的外侧壁与夹持部a的内侧壁相抵，且密封部b的横截面呈三角形，密封部b有两个且沿旋转臂4的轴向分布，两密封部b之间形成一呈环状且用于储存润滑油脂的储油槽c。

基于上述，本发明的优点在于，通过保护外壳，便于保护机器人本体，同时通过第一机器手臂和第二机器手臂，便于实现机器人的多维度操作，以及第二机器手臂上加了加设了变速机构，使得电机与关节轴处的输入输出传动比可调，手动示教时较低的传动比使机器人能被人力拖动，工作时较高的传动比使电机输出更大的扭矩；第一机器手臂上由于螺栓和压帽均是设置在壳体的外侧的，且并没有其他部件遮挡住螺栓和压帽，这样便可使操作人员直接对螺栓或者是压帽进行操作，从而有效提高了拆装旋转臂的方便性，轴承的内圈与连接部固定，且轴承的外圈的两端分别与夹持部和环形挡肩紧密抵靠，在定位旋转臂的同时，还对旋转臂起到较好的支撑，来提高旋转臂转动的稳定性；其次，旋转臂是通过花键与减速器的输出轴配合的，这样不仅能够减少将旋转臂和减速器连接起来后的长度，从而又可以确保旋转臂和减速器输出轴之间的同轴度，继而有效提高旋转臂转动的稳定性；更进一步地，在螺栓的作用下，限制了压帽的轴向窜动，从而提高旋转臂被定位的稳定性，来进一步提高旋转臂转动的稳定性。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术患者来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (7)

1.一种多维度示教数控机器人，包括机器人本体（1）、保护外壳（2）、第一机器手臂（3）和第二机器手臂（4），其特征在于：所述机器人本体（1）的外侧设置有保护外壳（2），所述机器人本体（1）的一侧连接有第一机器手臂（3），所述第一机器手臂（3）包括与机器人本体（1）连接的多关节臂，多关节臂与机器人本体（1）的连接关节以及多关节臂自身的各关节处均通过关节轴传动连接，还包括检测并记录关节轴的动作情况的编码器，所述关节轴与第一电机连接，编码器与控制系统电连接，还设有输入输出传动比可调的变速机构，所述变速机构位于关节轴与第一电机之间，将二者连接在一起，所述变速机构包括：第一壳体（31），其与第一电机固定连接，所述第一壳体（31）的内壁设有第一壳体卡接位（311），第一电机输出轴末段位于第一壳体（31）内；减速轴系统，其具有滑动卡接位，减速轴系统包括：第一减速器（32），其位于第一壳体（31）内且与第一电机输出轴同轴，第一减速器（32）的输入口与第一电机输出轴末段连接，第一减速器（32）的输出轴与关节轴连接；滑动定位环（34），其可沿第一减速器（32）的轴向滑动，滑动过程中始终保持与第一减速器（32）的外壳连接，滑动定位环（34）与滑动卡接位滑动连接且该滑动连接可分离，滑动定位环（34）与第一壳体卡接位（311）滑动连接且该滑动连接亦可分离，并且，当滑动定位环（34）与滑动卡接位连接时，滑动定位环（34）与第一壳体卡接位（311）分离，反之亦然，所述减速轴系统包括转轴定位套（33），滑动卡接位设在转轴定位套（33）上，转轴定位套（33）将第一电机输出轴末段与第一减速器（32）的输入口连接起来，或将减速器（2）的输出轴与关节轴连接起来，所述第一减速器（32）与第一壳体（31）之间设有第一轴承（36），所述变速机构还包括换挡拨杆（35），其中部铰接在第一壳体（31）上，前端是操控端，尾端能够拨动滑动定位环（34）使之沿减速器（2）的轴向滑动，所述变速机构还包括推动换挡拨杆（35）的气缸；

所述机器人本体（1）的另一侧设置有第二机器手臂（4），所述第二机器手臂（4）包括第二壳体（41）、第二电机（42）、第二减速器（43）、旋转臂（44）、第二轴承（45）、压帽（46）和螺栓（47），所述第二机器手臂（4）与机器人本体（1）的连接处设置有旋转臂（44），所述旋转臂（44）的外侧设置有压帽（46），所述旋转臂（44）与压帽（46）之间通过螺栓（47）连接，所述旋转臂（44）与压帽（46）的连接处设置有第二轴承（45），所述旋转臂（44）的一端连接有第二电机（42），所述第二电机（42）的一侧设置有第二减速器（43），所述第二电机（42）的外侧设置有第二壳体（41）。

2.根据权利要求1所述的一种多维度示教数控机器人，其特征在于：所述第一电机为伺服电机，所述编码器设置在第一电机的输出端或变速机构的输出端。

3.根据权利要求1所述的一种多维度示教数控机器人，其特征在于：所述第二壳体（41）呈筒状，所述第二壳体（41）包括端盖以及均呈筒状的第二壳体一和第二壳体二，其中端盖1a与第二壳体一1b的左端相固定，第二壳体二1c套在第二壳体一1b的右端上，第二壳体一1b和端盖1a以及第二壳体二1c与第二壳体一1b均通过焊接的方式固定在一起，所述第二电机（42）和第二减速器（43）均固定在第二壳体（41）内，所述第二电机（42）与端盖相固定，第二减速器（43）与第二壳体一相固定，所述第二减速器（43）上具有输出轴a和输入轴b，且第二电机（42）与第二减速器（43）的输入轴b相连，所述第二电机（42）和输入轴b采用联轴器或者是紧固件固定这两种方式进行连接。

4.根据权利要求1所述的一种多维度示教数控机器人，其特征在于：所述旋转臂（4）呈圆筒状且位于第二壳体（41）外侧，所述第二减速器（43）位于第二电机（42）和旋转臂（4）之间，所述旋转臂（4）的左端面上具有呈筒状凸出的连接部a，且连接部a和旋转臂（4）同轴，连接部a伸入到第二壳体（41）内并套在第二减速器（43）的输出轴a上，且旋转臂（4）和输出轴a通过花键相连，以使输出轴a能够稳定地驱动旋转臂（4）转动，所述第二轴承（5）套在连接部a上，所述第二轴承（5）的内圈与连接部a相固定。

5.根据权利要求1所述的一种多维度示教数控机器人，其特征在于：所述压帽（6）的内侧壁上具有呈环状的夹持部a，且夹持部a套在连接部a上，第二壳体二的内侧壁上具有与其同轴的环形挡肩，所述第二轴承（5）的外圈的两端面分别与环形挡肩和夹持部a紧密抵靠，且环形挡肩和夹持部a均不与第二轴承（5）的内圈接触。

6.根据权利要求1所述的一种多维度示教数控机器人，其特征在于：所述压帽（6）沿第二壳体（41）的径向贯穿有螺纹孔一，所述第二壳体（41）的外侧壁上对应开设有螺纹孔二，螺纹孔一内螺接有螺栓（7），且螺栓（7）的端部螺接在螺纹孔二内。

7.根据权利要求4所述的一种多维度示教数控机器人，其特征在于：所述连接部a的外侧壁上具有与其同轴的环形凹槽，环形凹槽内设有密封圈，且密封圈的外侧壁与夹持部a的内侧壁相抵，密封圈包括呈环状的支撑部a和套在支撑部a上且呈环状的密封部b，密封部b和支撑部a为一体式结构，密封部b的外侧壁与夹持部a的内侧壁相抵，且密封部b的横截面呈三角形，密封部b有两个且沿旋转臂（4）的轴向分布，两密封部b之间形成一呈环状且用于储存润滑油脂的储油槽c。