CN108527342A - 一种新型scara机器人结构 - Google Patents

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    • B25J9/02Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
    • B25J9/04Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type by rotating at least one arm, excluding the head movement itself, e.g. cylindrical coordinate type or polar coordinate type
    • B25J9/041Cylindrical coordinate type
    • B25J9/042Cylindrical coordinate type comprising an articulated arm

Abstract

本发明公开了一种新型SCARA机器人结构,其包括有基座,所述基座上设有升降机构和用于驱使升降机构转动的基座电机,所述升降机构上设有一中臂,且由所述升降机构驱使所述中臂上下移动,所述中臂上设有前臂以及用于驱使前臂转动的中臂电机,所述前臂上设有执行机构以及用于驱使执行机构转动的前臂电机,藉由所述基座电机、升降机构、中臂电机和前臂电机的驱动作用,带动所述执行机构移动至预设位置。本发明具有结构简单、易于实现、可实现三维立体空间的移动、更具灵活性、工作稳定性更好和执行精度更高等特点。

Description

一种新型SCARA机器人结构
技术领域
[0001]本发明涉及机器人,尤其涉及一种新型SCARA机器人结构。
背景技术
[0002]随着“中国制造2025”的不断推进中,工业自动化水平迅速提高,工业机器人技术 发展很快,而SCARA机器人结构轻便、响应快,被广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品 工业、药品工业和食品工业等领域。
[0003]传统的SCARA机器人为“三转动一平移”类型的运动形式,并且其平移运动形式,是 在机器人的执行末端位置,由于受力等因素,会影响机器人的稳定性和工作精度。同时在水 平方向只有两个自由度确定水平方向的坐标点,虽然也可以确定水平方向上的坐标点,但 是灵活性不够。此外,传统的SCARA机器人的工作域为扇形面,其限制了机器人的工作域,导 致机器人的灵活性和稳定性不够。
发明内容
[0004] 本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的不足,提供一种结构简单、易于实 现、可实现三维立体空间的移动、更具灵活性、工作稳定性好、整机结构稳定可靠、能快速响 应指令和执行精度高的新型SCARA机器人结构。
[0005] 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案。
[0006] —种新型SCARA机器人结构,其包括有基座,所述基座上设有升降机构和用于驱使 升降机构转动的基座电机,所述升降机构上设有一中臂,且由所述升降机构驱使所述中臂 上下移动,所述中臂上设有前臂以及用于驱使前臂转动的中臂电机,所述前臂上设有执行 机构以及用于驱使执行机构转动的前臂电机,藉由所述基座电机、升降机构、中臂电机和前 臂电机的驱动作用,带动所述执行机构移动至预设位置。
[0007] 优选地,所述基座电机设于基座内,且所述基座电机靠近基座的边缘处。
[0008] 优选地,所述基座电机与升降机构之间通过一谐波减速器连接,所述谐波减速器 嵌设于基座的顶部。
[0009] 优选地,所述升降机构包括有支座、立柱和支板,所述支座与所述谐波减速器的驱 动转盘固定连接,所述立柱的下端固定连接于支座,所述支板固定连接于立柱的顶端,所述 支板与支座之间设有一丝杆及两个光杆,所述丝杆与两个光杆呈等腰三角形分布,所述支 板上设有用于驱使所述丝杆转动的升降驱动电机,所述丝杆上螺合有螺纹套,所述光杆上 套设有滑套,所述螺纹套和滑套均与所述中臂固定连接。
[0010] 优选地,所述螺纹套和滑套均穿设于所述中臂,所述中臂上开设有通孔,所述通孔 贯穿于所述中臂的上下两侧,所述立柱穿设于所述通孔,所述通孔与两个滑套呈等腰三角 形分布。
[0011] 优选地,所述中臂包括有中臂前部和中臂后部,所述中臂后部的厚度大于中臂前 部的厚度,且所述中臂前部和中臂后部之间形成有一工形部。
[0012] 优选地,所述通孔的内侧壁嵌设有滑块,所述滑块上开设有沿竖直方向延伸的滑 槽,所述立柱的外侧壁设有沿竖直方向延伸的滑轨,所述滑轨设于所述滑槽内,且所述滑块 与所述滑轨滑动连接。
[0013] 优选地,所述中臂与前臂之间连接有一回转减速器,且所述中臂电机通过驱使所 述回转减速器运转而带动所述前臂转动。
[0014] 优选地,所述前臂上设有一腕关节,所述腕关节的前端形成有一圆弧形槽孔,所述 圆弧形槽孔的圆心处开设有安装孔,所述腕关节的侧部开设有螺孔。
[0015] 优选地,所述前臂电机固定于所述腕关节上,所述执行机构包括有竖梁,所述竖梁 穿过所述腕关节,且所述竖梁与所述前臂电机的驱动轴通过一联轴器连接,所述执行机构 包括有气缸和夹爪,所述夹爪包括有横梁、第一手指、第二手指、第一连杆、第二连杆、滑块 和夹紧块,所述竖梁穿过滑块且二者滑动连接,所述竖梁的下端与所述夹紧块固定连接,所 述夹紧块与所述横梁固定连接,所述横梁穿过第一手指和第二手指,且所述第一手指和第 二手指均滑动连接于横梁,所述第一连杆的两端分别与滑块和第一手指铰链连接,所述第 二连杆的两端分别与滑块和第二手指铰链连接,所述气缸的活塞杆与所述横梁平齐,所述 气缸的外壳与第二手指固定连接,所述气缸的活塞杆与所述第一手指固定连接,藉由所述 气缸驱使第一手指、第二手指相互靠近或者相互远离,以令所述夹爪执行夹紧或松开动作。 [0016] 本发明公开的SCARA机器人结构中,利用基座上的基座电机可驱使升降机构转动 至预设角度,进而带动中臂、前臂和执行机构移动,同时,在升降机构的升降驱动作用下,使 得中臂、前臂和执行机构能够在竖直方向移动,此外,在中臂电机和前臂电机的驱动作用 下,还使得前臂和执行机构进一步平移,结合基座电机、升降机构、中臂电机和前臂电机的 配合作用,使得该SCARA机器人不仅能够驱使执行机构准确移动到指定位置,而且通过合理 选择和配置各电机,还可以控制移动精度和准确性,使得本发明不仅实现了在三维立体空 间内移动,而且更具灵活性,工作稳定性更好,执行精度更高,此外,本发明结构简单、易于 实现,适合在机器人技术领域推广应用,并具有较好的市场前景。
附图说明
[0017] 图1为本发明SCARA机器人的立体图。
[0018] 图2为基座的俯视图。
[0019]图3为基座的立体图。
[0020] 图4为升降机构的立体图。
[0021] 图5为中臂的立体图。
[0022]图6为前臂的立体图。
[0023]图7为前臂与腕关节的结构图。
[0024]图8为本发明优选实施例中执行机构的结构图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图和实施例对本发明作更加详细的描述。
[0026]本发明公开了一种新型SCARA机器人结构,结合图1至图8所示,其包括有基座丨,所 述基座1上设有升降机构2和用于驱使升降机构2转动的基座电机1〇,所述升降机构2上设有 一中臂3,且由所述升降机构2驱使所述中臂3上下移动,所述中臂3上设有前臂4以及用于驱 使前臂4转动的中臂电机30,所述前臂4上设有执行机构5以及用于驱使执行机构5转动的前 臂电机40,藉由所述基座电机10、升降机构2、中臂电机3〇和前臂电机40的驱动作用,带动所 述执行机构5移动至预设位置。
[0027] 上述SCARA机器人结构中,利用基座1上的基座电机1〇可驱使升降机构2转动至预 设角度,进而带动中臂3、前臂4和执行机构5移动,同时,在升降机构2的升降驱动作用下,使 得中臂3、前臂4和执行机构5能够在竖直方向移动,此外,在中臂电机3〇和前臂电机4〇的驱 动作用下,还使得前臂4和执行机构5进一步平移,结合基座电机1〇、升降机构2、中臂电机3〇 和前臂电机40的配合作用,使得该SCARA机器人不仅能够驱使执行机构5准确移动到指定位 置,而且通过合理选择和配置各电机,还可以控制移动精度和准确性,使得本发明不仅实现 了在三维立体空间内移动,而且更具灵活性,工作稳定性更好,执行精度更高,此外,本发明 结构简单、易于实现,适合在机器人技术领域推广应用,并具有较好的市场前景。
[0028] 为了进一步扩大执行机构5的移动区域,避免基座1占用该移动区域,结合图2和图 3所示,所述基座电机10设于基座1内,且所述基座电机1〇靠近基座1的边缘处。
[0029] 本实施例中,所述基座电机10与升降机构2之间通过一谐波减速器11连接,所述谐 波减速器11嵌设于基座1的顶部。
[0030] 请参照图4,本实施例中的升降机构2优选采用丝杆驱动方式,所述升降机构2包括 有支座20、立柱21和支板22,所述支座20与所述谐波减速器11的驱动转盘固定连接,所述立 柱21的下端固定连接于支座20,所述支板22固定连接于立柱21的顶端,所述支板22与支座 20之间设有一丝杆23及两个光杆24,所述丝杆23与两个光杆24呈等腰三角形分布,所述支 板22上设有用于驱使所述丝杆23转动的升降驱动电机25,所述丝杆23上螺合有螺纹套230, 所述光杆24上套设有滑套240,所述螺纹套230和滑套240均与所述中臂3固定连接。上述升 降机构2的结构更加稳定可靠,升降位移精度更加易于控制。
[0031] 本实施例中,结合图1、图4和图5所示,本实施例中,所述螺纹套230和滑套240均穿 设于所述中臂3,所述中臂3上开设有通孔31,所述通孔31贯穿于所述中臂3的上下两侧,所 述立柱21穿设于所述通孔31,所述通孔31与两个滑套240呈等腰三角形分布。
[0032] 为了进一步提高中臂3的结构稳定性和受力强度,使其满足刚性要求,本实施例 中,所述中臂3包括有中臂前部300和中臂后部3〇1,所述中臂后部301的厚度大于中臂前部 300的厚度,且所述中臂前部300和中臂后部301之间形成有一工形部302。
[0033] 进一步地,所述通孔31的内侧壁嵌设有滑块32,所述滑块32上开设有沿竖直方向 延伸的滑槽320,所述立柱21的外侧壁设有沿竖直方向延伸的滑轨210,所述滑轨210设于所 述滑槽320内,且所述滑块32与所述滑轨210滑动连接。基于上述滑动关系,使得中臂3与立 柱21之间的连接关系更加紧密以及减少二者之间的摩擦力,不仅能减轻升降驱动电机25的 负载,而且可避免中臂3在移动过程中发生抖动。
[0034] 结合图5至图7所示,关于中臂3与前臂4之间的连接关系,本实施例中,所述中臂3 与前臂4之间连接有一回转减速器41,且所述中臂电机30通过驱使所述回转减速器41运转 而带动所述前臂4转动。
[0035] 进一步地,所述前臂4上设有一腕关节42,所述前臂电机40固定于所述腕关节42 上,所述腕关节42的边缘处形成有榫头420,所述前臂4的端部开设有榫槽400,所述榫头42〇 卡设于所述榫槽400内,且所述榫头420与所述削臂4通过螺丝固疋连接。本买施例中的腕关 节42是可拆卸的,而前臂电机40和执行机构5均设于该腕关节42上,所以当用户需要更换不 同类型的执行机构5时,可将腕关节42、前臂电机4〇和执行机构5整体拆下、更换,有助于提 高更换过程的操作效率。
[0036] 本实施例中,所述前臂4上设有一腕关节犯,所述腕关节42的前端形成有一圆弧形 槽孔421,所述圆弧形槽孔421的圆心处开设有安装孔422,所述腕关节42的侧部开设有螺孔 423。
[0037] 作为一种优选方式,所述前臂电机40固定于所述腕关节42上,所述执行机构5包括 有竖梁50,所述竖梁50穿过所述腕关节42,且所述竖梁50与所述前臂电机40的驱动轴通过 一联轴器连接,所述执行机构5包括有气缸51和夹爪52,所述夹爪52包括有横梁53、第一手 指54、第二手指55、第一连杆56、第二连杆57、滑块58和夹紧块59,所述竖梁50穿过滑块58且 二者滑动连接,所述竖梁50的下端与所述夹紧块59固定连接,所述夹紧块59与所述横梁53 固定连接,所述横梁53穿过第一手指54和第二手指55,且所述第一手指54和第二手指55均 滑动连接于横梁53,所述第一连杆56的两端分别与滑块5S和第一手指54铰链连接,所述第 二连杆57的两端分别与滑块58和第二手指55铰链连接,所述气缸51的活塞杆与所述横梁53 平齐,所述气缸51的外壳与第二手指55固定连接,所述气缸51的活塞杆与所述第一手指54 固定连接,藉由所述气缸51驱使第一手指54、第二手指55相互靠近或者相互远离,以令所述 夹爪52执行夹紧或松开动作。
[0038]上述机构中,当所述气缸51驱使第一手指54和第二手指55相对滑动时,所述滑块 58可相对竖梁50上下滑动,在第一手指54和第二手指55执行夹持动作的同时,将推力转换 为夹持力,再结合第一连杆56和第二连杆57的配合作用,可使得第一手指54和第二手指55 的夹持动作更加稳定可靠,大大提高了执行机构的整体运动性能。
[0039]在本发明的优选实施例中,所述执行机构5可以是气缸51和夹爪52相配合的气动 夹爪机构,也可以是喷涂、焊接等其他类型的执行机构,因此,本发明对执行机构5的具体结 构和类型不作限制。
[0040]以上所述只是本发明较佳的实施例,并不用于限制本发明,凡在本发明的技术范 围内所做的修改、等同替换或者改进等,均应包含在本发明所保护的范围内。

Claims (10)

1. 一种新型SCARA机器人结构,其特征在于,包括有基座(1),所述基座(1)上设有升降 机构(2)和用于驱使升降机构(2)转动的基座电机(1〇),所述升降机构(2)上设有一中臂 (3),且由所述升降机构⑵驱使所述中臂⑶上下移动,所述中臂⑶上设有前臂⑷以及用 于驱使前臂(4)转动的中臂电机(3〇),所述前臂(4)上设有执行机构(5)以及用于驱使执行 机构⑸转动的前臂电机(4〇),藉由所述基座电机(1〇)、升降机构⑵、中臂电机(30)和前臂 电机(40)的驱动作用,带动所述执行机构(5)移动至预设位置。
2. 如权利要求1所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述基座电机(1〇)设于基 座(1)内,且所述基座电机(1〇)靠近基座(1)的边缘处。
3. 如权利要求2所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述基座电机(1〇)与升降 机构(2)之间通过一谐波减速器(11)连接,所述谐波减速器(11)嵌设于基座(1)的顶部。
4. 如权利要求3所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述升降机构(2)包括有支 座(20)、立柱(21)和支板(22),所述支座(20)与所述谐波减速器(11)的驱动转盘固定连接, 所述立柱(21)的下端固定连接于支座(2〇),所述支板(22)固定连接于立柱(21)的顶端,所 述支板(22)与支座(20)之间设有一丝杆(23)及两个光杆(24),所述丝杆(23)与两个光杆 (24) 呈等腰三角形分布,所述支板(22)上设有用于驱使所述丝杆(23)转动的升降驱动电机 (25) ,所述丝杆(23)上螺合有螺纹套(230),所述光杆(24)上套设有滑套(240),所述螺纹套 (230)和滑套(240)均与所述中臂(3)固定连接。
5. 如权利要求4所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述螺纹套(230)和滑套 (240)均穿设于所述中臂(3),所述中臂(3)上开设有通孔(31),所述通孔C31)贯穿于所述中 臂(3)的上下两侧,所述立柱(21)穿设于所述通孔(31),所述通孔(31)与两个滑套(240)呈 等腰三角形分布。
6. 如权利要求4所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述中臂(3)包括有中臂前 部(300)和中臂后部(301),所述中臂后部(301)的厚度大于中臂前部(3〇〇)的厚度,且所述 中臂前部(3〇〇)和中臂后部(3〇1)之间形成有一工形部(302)。
7. 如权利要求6所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述通孔C31)的内侧壁嵌 设有滑块(32),所述滑块C32)上开设有沿竖直方向延伸的滑槽(32〇),所述立柱(21)的外侧 壁设有沿竖直方向延伸的滑轨(21〇),所述滑轨(210)设于所述滑槽(32〇)内,且所述滑块 (32)与所述滑轨(210)滑动连接。
8. 如权利要求1所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述中臂(3)与前臂(4)之 间连接有一回转减速器(41),且所述中臂电机(30)通过驱使所述回转减速器(41)运转而带 动所述前臂(4)转动。
9. 如权利要求1所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述前臂(4)上设有一腕关 节(42),所述腕关节(42)的前端形成有一圆弧形槽孔(421),所述圆弧形槽孔(421)的圆心 处开设有安装孔(422),所述腕关节(42)的侧部开设有螺孔(423)。
10. 如权利要求9所述的新型SCARA机器人结构,其特征在于,所述前臂电机(40)固定于 所述腕关节(42)上,所述执行机构(5)包括有竖梁(50),所述竖梁(50)穿过所述腕关节 (42),且所述竖梁(50)与所述前臂电机(40)的驱动轴通过一联轴器连接,所述执行机构(5) 包括有气缸(51)和夹爪(52),所述夹爪(52)包括有横梁(53)、第一手指(54)、第二手指 (55)、第一连杆(56)、第二连杆(57)、滑块(58)和夹紧块(59),所述竖梁(50)穿过滑块(58) 且二者滑动连接,所述竖梁(50)的下端与所述夹紧块(59)固定连接,所述夹紧块(59)与所 述横梁(53)固定连接,所述横梁(53)穿过第一手指(54)和第二手指(55),且所述第一手指 (54)和第二手指(55)均滑动连接于横梁(53),所述第一连杆(56)的两端分别与滑块(58)和 第一手指(54)铰链连接,所述第二连杆(57)的两端分别与滑块(58)和第二手指(55)铰链连 接,所述气缸(51)的活塞杆与所述横梁(53)平齐,所述气缸(51)的外壳与第二手指(55)固 定连接,所述气缸(51)的活塞杆与所述第一手指(54)固定连接,藉由所述气缸(51)驱使第 一手指(54)、第二手指(55)相互靠近或者相互远离,以令所述夹爪(52)执行夹紧或松开动 作。
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