CN109979300A

CN109979300A - 一种五自由度教学机器人

Info

Publication number: CN109979300A
Application number: CN201711441269.3A
Authority: CN
Inventors: 高飞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-12-27
Filing date: 2017-12-27
Publication date: 2019-07-05

Abstract

本发明公开了一种五自由度教学机器人，包括底座、大臂关节、大臂、小臂关节、小臂、末端法兰，底座驱动整机在平面内的回转运动，大臂关节驱动大臂俯仰运动，小臂关节驱动小臂摆动，末端法兰的回转驱动装置和摆动驱动装置均设在小臂关节处，通过两组齿轮传动实现末端法兰的摆动和转动。本发明为达到教学实训目的，优化工业机器人中的减速装置利用齿轮传动代替实现，方便工业机器人教学使用，具有低成本、易维护和良好运动性能，具有良好的市场应用前景。

Description

一种五自由度教学机器人

技术领域

本发明涉及教学机器人技术领域，更具体的涉及一种五自由度教学机器人。

背景技术

伴随着科技不断进步，工业生产制造方式日新月异，机器人在智能装备制造、自动化工厂等领域中的应用较广，随着人力成本上涨，工业机器人将会成为未来工业生产的主流模式，中国工业机器人将迎来一个全新应用普及新领域。随着工业机器人使用量的不断增长，相关技术人才短缺，需求上升。国内高校尤其高职院校抢抓机遇，纷纷增设机器人专业，创建机器人实验实训室，培养社会急需的技能型技术人才。

工业机器人本体在实训室建设和专业教学必不可少，机器人机器设备是否能够满足教学所需就显得尤为重要。传统工业机器人精度高，成本高，不适合用于教育教学，而现有机器人教学平台多数为节约成本进行简化，无法达到机器人教学目标。

目前多自由教学机器人在底座结构设计和末端法兰驱动结构存在技术难点，现有教学机器人过于简化难以观察机器人本体结构，传统工业机器人零部件成本到、精度高无适应长期拆装实训需求。因此，如何贴近工业生产实际，以工业机器人为原型设计教学专用机器人，便于教学组装和演示，成为广大高职院校实验实训室建设急需解决的问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供了低成本的一种五自由度教学机器人，可用于五自由度教学机器人的机械本体，能够实现五自由度的转动，学生对机器人的机械本体、传动原理、装配工艺等机械性能和特点进行了解掌握，具有良好的应用前景。

本发明提供了一种五自由度教学机器人，包括底座、大臂关节、大臂、小臂关节、小臂、末端法兰，所述大臂关节安装在所述底座上，所述大臂关节驱动大臂俯仰转动；所述小臂关节驱动小臂转动，内置有末端法兰回转和摆动两轴运动装置；所述末端法兰安装在所述小臂的末端。所述大臂关节和小臂关节采用步进电机和谐波减速机方式驱动。

所述底座，包括底板、铸造壳体、旋转电机、联轴器、L型支撑板、齿轮轴、主动锥齿轮、底座回转法兰、回转轴、从动锥齿轮、轴向支撑座；所述铸造壳体固接在所述底板上，其余各部件封装在所述铸造壳体内部，所述L型支撑板成对对称布置，与所述底板固接，所述旋转电机安装在所述L型支撑板上，轴端通过所述联轴器与所述齿轮轴连接，所述齿轴通过滚动轴承支撑在所述L型支撑板上，末端装有所述主动锥齿轮；所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮形成啮合传动，所述从动锥齿轮安装在所述回转轴上，所述回转轴底部通过滚动轴承安装在所述轴向支撑座中，并与所述底板固定；所述回转轴顶部装有所述底座回转法兰。

所述小臂内设有末端法兰回转装置和摆动装置，包括法兰回转电机、齿轮传动组一、法兰摆动电机、齿轮传动组二、末端法兰壳体、外部壳体；所述手腕回转电机与所述齿轮传动组一连接，所述齿轮传动组一与所述末端法兰连接；所述手腕摆动电机与所述齿轮传动组二连接，所述齿轮传动组二与所述末端法兰壳体连接；所述齿轮传动组一的传动轴制成实心轴，所述齿轮传动组二的传动轴制成空心轴，两者套装在一起，并用所述外部壳体封装。

本发明的工作原理是：底座驱动整机在平面内的回转运动，大臂关节驱动大臂俯仰运动，小臂关节驱动小臂摆动，末端法兰的回转驱动装置和摆动驱动装置均设在小臂关节处，通过两组齿轮传动实现末端法兰的摆动和转动。

本发明的有益效果是：本发明为达到教学实训目的，优化工业机器人中的减速装置利用齿轮传动代替实现，方便工业机器人教学使用，具有低成本、易维护和良好运动性能，具有良好的市场应用前景。

附图说明

图1为本发明一种五自由度教学机器人结构示意图

图2为本发明底座结构示意图

图3为本发明小臂内部传动结构示意图

图中：1、底座；2、大臂关节；3、大臂；4、小臂关节；5、小臂；6、末端法兰；101、底板；102、铸造壳体；103、旋转电机；104、联轴器；105、L型支撑板；106、齿轮轴；107、主动锥齿轮；108、底座回转法兰；109、回转轴；110、从动锥齿轮；111、轴向支撑座；501、法兰回转电机；502、齿轮传动组一；503、法兰摆动电机；504、齿轮传动组二；505、末端法兰壳体；506、外部壳体。

具体实施方式

下面将结合本发明中附图，对一种五自由度教学机器人的技术方案进行具体描述。基于本发明实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例均属于本发明的保护范围。

参照图1至图3，本发明涉及的是一种五自由度教学机器人，其较佳的实施方式是：一种五自由度教学机器人，包括底座1、大臂关节2、大臂3、小臂关节4、小臂5、末端法兰6，所述大臂关节2安装在所述底座1上，所述大臂关节2驱动大臂3俯仰转动；所述小臂关节4驱动小臂5转动，内置有末端法兰6回转和摆动两轴运动装置；所述末端法兰6安装在所述小臂5的末端。所述大臂关节2和小臂关节4采用步进电机和谐波减速机方式驱动。

所述底座1，包括底板101、铸造壳体102、旋转电机103、联轴器104、L型支撑板105、齿轮轴106、主动锥齿轮107、底座回转法兰108、回转轴109、从动锥齿轮110、轴向支撑座111；所述铸造壳体102固接在所述底板101上，其余各部件封装在所述铸造壳体102内部，所述L型支撑板105成对对称布置，与所述底板101固接，所述旋转电机103安装在所述L型支撑板105上，轴端通过所述联轴器104与所述齿轮轴106连接，所述齿轴通106过滚动轴承支撑在所述L型支撑板105上，末端装有所述主动锥齿轮107；所述主动锥齿轮107与所述从动锥齿轮110形成啮合传动，所述从动锥齿轮110安装在所述回转轴109上，所述回转轴109底部通过滚动轴承安装在所述轴向支撑座111中，并与所述底板101固定；所述回转轴109顶部装有所述底座回转法兰108。

所述小臂5内设有末端法兰回转装置和摆动装置，包括法兰回转电机501、齿轮传动组一502、法兰摆动电机503、齿轮传动组二504、末端法兰壳体505、外部壳体506；所述法兰回转电机501与所述齿轮传动组一502连接，所述齿轮传动组一502与所述末端法兰6连接；所述法兰摆动电机503与所述齿轮传动组二504连接，所述齿轮传动组二504与所述末端法兰壳体505连接；所述齿轮传动组一502的传动轴制成实心轴，所述齿轮传动组二504的传动轴制成空心轴，两者套装在一起，并用所述外部壳体506封装。

本发明具有低成本、易维护和良好运动性能等优点，具有良好的市场应用前景。

Claims

1.一种五自由度教学机器人，其特征在于包括底座、大臂关节、大臂、小臂关节、小臂、末端法兰，所述大臂关节安装在所述底座上，所述大臂关节驱动大臂俯仰转动；所述小臂关节驱动小臂转动，内置有末端法兰回转和摆动两轴运动装置；所述末端法兰安装在所述小臂的末端。

2.根据权利要求1所述的一种五自由度教学机器人，其特征在于：所述大臂关节和小臂关节采用步进电机和谐波减速机方式驱动。

3.根据权利要求1所述的一种五自由度教学机器人，其特征在于：所述底座，包括底板、铸造壳体、旋转电机、联轴器、L型支撑板、齿轮轴、主动锥齿轮、底座回转法兰、回转轴、从动锥齿轮、轴向支撑座；所述铸造壳体固接在所述底板上，其余各部件封装在所述铸造壳体内部，所述L型支撑板成对对称布置，与所述底板固接，所述旋转电机安装在所述L型支撑板上，轴端通过所述联轴器与所述齿轮轴连接，所述齿轴通过滚动轴承支撑在所述L型支撑板上，末端装有所述主动锥齿轮；所述主动锥齿轮与所述从动锥齿轮形成啮合传动，所述从动锥齿轮安装在所述回转轴上，所述回转轴底部通过滚动轴承安装在所述轴向支撑座中，并与所述底板固定；所述回转轴顶部装有所述底座回转法兰。

4.根据权利要求1所述的一种五自由度教学机器人，其特征在于：所述小臂内设有末端法兰回转装置和摆动装置，包括法兰回转电机、齿轮传动组一、法兰摆动电机、齿轮传动组二、末端法兰壳体、外部壳体；所述手腕回转电机与所述齿轮传动组一连接，所述齿轮传动组一与所述末端法兰连接；所述手腕摆动电机与所述齿轮传动组二连接，所述齿轮传动组二与所述末端法兰壳体连接；所述齿轮传动组一的传动轴制成实心轴，所述齿轮传动组二的传动轴制成空心轴，两者套装在一起，并用所述外部壳体封装。