CN110091318B - 机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人，包括：腰部结构，设置有驱动组件和与驱动组件相连接的立柱，驱动组件用于驱动立柱围绕其自身轴线转动；臂部结构，臂部结构设置有四边形桁架、驱动件及夹具，四边形桁架与立柱相连接，驱动件用于驱动四边形桁架形变，夹具用于夹紧或松开驱动件，驱动件的一端通过夹具与四边形桁架转动连接；腕部结构，与四边形桁架相连接，腕部结构用于与外部设备相连接。本发明通过合理设置机器人的结构，实现了臂部结构的拉伸极限及缩短极限的调节，并使腰部结构、臂部结构及腕部结构相配合实现机器人在多个方向、多个角度及多个自由度上搬运、码垛外部设备的目的。

Description

机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机器人。

背景技术

相关技术中机器人的臂部结构，虽然能够在一定范围内伸长或缩短，但依然存在拉伸极限及缩短极限，在不整体更换臂部结构，甚至更换机器人的情况下，无法实现在更较小的范围内移动的需求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一方面提出了一种机器人。

有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种机器人，包括：腰部结构，设置有驱动组件和与驱动组件相连接的立柱，驱动组件用于驱动立柱围绕其自身轴线转动；臂部结构，臂部结构设置有四边形桁架、驱动件及夹具，四边形桁架与立柱相连接，驱动件用于驱动四边形桁架形变，夹具用于夹紧或松开驱动件，驱动件的一端通过夹具与四边形桁架转动连接；腕部结构，与四边形桁架相连接，腕部结构用于与外部设备相连接。

本发明提供的一种机器人包括：腰部结构、臂部结构及腕部结构。通过合理设置机器人的结构使得臂部结构设置有四边形桁架、驱动件及夹具，其中，驱动件的一端通过夹具与四边形桁架转动连接，驱动件驱动四边形桁架发生形变，即四边形桁架任一边角的大小均可调节，有利于臂部结构拉伸或缩短，也有利于平衡臂部结构末端负载所带来的弯矩。

具体地，通过在驱动件的一端配置夹具，通过夹具夹紧驱动件，并通过夹具与四边形桁架可转动连接。由于夹具可夹紧或松开驱动件，从而在夹具松开驱动件时，可调节驱动件与夹具的相对位置，进而有利于调节驱动件驱动四边形桁架形变的拉伸极限及缩短极限，进而实现了臂部结构整体的拉伸极限及缩短极限的调节，只需调节夹具与驱动件的相对位置即可，无需更换臂部结构，也无需更换机器人，调节方便。如用户需要臂部结构的末端延伸到更远的位置时，可将夹具夹设在驱动件上，靠近驱动件的边沿处，使得驱动件自身的固定长度及其伸长的长度可完全作用到四边形桁架上；而在用户需要臂部结构的末端在较小的范围内移动时，可将夹具夹设在驱动件的中间位置，从而可减小驱动件自身的固定长度在四边形桁架内占据的长度，使得四边形桁架内部，驱动件自身的固定长度的局部加上其伸长的长度的总值会减小，有利于臂部结构的末端在近处移动。

另外，腰部结构设置有驱动组件和与驱动组件相连接的立柱，四边形桁架与立柱相连接，驱动组件驱动立柱围绕其自身轴线转动，进而带动臂部结构转动，即，臂部结构可相对于腰部结构转动，进而可实现与臂部结构相连接的腕部结构带动外部设备沿立柱的周向移动至任一位置；进一步地，腕部结构与四边形桁架相连接，故可实现与臂部结构相连接的腕部结构带动外部设备随着臂部结构的拉伸或缩短而调节外部设备相对于腰部结构的位置。换句话说，腰部结构、臂部结构及腕部结构相配合以实现机器人在多个方向、多个角度及多个自由度上搬运、码垛外部设备的目的，提升了机器人使用的灵活性及应变性能。

另外，根据本发明提供的上述技术方案中的机器人，还可以具有如下附加技术特征：

在上述技术方案中，优选地，机器人还包括：连接板，腕部结构通过连接板连接臂部结构；腕部结构包括：支撑板组件，设置有安装腔，支撑板组件连接连接板；齿轮组件，设置于安装腔内；输出部，与齿轮组件相连接，输出部用于连接外接设备；电机组件，设置于安装腔内，电机组件与齿轮组件相连接，用于驱动齿轮组件转动，进而带动输出部摆动。

在该技术方案中，腕部结构通过连接板与臂部结构相连接，其中，腕部结构包括支撑板组件、齿轮组件、输出部和电机组件，电机组件与齿轮组件相连接，电机组件驱动齿轮组件转动，进而带动输出部摆动，从而通过输出部带动外接设备运动。该结构设置实现机器人的腕部结构对外部设备进行取放功能，齿轮组件与电机组件相配合可保证输出部转动过程的稳定性。具体地，连接板连接支撑板组件和四边形桁架，即，腕部结构和臂部结构通过连接板连接在一起。当然，可根据具体情况使得四边形桁架与连接板一体制成，亦可使支撑板组件与连接板一体制成。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构包括：箱体，立柱设置于箱体；驱动组件设置有传动部和与传动部相连接的驱动装置，驱动装置设置于箱体上，传动部位于箱体内，且传动部与立柱相连接；其中，传动部可在驱动装置的驱动下转动，进而带动立柱围绕其自身轴线转动。

在该技术方案中，驱动组件设置有传动部和与传动部相连接的驱动装置，驱动装置设置于箱体上，传动部位于箱体内，且传动部与立柱相连接，故，驱动装置驱动传动部转动，带动与传动部连接的立柱围绕其自身轴线转动，进而实现外部设备沿立柱的周向移动至任一位置的目的，该结构设置增大了外部设备在立柱的周向方向上的旋转角度，为后续在多个方向、多个角度及多个维度上搬运、码垛外部设备提供了结构基础。另外，箱体对位于其内的传动部可起到保护的作用，避免因误操作而使得外部设备磕碰传动部的情况发生，有利于提升产品的使用寿命。

在上述任一技术方案中，优选地，四边形桁架的数量为至少一个，驱动件的数量为至少一个，夹具的数量为至少一个；构成每个四边形桁架的四个杆件中任意相邻的两个所述杆件相互转动连接；每个驱动件均分布在一个四边形桁架的对角线位置，每个驱动件的两端均与四边形桁架可转动连接，每个驱动件可伸长或缩短以驱动四边形桁架形变；每个夹具均用于夹紧或松开一个驱动件，每个驱动件的一端均通过夹具与四边形桁架转动连接。

在该技术方案中，四边形桁架的数量为至少一个，驱动件的数量为至少一个，夹具的数量为至少一个，构成四边形桁架的四个杆件之间两两转动连接，使得四边形桁架可以发生形变，即任一边角的大小均可调节，有利于臂部结构拉伸或缩短，也有利于平衡臂部结构末端负载所带来的弯矩。而且，通过将驱动件设置在四边形桁架的对角线位置，驱动件受到臂部结构串联构型的影响小，只需较小的驱动力矩即可实现臂部结构的伸缩，降低了臂部结构的驱动功率及能耗。

具体地，每个四边形桁架为闭链，通过将机器人的臂部结构设置成开、闭链混和的混链结构形式有利于提升机器人的综合刚度，有利于提高机器人在搬运、码垛等作业中的负载能力。

具体地，驱动件的两端均与一个四边形桁架转动连接，驱动件均能够伸长或缩短，以带动四边形桁架发生形变。

在上述任一技术方案中，优选地，夹具均包括：夹持件，与四边形桁架可转动连接，夹持件围成供驱动件插入的容纳腔；紧固件，与夹持件相连接，用于缩小或扩大容纳腔。

在该技术方案中，具体设定了夹具均包括夹持件和紧固件，通过夹持件与四边形桁架可转动连接，并围成容纳腔，使驱动件伸入容纳腔内，而通过紧固件缩小或扩大容纳腔，来夹紧驱动件。其中，夹紧件可选为螺钉或螺栓，夹紧夹持件从而实现容纳腔的缩小。

在上述任一技术方案中，优选地，夹持件包括第一夹持部和第二夹持部；第二夹持部与第一夹持部可拆卸连接，第一夹持部和第二夹持部共同围成容纳腔，第一夹持部和第二夹持部通过紧固件连接在一起。

在该技术方案中，通过将夹持件分别两部分，即第一夹持部和第二夹持部，通过第一夹持部和第二夹持部围成容纳腔，来夹住驱动件，一方面有利于牢固夹紧驱动件，另一方面在松动紧固件将两个夹持部分离时，有利于调节驱动件相对于夹具的位置。具体地，第一夹持部和第二夹持部均转动连接在四边形桁架上，通过紧固件将两者拉近连接在一起或松开。也可以第一夹持部与四边形桁架可转动连接，而第二夹持部通过紧固件紧固在第一夹持部上后，在第一夹持部的带动下，与四边形桁架相对转动。

在上述任一技术方案中，优选地，第一夹持部的外表面上设有沉槽，紧固件为螺纹件，紧固件设置在沉槽内，并插入第二夹持部。

在该技术方案中，通过在第一夹持部的外表面上设置沉槽，并设定紧固件为螺纹件，如螺钉或螺栓，将紧固件设置在沉槽内，而与第二夹持部相连接，一方面沉槽的设置有利于减小第一夹持部的厚度，从而方便紧固件同时插入第一夹持部和第二夹持部，将两者连接在一起，另一方面沉槽的设置有利于隐藏紧固件，避免紧固件外凸影响外观，或干扰到周围其他部件。

可选地，第一夹持部上沉槽的数量为多个，紧固件的数量也为多个，两者一一对应分布。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件均包括缸体；缸体呈方柱状，第一夹持部和第二夹持部均呈匚字型，或缸体呈圆柱状，第一夹持部和第二夹持部均呈C型。

在该技术方案中，设定每个驱动件均包括缸体，则在缸体呈方柱状的情况下，设定第一夹持部和第二夹持部均呈匚字型，两个匚字型的开口对接围成容纳腔，由于容纳腔的形状与缸体外表面的形状相匹配，有利于紧固夹紧驱动件。而在在缸体呈圆柱状的情况下，设定第一夹持部和第二夹持部均呈C字型，也即半圆弧形，两个C字型的开口对接围成容纳腔，由于容纳腔的形状与缸体外表面的形状相匹配，有利于紧固夹紧驱动件。

在上述任一技术方案中，优选地，四边形桁架的数量为多个，多个四边形桁架首尾依次连接。在该技术方案中，通过设定四边形桁架的数量为多个，并首尾依次连接，在延长臂部结构的同时，使臂部结构设置成开、闭链混和的混链结构形式，有利于提升机器人的综合刚度，提高机器人在搬运、码垛等作业中的负载能力。

具体地，四边形桁架的数量为两个。

在上述任一技术方案中，优选地，四边形桁架为平行四边形桁架。

在该技术方案中，通过设定四边形桁架为平行四边形桁架，结构规则，加工方便，有利于准确控制臂部结构延伸到位，提高臂部结构的运载能力，确保臂部结构稳定运行。当然，四边形桁架也可非平行四边形桁架，可根据需要设定相应的形状。需要说明的是，在四边形桁架的数量为多个的情况下，每个四边形桁架的形状可完全相同，也可不同，或不完全相同。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件包括：缸体，其一端转动连接在四边形桁架的一边角处；驱动电机，设置在缸体的一端；滚珠丝杠，与驱动电机相连接；双螺母，设置在缸体内，并套设在滚珠丝杠上；推杆，其一端与双螺母相连接，推杆的另一端转动连接在四边形桁架的另一边角处，用于在双螺母的带动下驱动四边形桁架形变。

在该技术方案中，由于通过将驱动件设置在四边形桁架的对角线位置，驱动件受到臂部结构串联构型的影响小，故，驱动件的驱动电机不受串联构型影响，所需驱动力矩小，从原理上降低了臂部结构的驱动功率及能耗。进一步地，驱动件中采用双螺母预紧消除反向间隙，机器人整体实现无间隙传动，从而提高运动精度。

具体地，当臂部结构工作时，驱动电机带动与之相连接的滚珠丝杠转动，使得套设在滚珠丝杠上双螺母同样转动；推杆的一端与双螺母相连接，推杆可在双螺母的驱动下进行伸缩，推杆的另一端与四边形桁架的边角处连接，推杆的伸缩可迫使四边形桁架产生形变，以驱动与之相连接的结构。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件还包括：轴承，设置在缸体内，并套设在滚珠丝杠的一端。内螺纹轴套，套设在滚珠丝杠的一端，用于与轴承的内圈相抵接。

在该技术方案中，驱动件还包括相互配合使用的轴承及内螺纹轴套。轴承套设在滚珠丝杠上，位于滚珠丝杠与缸体之间，避免滚珠丝杠与缸体内壁的摩擦；内螺纹轴套设在滚珠丝杠上，位于滚珠丝杠与轴承之间，保证轴承的稳定安装。轴承及内螺纹轴套相互配合，可以有效地保证滚珠丝杠在驱动电机作用下的高速转动，进而驱使双螺母运动。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件还包括：第一密封端盖，套设在内螺纹轴套上并与缸体的内壁相抵接；第二密封端盖，盖设在缸体的一端，推杆伸出第二密封端盖。

在该技术方案中，内螺纹轴套上套设有第一密封端盖，并保证第一密封端盖与缸体的内壁相抵接，起到一定的密封作用；缸体的端部盖设有第二密封端盖，且推杆可伸出第二密封端盖，避免外部灰尘进入，保证缸体内洁净程度。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件还包括：联轴器，用于连接驱动电机的输出轴与滚珠丝杠；离合器，离合器包括动盘和定盘，动盘与滚珠丝杠相连接，定盘与缸体相连接。

在该技术方案中，驱动件还包括联轴器及离合器。联轴器分别与驱动电机的输出轴和滚珠丝杠相连接，保证力矩的传输；离合器包括配合使用的动盘和定盘，动盘与滚珠丝杠相连接，定盘与缸体相连接。当机器人发生意外情况时，离合器得电使得动盘和定盘结合在一起，形成一种紧急制动，从而断开力矩的传输，以避免对驱动电机其他元件造成损坏。具体地，离合器采用电磁离合器。

在上述任一技术方案中，优选地，缸体的内壁设有导向槽，在驱动电机驱动滚珠丝杠转动的过程中，双螺母直接或间接地抵靠在导向槽的槽壁上。

在该技术方案中，缸体的内壁设有导向槽，且导向槽与双螺母相适配。在驱动电机驱动滚珠丝杠转动的过程中，双螺母与导向槽的槽壁相抵接，保证滚珠丝杠只可以在驱动电机的驱动下转动，而不会沿缸体的径向直接移动，保证驱动件对四边形桁架的有效驱动。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件还包括：连接头，连接头与推杆的另一端相连接，连接头上设有安装孔；法兰轴承，设置在安装孔内，用于与四边形桁架转动连接。

在该技术方案中，驱动件的端部设置有连接头，通过连接头连接推杆；安装孔内设置有法兰轴承，法兰轴承保证驱动件与四边形桁架的转动式连接。

在上述任一技术方案中，优选地，齿轮组件包括：至少两个第一齿轮，均与输出部相连接，并分布在输出部的至少一侧；至少两个第二齿轮，分别与一个第一齿轮相啮合；电机组件包括：至少两个第一电机，分别连接一个第二齿轮，用于驱动至少两个第一齿轮转动，进而带动输出部摆动。

在该技术方案中，齿轮组件包括至少两个第一齿轮和至少两个第二齿轮，电机组件包括至少两个第一电机，至少两个第一电机分别连接一个第二齿轮，至少两个第一电机驱动至少两个第二齿轮转动，至少两个第二齿轮分别与一个第一齿轮啮合，至少两个第二齿轮转动时带动至少两个第一齿轮转动，至少两个第一齿轮与输出部相连接，至少两个第一齿轮转动时带动输出部转动，从而通过输出部带动外接设备运动，实现机器人的腕部结构对物体进行取放功能，至少两个第二齿轮同时与至少两个第一齿轮啮合的方式对至少两个第一齿轮起到了限位的作用，避免至少两个第一齿轮转动时发生晃动，提高至少两个第二齿轮带动输出部转动过程的稳定性。

具体地，至少两个第一电机带动至少两个第二齿轮同速转动，至少两个第二齿轮带动至少两个第一齿轮同速转动，使得输出部两端的第一齿轮转速相同。具体地，在第一电机的数量为两个的情况下，两个第一电机中的一个第一电机提供大于另一个第一电机的输出力矩，使得两个第二齿轮中的一个第二齿轮的力矩大于另一个第二齿轮的力矩，力矩较大的第二齿轮带动两个第一齿轮中的一个第一齿轮转动的同时，对两个第一齿轮中的一个第一齿轮具有推动的趋势，由于两个第一齿轮同时带动输出部转动，从而使得两个第一齿轮中的另一个第一齿轮具有朝向力矩较小的第二齿轮方向运动的趋势，即两个第一齿轮均与两个第二齿轮紧密贴合，两个第二齿轮对两个第一齿轮进行限位，避免输出部转动时发生晃动，提高机器人的腕部结构运动时的工作精度，利于机器人实现高精度的作业。同样地，在第一电机的数量为三个及以上的情况下，依据上述原理，同样能够达到上述技术效果。在上述任一技术方案中，优选地，第一齿轮和第二齿轮均为直齿轮。

在该技术方案中，每个第一齿轮和每个第二齿轮为直齿轮，相互啮合的直齿轮进行传动方式有效降低第一电机的输出力矩，即第一电机输出较小的输出力矩便可以通过直齿轮的传动方式带动输出部进行高效地转动，具有节约能源的作用，直齿轮的传动方式能够避免轴向结构发生损坏，提高两个第一齿轮和两个第二齿轮的使用寿命。

在上述任一技术方案中，优选地，第一齿轮的分度圆直径大于第二齿轮的分度圆直径。

在该技术方案中，第一齿轮的分度圆直径大于第二齿轮的分度圆直径，从而在第二齿轮带动第一齿轮转动时，第一齿轮的转速低于第二齿轮的转速，第一齿轮的转速较低而提高输出部转动时的稳定性，进而提高腕部结构的作业精度。

在上述任一技术方案中，优选地，输出部包括：支撑架；输出轴，可转动地设置在支撑架上；第三齿轮，套设在输出轴上；至少两个第四齿轮，可转动地设置在支撑架上，至少两个第四齿轮均与第三齿轮相啮合；至少两个第二电机，分别直接或间接地连接一个第四齿轮，用于驱动至少两个第四齿轮相对于支撑架转动，从而带动第三齿轮转动，以使输出轴自转。

在该技术方案中，支撑架对输出轴、第三齿轮和至少两个第四齿轮起到承载的作用，至少两个第一齿轮带动支撑架转动，从而使得支撑架带动输出轴转动，输出轴带动外接设备转动，至少两个第二电机带动至少两个第四齿轮转动，至少两个第四齿轮均与第三齿轮啮合，至少两个第四齿轮转动时带动第三齿轮转动，第三齿轮带动输出轴转动，使得输出轴实现自转的功能。

至少两个第二电机带动至少两个第四齿轮转动，至少两个第二电机提供不同的力矩，从而使得至少两个第四齿轮的力矩不同，力矩较大的第四齿轮带动第三齿轮转动的同时对第三齿轮的一侧具有推动的趋势，使得第三齿轮的另一侧具有朝向力矩较小的第四齿轮运动的趋势，进而第三齿轮与至少两个第四齿轮均紧密贴合，至少两个第四齿轮对第三齿轮进行限位，避免第三齿轮转动时发生晃动，进而提高输出轴的转动精度，进一步提高腕部结构的工作精度。在上述任一技术方案中，优选地，第三齿轮和两个第四齿轮均为锥齿轮；或第三齿轮和两个第四齿轮均为直齿轮。

在该技术方案中，当支撑架内的空间较大时，将第三齿轮和两个第四齿轮设置为直齿轮而避免第三齿轮和两个第四齿轮发生轴向磨损，提高第三齿轮和两个第四齿轮的使用寿命，当支撑架内的空间较小时，第三齿轮和两个第四齿轮设置为锥齿轮而使得结构更加紧凑，提高空间利用率，第三齿轮和两个第四齿轮为锥齿轮或直齿轮时均可以实现两个第四齿轮对第三齿轮的限位功能，提高腕部结构的适用性。

在上述任一技术方案中，优选地，腕部结构还包括：至少两个传动件，分别与一个第二电机相连接，并分别与一个第四齿轮相连接；至少两个第二电机通过至少两个传动件驱动至少两个第四齿轮转动。

在该技术方案中，当第二电机与第四齿轮的间距较大时，第二电机通过传动件带动第四齿轮转动，从而能够更加合理地布置腕部结构各工件的相对位置，提高腕部结构的紧密度，增大腕部结构的空间利用率。

在上述任一技术方案中，优选地，每个传动件均包括传动带和两个传动轮；两个传动轮中的一个传动轮连接一个第二电机，另一个传动轮连接一个第四齿轮，传动带套设在两个传动轮上。

在该技术方案中，第二电机驱动一个传动轮转动，一个传动轮带动传动带转动，传动带带动另一个传动轮转动，另一个传动轮带动第四齿轮转动，实现第二电机驱动第四齿轮转动的功能，使用传动带和传动轮的传动方式能够提高传动过程的平稳性，降低传动过程的噪音，而且结构简单，便于维护。

在上述任一技术方案中，优选地，腕部结构还包括：至少两个行星减速器，分别与一个第二电机相连接。

在该技术方案中，第二电机与行星减速器连接，从而提高第二电机驱动第四齿轮转动过程的稳定性，同时行星减速器能够提供更大的力矩，进而提高第四齿轮对第三齿轮的限位精度，从而提高腕部结构的工作精度。

在上述任一技术方案中，优选地，支撑板组件包括：两个支撑板，两个支撑板相对而设，两个支撑板合围出安装腔，支撑架、至少两个第一齿轮、至少两个第二齿轮、第三齿轮及至少两个第四齿轮均设置在安装腔内；至少两个传动件设置在两个支撑板的外侧；其中，连接板与两个支撑板中的至少一个相连接。

在该技术方案中，至少两个传动件设置在两个支撑板的外侧而避免传动件与两个支撑板之间的部件发生干涉，保证传动件传动过程的稳定性，合理地对腕部结构进行布局而使得腕部结构的结构更加紧凑，提高空间利用率。

在上述任一技术方案中，优选地，第一齿轮的数量为两个，对称分布在输出部的两侧；第四齿轮的数量为两个，对称分布在输出轴的两侧。

在该技术方案中，第一齿轮的数量为两个，对称分布在输出部的两侧。通过设定第一齿轮的数量为两个，并对称分布在输出部的两侧，结构紧凑，布局合理，有利于输出部稳定移动。

另外，第四齿轮的数量为两个，对称分布在输出轴的两侧。通过设定第四齿轮的数量为两个，并对称分布在输出轴的两侧，结构紧凑，布局合理，在节约成本的同时，有利于输出轴平稳转动。

在上述任一技术方案中，优选地，传动部包括：蜗轮，设置于箱体内；两个蜗杆，设置于箱体内，两个蜗杆沿蜗轮的径向呈对称分布，并分别与蜗轮相啮合；驱动装置分别与两个蜗杆相连接，蜗杆可在驱动装置的驱动下带动蜗轮转动；立柱，与蜗轮相连接，可在蜗轮的带动下转动，进而带动立柱围绕其自身轴线转动。

在该技术方案中，传动部包括蜗轮和两个蜗杆。腰部结构的箱体内设置有一个蜗轮和两个与蜗轮相啮合使用的蜗杆，两个蜗杆沿蜗轮的径向呈对称分布，从两个位置同时与蜗轮相啮合；箱体上设置有驱动装置，驱动装置分别与两个蜗杆相啮合，驱动装置驱动蜗杆旋转，进而带动蜗轮转动；蜗轮的端部连接有立柱，立柱作为腰部结构的输出端，可在蜗轮的带动下转动，进而驱动与之相连接的其他结构进行回转运动。具体地，驱动装置同样设置有两个，两个驱动装置分别驱动每一个蜗杆转动。

通过将双电机驱动消除间隙技术引入到机器人的腰部结构中，利用两个蜗杆同时驱动一个蜗轮转动。采用双驱动装置协同驱动的结构形式，同时将两个蜗杆对称分布于蜗轮的两侧，可以有效消除关节件的传动间隙，进而提升腰部结构的工作精度；此外，可以通过合理调整蜗轮蜗杆的传动比，使得蜗轮蜗杆传动可以减速增扭，起到与减速器一样的效果，无需额外的减速器。具体地，传动比由驱动装置的性能以及机器人负载参数决定。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：端盖，设置于箱体上，蜗杆的一端与驱动装置相连接，另一端通过端盖与箱体相连接。

在该技术方案中，箱体的侧壁设置有端盖，且端盖与驱动装置位于箱体相对的两侧。蜗杆的一端与驱动装置相连接，另一端通过端盖安装于箱体的侧壁，保证蜗杆的稳定安装，避免蜗杆与蜗轮啮合的过程中蜗杆掉落。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：密封盖，设置于箱体上，用于密封驱动装置与箱体相连接的位置。

在该技术方案中，在箱体的侧壁设置有密封盖，且密封盖设置于驱动装置与箱体相连接的位置。驱动装置的输出轴贯穿密封盖设置，密封盖对驱动装置与箱体相连接的位置进行密封，避免灰尘杂质等进入到箱体内部。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：回转轴，设置于箱体上，回转轴的两端分别与蜗轮及立柱相连接，回转轴可在蜗轮的驱动下转动，进而带动立柱转动。

在该技术方案中，在箱体上设置有回转轴。具体地，回转轴贯穿于箱体设置，回转轴的一端与蜗轮相连接，另一端通过紧固件与立柱相连接，满足腰部结构空间结构要求。在腰部结构工作的过程中，蜗轮在蜗杆的驱动下转动，带动回转轴转动，回转轴带动立柱转动进而实现臂部结构的回转运动。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：第一轴承，回转轴贯穿于第一轴承设置；第一轴承法兰盘，设置于箱体上，第一轴承设置于第一轴承法兰盘内。

在该技术方案中，箱体上设置有第一轴承法兰盘，第一轴承法兰盘位于箱体的顶部，第一轴承法兰盘内设置有第一轴承，回转轴穿过第一轴承伸入至箱体内部与蜗轮连接。第一轴承法兰盘与第一轴承的设置，有效保证了回转轴在箱体内的安装，保证了回转轴可在蜗轮的带动下稳定转动。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：第二轴承，回转轴的端部穿过蜗轮并与第二轴承相接触；第二轴承法兰盘，设置于箱体上，第二轴承设置于第二轴承法兰盘内。

在该技术方案中，箱体上设置有第二轴承法兰盘，第二轴承法兰盘位于箱体的底部，第二轴承法兰盘内设置有第二轴承，且第二轴承套设于回转轴的端部，位于蜗轮的下方。第二轴承与第一轴相互配合，从两个位置给回转轴径向的定位，保证回转轴的稳定安装。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：止推法兰，套设于回转轴上，位于第二轴承与蜗轮之间；止推轴承，套设于回转轴上，并与止推法兰及蜗轮相接触。

在该技术方案中，箱体上设置有止推法兰及止推轴承，其中，止推法兰与止推轴承均套设于回转轴上，位于蜗轮的下方。止推法兰位于止推轴承与第二轴承之间，用于隔开止推轴承与第二轴承；止推轴承位于止推法兰与止蜗轮之间，止推法兰与止推轴承相互配合，给回转轴一个轴向的定位，保证回转轴的稳定安装。

在上述任一技术方案中，优选地，腰部结构还包括：箱体法兰盖，设置于箱体上，第一轴承法兰盘设置于箱体法兰盖上；配电箱，设置于箱体上，并与驱动装置相连接。

在该技术方案中，箱体上设置有箱体法兰盖，以覆盖箱体的开口，保证第一轴承法兰盘的稳定安装；箱体上设置有配电箱，配电箱与驱动装置相连接，保证驱动装置的有效工作。

在上述任一技术方案中，优选地，驱动件为双螺母滚珠丝杠。

在该技术方案中，通过设定每个驱动件均为双螺母滚珠丝杠，双螺母有利于消除反向间隙，从而有利于机器人实现无间隙传动。

当然，驱动部也可不为双螺母滚珠丝杠，而为气缸或液压缸等，在此不一一列举。

在上述任一技术方案中，优选地，每个杆件的一端均形成有间隔分布的两个凸起；任一杆件伸入与其相邻的杆件上的两个凸起之间，并与两个凸起可转动连接。

在该技术方案中，每个杆件的一端均形成有间隔分布的两个凸起，两个杆件相连接时，其中一个杆件伸入到与其相邻的杆件上的两个凸起之间，使得两个杆件相铰接，保证可转动式连接。另外，通过使其中一个杆件的一端伸入到两个凸起之间，使得相邻两个杆件之间的连接更加稳定，避免出现错位、歪斜。

在上述任一技术方案中，优选地，缸体的一端伸入一杆件上的两个凸起之间。

在该技术方案中，缸体沿四边形桁架对角线设置，缸体的一端伸入杆件端部两个凸起之间，并通过凸起与杆件可转动式连接，另一端与四边形桁架相对的一个角落相连接，保证缸体的稳定安装；同时，上述设置可以保证缸体的伸缩可驱动四边形桁架产生形变，驱动与之相连接的结构。

在上述任一技术方案中，优选地，夹具可转动地设置在一杆件上的两个凸起之间。

在该技术方案中，通过使夹具可转动地设置在一杆件上的两个凸起之间，一方面两个间隔分布的凸起的存在为夹具提供了安装空间，可避免夹具外露，结构紧凑，另一方面将夹具可转动地连接在两个凸起之间，由于相邻两个杆件也通过两个凸起可转动连接，可保证驱动件沿四边形桁架的对角线分布。

具体地，任意相邻的两个所述四边形桁架中，其中一个所述四边形桁架的一个杆件与另一个所述四边形桁架的一个杆件一体成型，以实现任意相邻的两个所述四边形桁架的连接。相邻的两个四边形桁架共用一个杆件。即，在相连两个四边形桁架的连接处，设置有同一个共用的杆件，这个杆件与两个四边形桁架其余的杆件相连接，使得任何相临两个四边形桁架连接为一体。结构紧凑，且确保相邻的两个四边形桁架稳定连接。

具体地，第一轴承为深沟球轴承，第二轴承为角接触球轴承，驱动装置为伺服电机。第一轴承为深沟球轴承，深沟球轴承结构简单，制造成本低，摩擦系数小，极限转速高，且可承受足够的径向载荷及一定量的轴向载荷；第二轴承为角接触球轴承，角接触球轴承可同时承受径向载荷及轴向载荷；驱动装置为伺服电机，可实现对腰部结构的精准控制。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了本发明的一个实施例的机器人的结构示意图；

图2示出了本发明的一个实施例的机器人的主视示意图；

图3示出了本发明的一个实施例的机器人的俯视示意图；

图4为图1中F处的局部放大示意图；

图5示出了本发明的一个实施例的机器人的另一个局部结构示意图；

图6示出了本发明的一个实施例的机器人的再一个局部结构示意图；

图7示出了本发明的一个实施例的驱动件处于收缩状态时的结构示意图；

图8为图7中B-B方向的剖视示意图；

图9示出了本发明的一个实施例的驱动件处于展开状态时的结构示意图；

图10为图9中C-C方向的剖视示意图；

图11为图8中A处的局部放大示意图；

图12示出了根据本发明的一个实施例中腕部结构的结构示意图；

图13示出了根据本发明的一个实施例中腕部结构的爆炸示意图；

图14示出了根据本发明的另一个实施例中腕部结构的结构示意图；

图15示出了根据本发明的一个实施例中第三齿轮和第四齿轮的连接关系示意图；

图16示出了根据本发明的另一个实施例中第三齿轮和第四齿轮的连接关系示意图；

图17a至图17d示出了第三齿轮和第四齿轮转动过程的示意图；

图18示出了根据本发明的一个实施例中腰部结构的结构示意图；

图19为图18所述实施例的腰部结构沿D-D的剖视图；

图20为图18所述实施例的腰部结构沿E-E的剖视图。

其中，图1至图20中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1机器人，10腰部结构，102箱体，104蜗轮，106蜗杆，108驱动装置，110立柱，112端盖，114密封盖，116回转轴，118第一轴承，120第一轴承法兰盘，122第二轴承，124第二轴承法兰盘，126止推法兰，128止推轴承，130箱体法兰盖，132配电箱，20臂部结构，202四边形桁架，204驱动件，206夹具，208杆件，210紧固件，212第一夹持部，214第二夹持部，216沉槽，218缸体，220驱动电机，222滚珠丝杠，224双螺母，226推杆，228轴承，230内螺纹轴套，232第一密封端盖，234第二密封端盖，236动盘，238定盘，240导向槽，242连接头，244法兰轴承，246凸起，248联轴器，30腕部结构，302第一齿轮，304第二齿轮，306第一电机，308支撑架，310输出轴，312第三齿轮，314第四齿轮，316第二电机，318传动件，320传动带，322传动轮，324行星减速器，326支撑板，328转动轴。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照图1至图20描述根据本发明一些实施例所述机器人。

如图1至图6所示，本发明的实施例提出了一种机器人1，包括：腰部结构10设置有驱动组件和与驱动组件相连接的立柱110，驱动组件用于驱动立柱110围绕其自身轴线转动；臂部结构20，臂部结构20设置有四边形桁架202、驱动件204及夹具206，四边形桁架202与立柱110相连接，驱动件204用于驱动四边形桁架202形变，夹具206用于夹紧或松开驱动件204，驱动件204的一端通过夹具206与四边形桁架202转动连接；腕部结构30，与四边形桁架202相连接，腕部结构30用于与外部设备相连接。

本发明提供的一种机器人1包括：腰部结构10、臂部结构20及腕部结构30。通过合理设置机器人1的结构使得臂部结构20设置有四边形桁架202、驱动件204及夹具206，其中，驱动件204的一端通过夹具206与四边形桁架202转动连接，驱动件204驱动四边形桁架202发生形变，即四边形桁架202任一边角的大小均可调节，有利于臂部结构20拉伸或缩短，也有利于平衡臂部结构20末端负载所带来的弯矩。

具体地，通过在驱动件204的一端配置夹具206，通过夹具206夹紧驱动件204，并通过夹具206与四边形桁架可转动连接。由于夹具206可夹紧或松开驱动件204，从而在夹具206松开驱动件204时，可调节驱动件204与夹具206的相对位置，进而有利于调节驱动件204驱动四边形桁架形变的拉伸极限及缩短极限，进而实现了臂部结构20整体的拉伸极限及缩短极限的调节，只需调节夹具206与驱动件204的相对位置即可，无需更换臂部结构20，也无需更换机器人1，调节方便。如用户需要臂部结构20的末端延伸到更远的位置时，可将夹具206夹设在驱动件204上，靠近驱动件204的边沿处，使得驱动件204自身的固定长度及其伸长的长度可完全作用到四边形桁架上；而在用户需要臂部结构20的末端在较小的范围内移动时，可将夹具206夹设在驱动件204的中间位置，从而可减小驱动件204自身的固定长度在四边形桁架内占据的长度，使得四边形桁架内部，驱动件204自身的固定长度的局部加上其伸长的长度的总值会减小，有利于臂部结构20的末端在近处移动。

另外，腰部结构10设置有驱动组件和与驱动组件相连接的立柱110，驱动组件用于驱动立柱110围绕其自身轴线转动，进而带动臂部结构20转动，即，臂部结构20可相对于腰部结构10转动，进而可实现与臂部结构20相连接的腕部结构30带动外部设备沿周向移动至任一位置；进一步地，腕部结构30与四边形桁架202相连接，故可实现与臂部结构20相连接的腕部结构30带动外部设备随着臂部结构20的拉伸或缩短而调节外部设备相对于腰部结构10的位置。换句话说，腰部结构10、臂部结构20及腕部结构30相配合以实现机器人1在多个方向、多个角度及多个自由度上搬运、码垛外部设备的目的，提升了机器人1使用的灵活性及应变性能。

在本发明的一个实施例中，优选地，机器人1还包括：连接板，腕部结构30通过连接板连接臂部结构20；腕部结构30包括：支撑板组件，设置有安装腔，支撑板组件连接连接板；齿轮组件，设置于安装腔内；输出部，与齿轮组件相连接，输出部用于连接外接设备；电机组件，设置于安装腔内，电机组件与齿轮组件相连接，用于驱动齿轮组件转动，进而带动输出部摆动。

在该实施例中，腕部结构30通过连接板与臂部结构20相连接，其中，腕部结构30包括支撑板组件、齿轮组件、输出部和电机组件，电机组件与齿轮组件相连接，电机组件驱动齿轮组件转动，进而带动输出部摆动，从而通过输出部带动外接设备运动。该结构设置实现机器人1的腕部结构30对外部设备进行取放功能，齿轮组件与电机组件相配合可保证输出部转动过程的稳定性。具体地，连接板连接支撑板组件和四边形桁架202，即，腕部结构30和臂部结构20通过连接板连接在一起。当然，可根据具体情况使得四边形桁架202与连接板一体制成，亦可使支撑板组件与连接板一体制成。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图18至图20所示，腰部结构10包括：箱体102，立柱110设置于箱体102；驱动组件设置有传动部和与传动部相连接的驱动装置108，驱动装置108设置于箱体102上，传动部位于箱体102内，且传动部与立柱110相连接；其中，传动部可在驱动装置108的驱动下转动，进而带动立柱110围绕其自身轴线转动。

在该实施例中，驱动组件设置有传动部和与传动部相连接的驱动装置108，驱动装置108设置于箱体102上，传动部位于箱体102内，且传动部与立柱110相连接，故，驱动装置108驱动传动部转动，带动与传动部连接的立柱110围绕其自身轴线转动，进而实现外部设备沿立柱110的周向移动至任一位置的目的，该结构设置增大了外部设备在立柱110的周向方向上的旋转角度，为后续在多个方向、多个角度及多个维度上搬运、码垛外部设备提供了结构基础。另外，箱体102对位于其内的传动部可起到保护的作用，避免因误操作而使得外部设备磕碰传动部的情况发生，有利于提升产品的使用寿命。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图6所示，四边形桁架202的数量为至少一个，驱动件204的数量为至少一个，夹具206的数量为至少一个；构成每个四边形桁架的四个杆件208中任意相邻的两个杆件208相互转动连接；每个驱动件204分布在四边形桁架的对角线位置，每个驱动件204的两端均与四边形桁架可转动连接，每个驱动件204可伸长或缩短以驱动四边形桁架202形变；每个夹具206用于夹紧或松开驱动件204，每个驱动件204的一端通过夹具206与四边形桁架转动连接。

在该实施例中，四边形桁架202的数量为至少一个，驱动件204的数量为至少一个，夹具206的数量为至少一个，构成四边形桁架202的四个杆件208之间两两转动连接，使得四边形桁架202可以发生形变，即任一边角的大小均可调节，有利于臂部结构20拉伸或缩短，也有利于平衡臂部结构20末端负载所带来的弯矩。而且，通过将驱动件204设置在四边形桁架202的对角线位置，驱动件204受到臂部结构20串联构型的影响小，只需较小的驱动力矩即可实现臂部结构20的伸缩，降低了臂部结构20的驱动功率及能耗。

具体地，每个四边形桁架202为闭链，通过将机器人1的臂部结构20设置成开、闭链混和的混链结构形式有利于提升机器人1的综合刚度，有利于提高机器人1在搬运、码垛等作业中的负载能力。

具体地，驱动件204的两端均与一个四边形桁架202转动连接，驱动件204均能够伸长或缩短，以带动四边形桁架202发生形变。

在本发明的一个实施例中，优选地，夹具206均包括：夹持件，与四边形桁架可转动连接，夹持件围成供驱动件204插入的容纳腔；紧固件210，与夹持件相连接，用于缩小或扩大容纳腔。

在该实施例中，具体设定了夹具206均包括夹持件和紧固件210，通过夹持件与四边形桁架可转动连接，并围成容纳腔，使驱动件204伸入容纳腔内，而通过紧固件210缩小或扩大容纳腔，来夹紧驱动件204。其中，夹紧件可选为螺钉或螺栓，夹紧夹持件从而实现容纳腔的缩小。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4至图6所示，夹持件包括第一夹持部212和第二夹持部214；第二夹持部214与第一夹持部212可拆卸连接，第一夹持部212和第二夹持部214共同围成容纳腔，第一夹持部212和第二夹持部214通过紧固件210连接在一起。

在该实施例中，通过将夹持件分别两部分，即第一夹持部212和第二夹持部214，通过第一夹持部212和第二夹持部214围成容纳腔，来夹住驱动件204，一方面有利于牢固夹紧驱动件204，另一方面在松动紧固件210将两个夹持部分离时，有利于调节驱动件204相对于夹具206的位置。具体地，第一夹持部212和第二夹持部214均转动连接在四边形桁架上，通过紧固件210将两者拉近连接在一起或松开。也可以第一夹持部212与四边形桁架可转动连接，而第二夹持部214通过紧固件210紧固在第一夹持部212上后，在第一夹持部212的带动下，与四边形桁架相对转动。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4至图6所示，第一夹持部212的外表面上设有沉槽216，紧固件210为螺纹件，紧固件210设置在沉槽216内，并插入第二夹持部214。

在该实施例中，通过在第一夹持部212的外表面上设置沉槽216，并设定紧固件210为螺纹件，如螺钉或螺栓，将紧固件210设置在沉槽216内，而与第二夹持部214相连接，一方面沉槽216的设置有利于减小第一夹持部212的厚度，从而方便紧固件210同时插入第一夹持部212和第二夹持部214，将两者连接在一起，另一方面沉槽216的设置有利于隐藏紧固件210，避免紧固件210外凸影响外观，或干扰到周围其他部件。

可选地，第一夹持部212上沉槽216的数量为多个，紧固件210的数量也为多个，两者一一对应分布。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图4至图6所示，驱动件204均包括缸体218；缸体218呈方柱状，第一夹持部212和第二夹持部214均呈匚字型，或缸体218呈圆柱状，第一夹持部212和第二夹持部214均呈C型。

在该实施例中，设定每个驱动件204均包括缸体218，则在缸体218呈方柱状的情况下，设定第一夹持部212和第二夹持部214均呈匚字型，两个匚字型的开口对接围成容纳腔，由于容纳腔的形状与缸体218外表面的形状相匹配，有利于紧固夹紧驱动件204。而在在缸体218呈圆柱状的情况下，设定第一夹持部212和第二夹持部214均呈C字型，也即半圆弧形，两个C字型的开口对接围成容纳腔，由于容纳腔的形状与缸体218外表面的形状相匹配，有利于紧固夹紧驱动件204。

在本发明的一个实施例中，优选地，四边形桁架202的数量为多个，多个四边形桁架202首尾依次连接。

在该实施例中，通过设定四边形桁架202的数量为多个，并首尾依次连接，在延长臂部结构20的同时，使臂部结构20设置成开、闭链混和的混链结构形式，有利于提升机器人1的综合刚度，提高机器人1在搬运、码垛等作业中的负载能力。

具体地，四边形桁架202的数量为两个。

在本发明的一个实施例中，优选地，四边形桁架为平行四边形桁架。

在该实施例中，通过设定四边形桁架202为平行四边形桁架，结构规则，加工方便，有利于准确控制臂部结构20延伸到位，提高臂部结构20的运载能力，确保臂部结构20稳定运行。当然，四边形桁架202也可非平行四边形桁架，可根据需要设定相应的形状。需要说明的是，在四边形桁架202的数量为多个的情况下，每个四边形桁架202的形状可完全相同，也可不同，或不完全相同。在本发明的一个实施例中，优选地，如图7至图11所示，驱动件204包括：缸体218，其一端转动连接在四边形桁架的一边角处；驱动电机220，设置在缸体218的一端；滚珠丝杠222，与驱动电机220相连接；双螺母224，设置在缸体218内，并套设在滚珠丝杠222上；推杆226，其一端与双螺母224相连接，推杆226的另一端转动连接在四边形桁架的另一边角处，用于在双螺母224的带动下驱动四边形桁架形变。

在该实施例中，由于通过将驱动件204设置在四边形桁架的对角线位置，驱动件204受到臂部结构20串联构型的影响小，故，驱动件204的驱动电机220不受串联构型影响，所需驱动力矩小，从原理上降低了臂部结构20的驱动功率及能耗。进一步地，驱动件204中采用双螺母224预紧消除反向间隙，机器人1整体实现无间隙传动，从而提高运动精度。

具体地，当臂部结构20工作时，驱动电机220带动与之相连接的滚珠丝杠222转动，使得套设在滚珠丝杠222上双螺母224同样转动；推杆226的一端与双螺母224相连接，推杆226可在双螺母224的驱动下进行伸缩，推杆226的另一端与四边形桁架的边角处连接，推杆226的伸缩可迫使四边形桁架产生形变，以驱动与之相连接的结构。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图7至图11所示，驱动件204还包括：轴承228，设置在缸体218内，并套设在滚珠丝杠222的一端。内螺纹轴套230，套设在滚珠丝杠222的一端，用于与轴承228的内圈相抵接。

在该实施例中，驱动件204还包括相互配合使用的轴承228及内螺纹轴套230。轴承228套设在滚珠丝杠222上，位于滚珠丝杠222与缸体218之间，避免滚珠丝杠222与缸体218内壁的摩擦；内螺纹轴套230设在滚珠丝杠222上，位于滚珠丝杠222与轴承228之间，保证轴承228的稳定安装。轴承228及内螺纹轴套230相互配合，可以有效地保证滚珠丝杠222在驱动电机220作用下的高速转动，进而驱使双螺母224运动。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图8和图11所示，驱动件204还包括：第一密封端盖232，套设在内螺纹轴套230上并与缸体218的内壁相抵接；第二密封端盖234，盖设在缸体218的一端，推杆226伸出第二密封端盖234。

在该实施例中，内螺纹轴套230上套设有第一密封端盖232，并保证第一密封端盖232与缸体218的内壁相抵接，起到一定的密封作用；缸体218的端部盖设有第二密封端盖234，且推杆226可伸出第二密封端盖234，避免外部灰尘进入，保证缸体218内洁净程度。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图7至图11所示，驱动件204还包括：联轴器248，用于连接驱动电机220的输出轴310与滚珠丝杠222；离合器，离合器包括动盘236和定盘238，动盘236与滚珠丝杠222相连接，定盘238与缸体218相连接。

在该实施例中，驱动件204还包括联轴器248及离合器。联轴器248分别与驱动电机220的输出轴310和滚珠丝杠222相连接，保证力矩的传输；离合器包括配合使用的动盘236和定盘238，动盘236与滚珠丝杠222相连接，定盘238与缸体218相连接。当机器人1发生意外情况时，离合器得电使得动盘236和定盘238结合在一起，形成一种紧急制动，从而断开力矩的传输，以避免对驱动电机220其他元件造成损坏。具体地，离合器采用电磁离合器。

具体地，驱动件204增加了联轴器248和内螺纹轴套230，联轴器248用来连接驱动电机220输出轴310和滚珠丝杠222，内螺纹轴套230用来对轴承228内圈定位，内螺纹轴套230通过螺纹连接在滚珠丝杠222一端。电磁离合器动盘236与滚珠丝杠222通过紧定螺钉连接在一起，电磁离合器固定盘238通过螺钉固定在驱动件204的缸体218上，当电磁离合器通电后，两者结合连接在一起用于紧急制动，增加安全性。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图7至图11所示，缸体218的内壁设有导向槽240，在驱动电机220驱动滚珠丝杠222转动的过程中，双螺母224直接或间接地抵靠在导向槽240的槽壁上。

在该实施例中，缸体218的内壁设有导向槽240，且导向槽240与双螺母224相适配。在驱动电机220驱动滚珠丝杠222转动的过程中，双螺母224与导向槽240的槽壁相抵接，保证滚珠丝杠222只可以在驱动电机220的驱动下转动，而不会沿缸体218的径向直接移动，保证驱动件204对四边形桁架的有效驱动。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图9所示，驱动件204还包括：连接头242，连接头242与推杆226的另一端相连接，连接头242上设有安装孔；法兰轴承244，设置在安装孔内，用于与四边形桁架转动连接。

在该实施例中，驱动件204的端部设置有连接头242，通过连接头242连接推杆226；安装孔内设置有法兰轴承244，法兰轴承244保证驱动件204与四边形桁架的转动式连接。

在本发明的一个实施例中，优选地，齿轮组件包括：至少两个第一齿轮302，均与输出部相连接，并分布在输出部的至少一侧；至少两个第二齿轮304，分别与一个第一齿轮302相啮合；电机组件包括：至少两个第一电机306，分别连接一个第二齿轮304，用于驱动至少两个第一齿轮302转动，进而带动输出部摆动。在该实施例中，齿轮组件包括至少两个第一齿轮302和至少两个第二齿轮304，电机组件包括至少两个第一电机306，至少两个第一电机306分别连接一个第二齿轮304，至少两个第一电机306驱动至少两个第二齿轮304转动，至少两个第二齿轮304分别与一个第一齿轮302啮合，至少两个第二齿轮304转动时带动至少两个第一齿轮302转动，至少两个第一齿轮302与输出部相连接，至少两个第一齿轮302转动时带动输出部转动，从而通过输出部带动外接设备运动，实现机器人1的腕部结构30对物体进行取放功能，至少两个第二齿轮304同时与至少两个第一齿轮302啮合的方式对至少两个第一齿轮302起到了限位的作用，避免至少两个第一齿轮302转动时发生晃动，提高至少两个第二齿轮304带动输出部转动过程的稳定性。

具体地，至少两个第一电机306带动至少两个第二齿轮304同速转动，至少两个第二齿轮304带动至少两个第一齿轮302同速转动，使得输出部两端的第一齿轮302转速相同。具体地，在第一电机306的数量为两个的情况下，两个第一电机306中的一个第一电机306提供大于另一个第一电机306的输出力矩，使得两个第二齿轮304中的一个第二齿轮304的力矩大于另一个第二齿轮304的力矩，力矩较大的第二齿轮304带动两个第一齿轮302中的一个第一齿轮302转动的同时，对两个第一齿轮302中的一个第一齿轮302具有推动的趋势，由于两个第一齿轮302同时带动输出部转动，从而使得两个第一齿轮302中的另一个第一齿轮302具有朝向力矩较小的第二齿轮304方向运动的趋势，即两个第一齿轮302均与两个第二齿轮304紧密贴合，两个第二齿轮304对两个第一齿轮302进行限位，避免输出部转动时发生晃动，提高机器人1的腕部结构30运动时的工作精度，利于机器人1实现高精度的作业。同样地，在第一电机306的数量为三个及以上的情况下，依据上述原理，同样能够达到上述技术效果。

机器人1为了达到较高的运动精度，一般选用高精度减速器，比如谐波减速器。谐波减速器具有传动回差小、刚性大、结构紧凑等诸多优点，但加工工艺复杂、研发投入巨大，本实施例中的腕部结构30无需减速器，通过两个第二齿轮304对两个第一齿轮302进行限位的方式实现腕部结构30的无间隙传动，提高腕部结构30的运动精度。

在本发明的一个实施例中，优选地，第一齿轮302和第二齿轮304均为直齿轮。

在该实施例中，每个第一齿轮302和每个第二齿轮304为直齿轮，相互啮合的直齿轮进行传动方式有效降低第一电机306的输出力矩，即第一电机306输出较小的输出力矩便可以通过直齿轮的传动方式带动输出部进行高效地转动，具有节约能源的作用，直齿轮的传动方式能够避免轴向结构发生损坏，提高两个第一齿轮302和两个第二齿轮304的使用寿命。

在本发明的一个实施例中，优选地，第一齿轮302的分度圆直径大于第二齿轮304的分度圆直径。

在该实施例中，第一齿轮302的分度圆直径大于第二齿轮304的分度圆直径，从而在第二齿轮304带动第一齿轮302转动时，第一齿轮302的转速低于第二齿轮304的转速，第一齿轮302的转速较低而提高输出部转动时的稳定性，进而提高腕部结构30的作业精度。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图12至图14所示，输出部包括：支撑架308；输出轴310，可转动地设置在支撑架308上；第三齿轮312，套设在输出轴310上；至少两个第四齿轮314，可转动地设置在支撑架308上，至少两个第四齿轮314均与第三齿轮312相啮合；至少两个第二电机316，分别直接或间接地连接一个第四齿轮314，用于驱动至少两个第四齿轮314相对于支撑架308转动，从而带动第三齿轮312转动，以使输出轴310自转。

在该实施例中，支撑架308对输出轴310、第三齿轮312和至少两个第四齿轮314起到承载的作用，至少两个第一齿轮302带动支撑架308转动，从而使得支撑架308带动输出轴310转动，输出轴310带动外接设备转动，至少两个第二电机316带动至少两个第四齿轮314转动，至少两个第四齿轮314均与第三齿轮312啮合，至少两个第四齿轮314转动时带动第三齿轮312转动，第三齿轮312带动输出轴310转动，使得输出轴310实现自转的功能。其中，支撑架308上装配有供两个第四齿轮314转动的转动轴328。

具体地，如图12，图15和图16所示，至少两个第二电机316带动至少两个第四齿轮314同速转动，至少两个第二电机316提供不同的力矩，从而使得至少两个第四齿轮314的力矩不同，力矩较大的第四齿轮314带动第三齿轮312转动的同时对第三齿轮312的一侧具有推动的趋势，使得第三齿轮312的另一侧具有朝向力矩较小的第四齿轮314运动的趋势，进而第三齿轮312与至少两个第四齿轮314均紧密贴合，至少两个第四齿轮314对第三齿轮312进行限位，避免第三齿轮312转动时发生晃动，进而提高输出轴310的转动精度，进一步提高腕部结构30的工作精度。

两个第四齿轮314带动第三齿轮312运动的过程如下：

过程1：如图17a所示，上部的齿轮为第三齿轮312，左下方的齿轮和右下方的齿轮为第四齿轮314。左下方的第四齿轮314传递来的力矩T1与右下方的第四齿轮314传递来的力矩T2大小相等，方向相反。使得左下方的第四齿轮314和右下方的第四齿轮314分别与第三齿轮312的异侧齿面啮合。因此，第三齿轮312受到等大反向的张紧力矩而处于静止状态，且不会在齿隙间往复摆动，ω为第三齿轮312的角速度。

过程2：如图17b所示，此时左下方的第四齿轮314传递的力矩T1大于右下方的第四齿轮314传递的力矩T2，且两力矩方向相反。T1与T2合成一个方向与T1相同，大小等于|T1|-|T2|的驱动力矩T，此时第三齿轮312在驱动力矩T的作用下按左下方的第四齿轮314的转动方向啮合转动。第三齿轮312转动过程中始终紧密贴合左下方的第四齿轮314和右下方的第四齿轮314，不会晃动。

过程3：如图17c所示，右下方的第四齿轮314传递的力矩T2降至零。此时右下方的第四齿轮314与第三齿轮312脱离接触。第三齿轮312的驱动力矩T等于T1。

过程4：如图17d所示，此时T1与T2同向，左下方的第四齿轮314和右下方的第四齿轮314与第三齿轮312同侧齿面啮合。第三齿轮312的驱动力矩T等于T1+T2。运动过程中双电机同向旋转驱动，能充分利用双电机结构，减少能量消耗。

当需要反向转动时，左下方的第四齿轮314依旧保持原来的方向，先使右下方的第四齿轮314回转，达到如图17a的状态。然后，两个第四齿轮314互换过程1至过程4的状态输出力矩。

在本发明的一个实施例中，优选地，第三齿轮312和两个第四齿轮314均为锥齿轮；或第三齿轮312和两个第四齿轮314均为直齿轮。

在该实施例中，当支撑架308内的空间较大时，将第三齿轮312和两个第四齿轮314设置为直齿轮而避免第三齿轮312和两个第四齿轮314发生轴向磨损，提高第三齿轮312和两个第四齿轮314的使用寿命，当支撑架308内的空间较小时，第三齿轮312和两个第四齿轮314设置为锥齿轮而使得结构更加紧凑，提高空间利用率，第三齿轮312和两个第四齿轮314为锥齿轮或直齿轮时均可以实现两个第四齿轮314对第三齿轮312的限位功能，提高腕部结构30的适用性。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图12和图13所示，腕部结构30还包括：至少两个传动件318，分别与一个第二电机316相连接，并分别与一个第四齿轮314相连接；至少两个第二电机316通过至少两个传动件318驱动至少两个第四齿轮314转动。在该实施例中，当第二电机316与第四齿轮314的间距较大时，第二电机316通过传动件318带动第四齿轮314转动，从而能够更加合理地布置腕部结构30各工件的相对位置，提高腕部结构30的紧密度，增大腕部结构30的空间利用率。

在本发明的一个实施例中，优选地，每个传动件318均包括传动带320和两个传动轮322；两个传动轮322中的一个传动轮322连接一个第二电机316，另一个传动轮322连接一个第四齿轮314，传动带320套设在两个传动轮322上。

在该实施例中，第二电机316驱动一个传动轮322转动，一个传动轮322带动传动带320转动，传动带320带动另一个传动轮322转动，另一个传动轮322带动第四齿轮314转动，实现第二电机316驱动第四齿轮314转动的功能，使用传动带320和传动轮322的传动方式能够提高传动过程的平稳性，降低传动过程的噪音，而且结构简单，便于维护。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图12所示，腕部结构30还包括：至少两个行星减速器324，分别与一个第二电机316相连接。

在该实施例中，第二电机316与行星减速器324连接，从而提高第二电机316驱动第四齿轮314转动过程的稳定性，同时行星减速器324能够提供更大的力矩，进而提高第四齿轮314对第三齿轮312的限位精度，从而提高腕部结构30的工作精度。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图12所示，支撑板组件包括：两个支撑板326，两个支撑板326相对而设，两个支撑板326合围出安装腔，支撑架308、至少两个第一齿轮302、至少两个第二齿轮304、第三齿轮312及至少两个第四齿轮314均设置在安装腔内；至少两个传动件318设置在两个支撑板326的外侧；其中，连接板与两个支撑板326中的至少一个相连接。

在该实施例中，至少两个传动件318设置在两个支撑板326的外侧而避免传动件318与两个支撑板326之间的部件发生干涉，保证传动件318传动过程的稳定性，合理地对腕部结构30进行布局而使得腕部结构30的结构更加紧凑，提高空间利用率。

另外，臂部结构20与两个支撑板326相连接，或臂部结构20与两个支撑板326中的一个相连接，以实现臂部结构20与腕部结构30装配在一起的目的。其中，可根据具体实际使用需求设置臂部结构20与两个支撑板326的装配关系，如，臂部结构20与两个支撑板326相连接，或是臂部结构20与一个支撑板326相连接。

在本发明的一个实施例中，优选地，第一齿轮302的数量为两个，对称分布在输出部的两侧；第四齿轮314的数量为两个，对称分布在输出轴310的两侧。

在该实施例中，第一齿轮302的数量为两个，对称分布在输出部的两侧。通过设定第一齿轮302的数量为两个，并对称分布在输出部的两侧，结构紧凑，布局合理，有利于输出部稳定移动。

另外，第四齿轮314的数量为两个，对称分布在输出轴310的两侧。通过设定第四齿轮314的数量为两个，并对称分布在输出轴310的两侧，结构紧凑，布局合理，在节约成本的同时，有利于输出轴310平稳转动。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图18至图20所示，传动部包括：蜗轮104，设置于箱体102内；两个蜗杆106，设置于箱体102内，两个蜗杆106沿蜗轮104的径向呈对称分布，并分别与蜗轮104相啮合；驱动装置108分别与两个蜗杆106相连接，蜗杆106可在驱动装置108的驱动下带动蜗轮104转动；立柱110，与蜗轮104相连接，可在蜗轮104的带动下转动，进而带动立柱110围绕其自身轴线转动。

在该实施例中，传动部包括蜗轮104和两个蜗杆106。腰部结构10的箱体102内设置有一个蜗轮104和两个与蜗轮104相啮合使用的蜗杆106，两个蜗杆106沿蜗轮104的径向呈对称分布，从两个位置同时与蜗轮104相啮合；箱体102上设置有驱动装置108，驱动装置108分别与两个蜗杆106相啮合，驱动装置108驱动蜗杆106旋转，进而带动蜗轮104转动；蜗轮104的端部连接有立柱110，立柱110作为腰部结构10的输出端，可在蜗轮104的带动下转动，进而驱动与之相连接的其他结构进行回转运动。具体地，驱动装置108同样设置有两个，两个驱动装置108分别驱动每一个蜗杆106转动。

通过将双电机驱动消除间隙技术引入到机器人1的腰部结构10中，利用两个蜗杆106同时驱动一个蜗轮104转动。采用双驱动装置108协同驱动的结构形式，同时将两个蜗杆106对称分布于蜗轮104的两侧，可以有效消除关节件的传动间隙，进而提升腰部结构10的工作精度；此外，可以通过合理调整蜗轮104蜗杆106的传动比，使得蜗轮104蜗杆106传动可以减速增扭，起到与减速器一样的效果，无需额外的减速器。具体地，传动比由驱动装置108的性能以及机器人1负载参数决定。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图20所示，腰部结构10还包括：端盖112，设置于箱体102上，蜗杆106的一端与驱动装置108相连接，另一端通过端盖112与箱体102相连接。

在该实施例中，箱体102的侧壁设置有端盖112，且端盖112与驱动装置108位于箱体102相对的两侧。蜗杆106的一端与驱动装置108相连接，另一端通过端盖112安装于箱体102的侧壁，保证蜗杆106的稳定安装，避免蜗杆106与蜗轮104啮合的过程中蜗杆106掉落。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图20所示，腰部结构10还包括：密封盖114，设置于箱体102上，用于密封驱动装置108与箱体102相连接的位置。

在该实施例中，在箱体102的侧壁设置有密封盖114，且密封盖114设置于驱动装置108与箱体102相连接的位置。驱动装置108的输出轴310贯穿密封盖114设置，密封盖114对驱动装置108与箱体102相连接的位置进行密封，避免灰尘杂质等进入到箱体102内部。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图18和图19所示，腰部结构10还包括：回转轴116，设置于箱体102上，回转轴116的两端分别与蜗轮104及立柱110相连接，回转轴116可在蜗轮104的驱动下转动，进而带动立柱110转动。

在该实施例中，在箱体102上设置有回转轴116。具体地，回转轴116贯穿于箱体102设置，回转轴116的一端与蜗轮104相连接，另一端通过紧固件210与立柱110相连接，满足腰部结构10空间结构要求。在腰部结构10工作的过程中，蜗轮104在蜗杆106的驱动下转动，带动回转轴116转动，回转轴116带动立柱110转动进而实现臂部结构20的回转运动。

具体实施例中，立柱110通过八个螺钉与回转轴116固连在一起，并通过定位销定位。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图19所示，腰部结构10还包括：第一轴承118，回转轴116贯穿于第一轴承118设置；第一轴承法兰盘120，设置于箱体102上，第一轴承118设置于第一轴承法兰盘120内。

在该实施例中，箱体102上设置有第一轴承法兰盘120，第一轴承法兰盘120位于箱体102的顶部，第一轴承法兰盘120内设置有第一轴承118，回转轴116穿过第一轴承118伸入至箱体102内部与蜗轮104连接。第一轴承法兰盘120与第一轴承118的设置，有效保证了回转轴116在箱体102内的安装，保证了回转轴116可在蜗轮104的带动下稳定转动。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图19所示，腰部结构10还包括：第二轴承122，回转轴116的端部穿过蜗轮104并与第二轴承122相接触；第二轴承法兰盘124，设置于箱体102上，第二轴承122设置于第二轴承法兰盘124内。

在该实施例中，箱体102上设置有第二轴承法兰盘124，第二轴承法兰盘124位于箱体102的底部，第二轴承法兰盘124内设置有第二轴承122，且第二轴承122套设于回转轴116的端部，位于蜗轮104的下方。第二轴承122与第一轴相互配合，从两个位置给回转轴116径向的定位，保证回转轴116的稳定安装。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图19所示，腰部结构10还包括：止推法兰126，套设于回转轴116上，位于第二轴承122与蜗轮104之间；止推轴承128，套设于回转轴116上，并与止推法兰126及蜗轮104相接触。

在该实施例中，箱体102上设置有止推法兰126及止推轴承128，其中，止推法兰126与止推轴承128均套设于回转轴116上，位于蜗轮104的下方。止推法兰126位于止推轴承128与第二轴承122之间，用于隔开止推轴承128与第二轴承122；止推轴承128位于止推法兰126与止蜗轮104之间，止推法兰126与止推轴承128相互配合，给回转轴116一个轴向的定位，保证回转轴116的稳定安装。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图18和图19所示，腰部结构10还包括：箱体法兰盖130，设置于箱体102上，第一轴承法兰盘120设置于箱体法兰盖130上；配电箱132，设置于箱体102上，并与驱动装置108相连接。

在该实施例中，箱体102上设置有箱体法兰盖130，以覆盖箱体102的开口，保证第一轴承法兰盘120的稳定安装；箱体102上设置有配电箱132，配电箱132与驱动装置108相连接，保证驱动装置108的有效工作。

在本发明的一个实施例中，优选地，驱动件204为双螺母224滚珠丝杠222。

在该实施例中，通过设定每个驱动件204均为双螺母224滚珠丝杠222，双螺母224有利于消除反向间隙，从而有利于机器人1实现无间隙传动。

当然，驱动部也可不为双螺母224滚珠丝杠222，而为气缸或液压缸等，在此不一一列举。

在本发明的一个实施例中，优选地，如图1至图4所示，每个杆件208的一端均形成有间隔分布的两个凸起246；任一杆件208伸入与其相邻的杆件208上的两个凸起246之间，并与两个凸起246可转动连接。

在该实施例中，每个杆件208的一端均形成有间隔分布的两个凸起246，两个杆件208相连接时，其中一个杆件208伸入到与其相邻的杆件208上的两个凸起246之间，使得两个杆件208相铰接，保证可转动式连接。另外，通过使其中一个杆件208的一端伸入到两个凸起246之间，使得相邻两个杆件208之间的连接更加稳定，避免出现错位、歪斜。

在本发明的一个实施例中，优选地，缸体218的一端伸入一杆件208上的两个凸起246之间。

在该实施例中，缸体218沿四边形桁架202的对角线设置，缸体218的一端伸入杆件208端部两个凸起246之间，并通过凸起246与杆件208可转动式连接，另一端与四边形桁架202相对的一个角落相连接，保证缸体218的稳定安装；同时，上述设置可以保证缸体218的伸缩可驱动四边形桁架202产生形变，驱动与之相连接的结构。

在本发明的一个实施例中，优选地，夹具206可转动地设置在一杆件208上的两个凸起246之间。

在该实施例中，通过使夹具206可转动地设置在一杆件208上的两个凸起246之间，一方面两个间隔分布的凸起246的存在为夹具206提供了安装空间，可避免夹具206外露，结构紧凑，另一方面将夹具206可转动地连接在两个凸起246之间，由于相邻两个杆件208也通过两个凸起246可转动连接，可保证驱动件204沿四边形桁架的对角线分布。

具体实施例中，任意相邻的两个所述四边形桁架中，其中一个所述四边形桁架的一个杆件208与另一个所述四边形桁架的一个杆件208一体成型，以实现任意相邻的两个所述四边形桁架的连接。相邻的两个四边形桁架共用一个杆件208。即，在相连两个四边形桁架的连接处，设置有同一个共用的杆件208，这个杆件208与两个四边形桁架其余的杆件208相连接，使得任何相临两个四边形桁架连接为一体。结构紧凑，且确保相邻的两个四边形桁架稳定连接。

具体实施例中，第一轴承118为深沟球轴承，第二轴承122为角接触球轴承，驱动装置108为伺服电机。第一轴承118为深沟球轴承，深沟球轴承结构简单，制造成本低，摩擦系数小，极限转速高，且可承受足够的径向载荷及一定量的轴向载荷；第二轴承122为角接触球轴承，角接触球轴承可同时承受径向载荷及轴向载荷；驱动装置108为伺服电机，可实现对腰部结构10的精准控制。

具体实施例中，臂部结构20连接在腰部结构10上，腰部结构10提供回转运动，驱动臂部结构20围绕腰部结构10转动，腕部结构30连接在臂部结构20的末端，腕部结构30能够相对于臂部结构20实现摆动及自转，实现五个自由度的机器人1。

具体实施例中，臂部结构20采用串联双四边形桁架及驱动件204对角驱动的桁架结构形式(一种开、闭链混和的混链结构形式)，能够提升机器人1整体刚度；驱动件204中的滚珠丝杠222副采用双丝母预紧消除反向间隙，机器人1整体实现无间隙传动，从而提高运动精度。机器人1可以根据不同的应用需求调整安装夹具206相对驱动件204的安装位置，进而改变极限位置和整体运动空，灵活性好。

进一步地，机器人1的臂部结构20设置于腰部结构10上，臂架结构包括大臂和小臂，大臂和小臂采用串联的双四边形框架及对角线驱动的结构形式，共两个自由度。通过控制四边形对角线上的驱动件204的伸缩运动，可以实现臂部结构20在水平和竖直方向的联动。驱动件204由伺服电机经安全离合器驱动滚珠丝杠222做回转运动，滚珠丝杠222经双螺母224将旋转运动转化为双螺母224及推杆226的直线运动，通过缸体218内壁加工的导向槽240限制了双螺母224的回转自由度。驱动件204中的滚珠丝杠222传动副，采用双螺母224预加载荷的方式来消除反向传动间隙并提高滚珠丝杠222的刚度，与工业机器人1相比，该驱动形式无需使用高精度减速器，可在一定程度上降低机器人1成本。

驱动件204在靠近驱动电机220的位置通过夹具206固定安装在机器人1的臂部结构20，机器人1可以根据不同的应用需求调整安装夹具206相对驱动件204的安装位置，进而改变极限位置和整体运动空，灵活性好。具体地，驱动件204为直线执行器。

具体实施例中，为了保证滚珠丝杠222反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杠222螺母副轴向间隙。本发明采用双螺母224结构，利用双螺母224的相对轴向位移，使双螺母224中的滚珠分别贴紧在螺旋滚遭两个相反的侧面上，使得机器人1整体实现无间隙传动，从而提高运动精度。用这种方法预紧消除轴向间隙时，应注意预紧力不宜过大，预紧力过大会使空载力矩增加，从而降低传动效率，缩短使用寿命。

臂部结构20为串联的双四边形桁架结构，采用直线执行器对角线驱动，整体是一种开、闭链混合的结构形式，能够大大提升其整体的刚度，改善机器人1的承载特性，臂部结构20的直线执行器不受外部弯矩的影响，并从原理上降低了对机器人1肩关节和肘关节驱动电机220输出力矩的要求，臂部结构20采用驱动电机220直驱，无需减速器，应用的直线执行器内置滚珠丝杆通过双螺母224预紧来达到机械消隙的效果。

具体实施例中，本发明将双电机驱动消除间隙技术引入到机器人1的腰部结构10中，使得腰部结构10提供一个自由度的回转运动。具体地，两台伺服电机与蜗杆106分别对称布置在蜗轮104的两侧，共同驱动蜗轮104转动，以实现机器人1的立柱110完成回转运动。涡轮蜗杆106具有满足条件的传动比，采用直驱的方式即可起到减速器的作用，机器人1整体无需减速器，并降低对电机驱动能力的要求，降低制造成本以及工作能耗。

具体地，蜗轮104蜗杆106结构紧凑，传动比大，一般在动力传动中，取传动比I在10至80之间，在分度机构中，I可达1000。这样大的传动比如用齿轮传动，则需要采取多级传动才行，所以蜗杆106传动结构紧凑，体积小、重量轻。所以本发明采用蜗轮104蜗杆106传动，选用合适的减速比便可满足动力需求，无需额外的减速器。且传动比由伺服电机的性能以及机器人1负载参数决定，并不会影响双电机驱动消除间隙的控制精度。

具体实施例中，机器人1包括腰部结构10、臂部结构20(大臂和小臂共两个自由度)和腕部结构30(两个自由度)。将双电机驱动消隙技术引入到机器人1的腰部结构10和腕部结构30之中。腰部结构10提供一个自由度的回转运动，两台伺服电机与蜗杆106分别对称布置在蜗轮104的两侧，共同驱动蜗轮104转动。腕部结构30的双自由度复合旋转关节模块共有四组传动系统，与传统工业机器人15轴和6轴关节的运动类似，回转运动与俯仰运动之间有耦合，即诱导运动。机器人1臂部结构20采用串联双四边形桁架及直线执行器对角驱动的桁架结构形式(一种开、闭链混和的混链结构形式)，能够提升机器人1整体刚度；机器人1臂部结构20的滚珠丝杠222采用双螺母224预紧消除反向间隙，机器人1整体实现无间隙传动，从而提高运动精度。机器人1可以根据不同的应用需求调整安装夹具206相对驱动件204的安装位置，进而改变极限位置和整体运动空，灵活性好。机器人1整体无需减速器，并降低对电机驱动能力的要求，降低制造成本以及工作能耗。

具体实施例中，臂部结构20为串联的双四边形桁架结构，采用驱动件204驱动，整体是一种开、闭链混合的结构形式，能够大大提升其整体的刚度，改善机器人1的承载特性，臂部结构20的驱动件204不受外部弯矩的影响，并从原理上降低了对机器人1肩关节和肘关节电机驱动输出力矩的要求，臂部结构20采用电机直驱无需减速器，应用的驱动件204内置滚珠丝杆通过双螺母224预紧来达到机械消隙的效果；机器人1腰部结构10和腕部结构30采用双电机协同驱动的结构形式，腰部结构10两台伺服电机对称布置在涡轮的两侧，通过电气消隙提高运动精度。此外，涡轮蜗杆106具有满足条件的传动比，采用直驱的方式即可无需减速器，在降低成本的同时也提高了机器人1系统的刚性和伺服性能。腕部结构30的双自由度复合旋转关节模块共有四组传动系统，每组传动系统都配有常见的行星减速器324来提高其负载能力，在保证运动精度的同时大大降低成本。

在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

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 (9)

1.一种机器人(1)，其特征在于，包括：

腰部结构(10)，设置有驱动组件和与所述驱动组件相连接的立柱(110)，所述驱动组件用于驱动所述立柱(110)围绕其自身轴线转动；

臂部结构(20)，所述臂部结构(20)设置有四边形桁架(202)、驱动件(204)及夹具(206)，所述四边形桁架(202)与所述立柱(110)相连接，所述驱动件(204)用于驱动所述四边形桁架(202)形变，所述夹具(206)用于夹紧或松开所述驱动件(204)，所述驱动件(204)的一端通过所述夹具(206)与所述四边形桁架(202)转动连接；

腕部结构(30)，与所述四边形桁架(202)相连接，所述腕部结构(30)用于与外部设备相连接；

所述夹具(206)均包括：

夹持件，与所述四边形桁架可转动连接，所述夹持件围成供所述驱动件(204)插入的容纳腔；

紧固件(210)，与所述夹持件相连接，用于缩小或扩大所述容纳腔。

2.根据权利要求1所述的机器人(1)，其特征在于，还包括：

连接板，所述腕部结构(30)通过所述连接板连接所述四边形桁架(202)；

所述腕部结构(30)包括：

支撑板组件，设置有安装腔，所述支撑板组件连接所述连接板；

齿轮组件，设置于所述安装腔内；

输出部，与所述齿轮组件相连接，所述输出部用于连接外部 设备；

电机组件，设置于所述安装腔内，所述电机组件与所述齿轮组件相连接，用于驱动所述齿轮组件转动，进而带动所述输出部摆动。

3.根据权利要求2所述的机器人(1)，其特征在于，还包括：

所述输出部包括：

支撑架(308)；

输出轴(310)，可转动地设置在所述支撑架(308)上；

第三齿轮(312)，套设在所述输出轴(310)上；

至少两个第四齿轮(314)，可转动地设置在所述支撑架(308)上，所述至少两个所述第四齿轮(314)均与所述第三齿轮(312)相啮合；

至少两个第二电机(316)，分别直接或间接地连接一个所述第四齿轮(314)，用于驱动所述至少两个第四齿轮(314)相对于所述支撑架(308)转动，从而带动所述第三齿轮(312)转动，以使所述输出轴(310)自转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人(1)，其特征在于，

所述腰部结构(10)包括：

箱体(102)，所述立柱(110)设置于所述箱体(102)；

所述驱动组件设置有传动部和与所述传动部相连接的驱动装置(108)，所述驱动装置(108)设置于所述箱体(102)上，所述传动部位于所述箱体(102)内，且所述传动部与所述立柱(110)相连接；

其中，所述传动部可在所述驱动装置(108)的驱动下转动，进而带动所述立柱(110)围绕其自身轴线转动。

5.根据权利要求4所述的机器人(1)，其特征在于，还包括：

所述传动部包括：

蜗轮(104)，设置于所述箱体(102)内；

两个蜗杆(106)，设置于所述箱体(102)内，两个所述蜗杆(106)沿所述蜗轮(104)的径向呈对称分布，并分别与所述蜗轮(104)相啮合；

所述驱动装置(108)分别与两个所述蜗杆(106)相连接，所述蜗杆(106)可在所述驱动装置(108)的驱动下带动所述蜗轮(104)转动，进而带动所述立柱(110)围绕其自身轴线转动。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人(1)，其特征在于，

所述四边形桁架(202)的数量为至少一个，所述驱动件(204)的数量为至少一个，所述夹具(206)的数量为至少一个；

构成每个所述四边形桁架的四个杆件(208)中任意相邻的两个所述杆件(208)相互转动连接；

每个所述驱动件(204)均分布在一个所述四边形桁架(202)的对角线位置，每个所述驱动件(204)的两端均与所述四边形桁架(202)可转动连接，每个所述驱动件(204)可伸长或缩短以驱动所述四边形桁架(202) 形变；

每个所述夹具(206)均用于夹紧或松开一个所述驱动件(204)，每个所述驱动件(204)的一端均通过所述夹具(206)与所述四边形桁架转动连接。

7.根据权利要求1所述的机器人(1)，其特征在于，还包括：

所述夹持件包括第一夹持部(212)和第二夹持部(214)；

所述第二夹持部(214)与所述第一夹持部(212)可拆卸连接，所述第一夹持部(212)和所述第二夹持部(214)共同围成所述容纳腔，所述第一夹持部(212)和所述第二夹持部(214)通过所述紧固件(210)连接在一起。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人(1)，其特征在于，

所述驱动件(204)包括：

缸体(218)，其一端转动连接在所述四边形桁架的一边角处；

驱动电机(220)，设置在所述缸体(218)的一端；

滚珠丝杠(222)，与所述驱动电机(220)相连接；

双螺母(224)，设置在所述缸体(218)内，并套设在所述滚珠丝杠(222)上；

推杆(226)，其一端与所述双螺母(224)相连接，所述推杆(226)的另一端转动连接在所述四边形桁架的另一边角处，用于在所述双螺母(224)的带动下驱动所述四边形桁架形变。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人(1)，其特征在于，

所述四边形桁架(202)为平行四边形桁架。

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