CN110962119A - 机器人的驱动机构及机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种机器人的驱动机构。机器人(100)的驱动机构(1)包括：第一构件(110)；第二构件(120)，其被支承为能够相对于第一构件(110)而绕垂直的轴线(A)旋转；主驱动电机(2)，其被固定于第一构件(110)或第二构件(120)中的一个上；主驱动减速机(3)，其对主驱动电机(2)的旋转进行减速，并将减速后的主驱动电机(2)的旋转传递至第一构件(110)或第二构件(120)中的另一个；以及辅助扭矩发生装置(4)，其将相对于第一构件(110)而绕轴线(A)的一个方向的扭矩持续地施加于第二构件(120)。

Description

机器人的驱动机构及机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人的驱动机构及机器人。
背景技术
以往，在绕水平的轴线驱动的臂的驱动机构中，已知如下驱动机构：为了使臂相对于支承该臂的构件而绕水平的轴线旋转驱动，除了具备电机和减速机之外，还具备用于减轻因重力而总是作用于臂的负荷的平衡器(例如参照专利文献1)。
在重力以这样的方式作用的臂的驱动机构中，由于减速机内的齿轮的啮合因重力或平衡器等而在动作范围的几乎整个区域向任意的方向偏压，因而齿轮的齿隙被消除，也不容易产生电机的旋转轴与减速机的输出轴之间的旋转角度差。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-319550号公报
发明内容
发明所需解决的问题
然而，在绕垂直的轴线驱动的旋转体等的驱动机构中，由于重力不起作用，因而不需要用于减轻由重力引起的负荷的平衡器，同时减速机内的齿轮的齿隙也会引起电机的旋转轴与减速机的输出轴之间的旋转角度差。因而，存在机器人的前端离旋转体的轴线越远，旋转体的驱动机构中产生的旋转角度差越大，使得机器人的动作轨迹的精度恶化这样的问题。
本发明的目的在于提供一种机器人的驱动机构及机器人，其能够减小在绕垂直的轴线驱动的驱动机构中产生的旋转角度差，并且提高机器人的动作轨迹的精度。
解决问题的手段
本发明的一个方面是一种机器人的驱动机构，其包括：第一构件；第二构件，其被支承为能够相对于所述第一构件而绕垂直的轴线旋转；主驱动电机，其被固定于所述第一构件或所述第二构件中的一个上；主驱动减速机，其对所述主驱动电机的旋转进行减速，并将减速后的所述主驱动电机的旋转传递至所述第一构件或所述第二构件中的另一个；以及辅助扭矩发生装置，其将相对于所述第一构件而绕所述轴线的一个方向的扭矩持续地施加于所述第二构件。
根据本方面，主驱动减速机对固定于第一构件或第二构件中的一个上的主驱动电机的旋转进行减速，并将减速后的主驱动电机的旋转传递至第一构件或第二构件中的另一个，由此主驱动电机的扭矩被增大，第二构件被驱动为相对于第一构件而绕垂直的轴线旋转。另外，通过辅助扭矩发生装置的操作，相对于第一构件而绕垂直的轴线的一个方向的扭矩被持续施加于第二构件。由此，即使主驱动减速机内部的齿轮中存在齿隙，齿轮的啮合也会被辅助发生装置所产生的扭矩向任意的方向偏压，因而消除了主驱动减速机的齿隙，能够减小主驱动电机与主驱动减速机的输出轴之间的旋转角度差，提高机器人的动作轨迹的精度。
在上述方面中，也可以为，所述辅助扭矩发生装置包括：副驱动电机，其被固定于所述第一构件或所述第二构件中的一个上；以及副驱动减速机，其对所述副驱动电机的旋转进行减速，并将减速后的所述副驱动电机的旋转传递至所述第一构件或所述第二构件中的另一个。
根据这样的构成，通过将副驱动电机向一个方向驱动，并利用副驱动减速机对副驱动电机的旋转进行减速，从而能够容易地相对于第一构件而将一个方向的扭矩持续地施加于第二构件。
另外，本发明的其它方面是一种机器人，该机器人包括上述任一方面所述的驱动机构。
发明的效果
根据本发明，可起到减小在绕垂直的轴线驱动的驱动机构中产生的旋转角度差，并提高机器人的动作轨迹的精度这样的效果。
附图说明
图1是表示根据本发明的一个实施方式的机器人的一例的整体结构图。
图2是表示图1的机器人所具备的根据本发明的一个实施例的驱动机构的一例的纵剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图对根据本发明的一个实施方式的机器人100的驱动机构1及机器人100进行说明。
如图1所示，根据本实施方式的机器人100为六轴多关节机器人，其包括：被设置于地面的基座110；旋转体120，其被支承为能够相对于基座110而绕在垂直方向上延伸的第一轴线A旋转；第一臂130，其被支承为能够相对于旋转体120而绕在水平方向上延伸的第二轴线B旋转；第二臂140，其被支承为能够相对于第一臂130而绕平行于第二轴线B的第三轴线C旋转；以及三轴手腕单元150，其被支承于该第二臂140的前端。
根据本实施方式的机器人100的驱动机构1是用于使旋转体120相对于基座110旋转的第一臂的驱动机构。该驱动机构1包括：基座(第一构件)110；旋转体(第二构件)120，其被支承为能够相对于基座110而绕第一轴线(轴线)A旋转；第一轴电机(主驱动电机)2，其被固定于旋转体120；第一轴减速机(主驱动减速机)3，其对第一轴电机2的旋转进行减速；以及辅助扭矩发生装置4。
如图2所示，第一轴减速机3包括：固定壳体5，其被固定于基座110；以及输出轴6，其被支承为能够相对于固定壳体5而绕第一轴线A旋转，并且被固定于旋转体120。第一轴减速机3在内部具备未图示的多个齿轮。第一轴电机2的旋转经由齿轮而传递至第一轴减速机3的内部，并以与多个齿轮的齿轮比对应的减速比减速，减速后的第一轴电机2的旋转被传递至输出轴6。由此，第一轴电机2的扭矩随着减速比而被增大，增大后的第一轴电机2的扭矩从输出轴6输入至旋转体120，从而使旋转体120绕第一轴线A旋转。
如图2所示，辅助扭矩发生装置4包括：辅助电机(副驱动电机)7，其被固定于基座110；以及辅助减速机(副驱动减速机)8，其对辅助电机7的旋转进行减速。辅助减速机8也包括固定壳体9和输出轴10，并且固定壳体9被固定于基座110。
输出轴10经由连结轴12而固定于旋转体120，其中，连结轴12贯穿中心孔11，中心孔11沿着第一轴线A贯穿第一轴减速机3的中心。辅助电机7在绕第一轴线A的一个方向上持续产生扭矩。
下面，对像这样构成的根据本实施方式的机器人100的驱动机构1及机器人100的作用进行说明。
根据本实施方式的机器人100的驱动机构1，通过辅助扭矩发生装置4的操作将在绕第一轴线A的一个方向上产生的扭矩施加于旋转体120，由此使旋转体120在与持续受到由重力引起的扭矩的第一臂130相同的情况下进行动作。
即，在由第一轴电机2和第一轴减速机3产生的扭矩的方向与由辅助扭矩发生装置4产生的扭矩的方向一致的情况下，由第一轴电机2产生的扭矩较少也没关系，但在由第一轴电机2和第一轴减速机3产生的扭矩的方向与由辅助扭矩发生装置4产生的扭矩的方向相反的情况下，则需要产生更大的扭矩。并且，为了将旋转体120预先停止在预定位置，需要通过第一轴电机2在与辅助发生装置4所产生的扭矩相反的方向上预先产生相同大小的扭矩，或者通过制动器使旋转体120预先停止。
如上所述，通过辅助发生装置4持续在同一方向上产生扭矩，则即使第一轴减速机3内部的多个齿轮的啮合存在齿隙，齿轮的啮合也在任意的方向上被偏压，因而消除了第一轴减速机3的齿隙，其优点在于，能够减小第一轴电机2与第一轴减速机3的输出轴之间的旋转角度差。
特别地，根据本实施方式的机器人100，具有如下优点：通过消除第一轴减速机3的齿隙，则即使在第一臂130和第二臂140延伸到最大的状态下三轴手腕单元150的前端离第一轴线A最远时，也可以提高机器人100的前端的动作轨迹的精度。
此外，在本实施方式中，示出了将第一轴电机2固定于旋转体120的情况，但也可以将第一轴电机2固定于基座110。
另外，由辅助扭矩发生装置4施加的扭矩的方向也可以是相反的方向的。另外，除了辅助扭矩发生装置4持续产生恒定的扭矩的情况之外，也可以根据第一轴电机2产生的扭矩来改变辅助扭矩发生装置4产生的扭矩的大小。
即，当由辅助扭矩发生装置4施加的扭矩的方向与由第一轴电机2产生的扭矩的方向为相反的方向时，由于对第一轴电机2而言，由辅助扭矩发生装置4施加的扭矩成为负荷，因而也可以减小扭矩的大小来减少负荷。
此外，在本实施方式中，作为辅助扭矩发生装置4示出了具有辅助电机7和辅助减速机8的装置，但作为替代，也可以采用利用螺旋弹簧或压缩螺旋弹簧等的弹簧的弹力将绕第一轴线A的一个方向的扭矩持续地施加于旋转体120的装置。
另外，虽然示出了六轴关节机器人，但本发明可以应用于具有轴的任意类型的机器人，其中，该轴绕在垂直方向上延伸的轴线旋转驱动。
附图标记
1：驱动机构
2：第一轴电机(主驱动电机)
3：第一轴减速机(主驱动减速机)
4：辅助扭矩发生装置
7：辅助电机(副驱动电机)
8：辅助减速机(副驱动减速机)
100：机器人
110：基座(第一构件)
120：旋转体(第二构件)
A：第一轴线(轴线)

Claims (3)

1.一种机器人的驱动机构，其特征在于，包括：
第一构件；
第二构件，其被支承为能够相对于所述第一构件而绕垂直的轴线旋转；
主驱动电机，其被固定于所述第一构件或所述第二构件中的一个上；
主驱动减速机，其对所述主驱动电机的旋转进行减速，并将减速后的所述主驱动电机的旋转传递至所述第一构件或所述第二构件中的另一个；以及
辅助扭矩发生装置，其将相对于所述第一构件而绕所述轴线的一个方向的扭矩持续地施加于所述第二构件。
2.根据权利要求1所述的机器人的驱动机构，其特征在于，
所述辅助扭矩发生装置包括：
副驱动电机，其被固定于所述第一构件或所述第二构件中的一个上；以及
副驱动减速机，其对所述副驱动电机的旋转进行减速，并将减速后的所述副驱动电机的旋转传递至所述第一构件或所述第二构件中的另一个。
3.一种机器人，其特征在于，
所述机器人包括权利要求1或2所述的驱动机构。
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