CN111283724A - 一种前置驱动型机器人关节 - Google Patents

Abstract

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种前置驱动型机器人关节。包括依次转动连接的底座、腰座、大臂、三轴组件、小臂、腕轴组件及末端法兰，其中小臂内设有与腕轴组件连接的五轴驱动机构，五轴驱动机构用于驱动腕轴组件绕五轴轴线转动，腕轴组件内设有与末端法兰连接的六轴驱动机构，六轴驱动机构用于驱动末端法兰绕六轴轴线转动，六轴轴线与五轴轴线垂直。本发明将六轴电机由常规的小臂位置转移到腕轴组件的位置，增加了六轴的中空性、小型化和灵活性；传动粘滞阻力小，节能环保效率高，惯量小，控制难度低。

Description

一种前置驱动型机器人关节

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种前置驱动型机器人关节。

背景技术

以往，工业用的机器人具备臂和手腕部，所述手腕部以能够旋转的方式与臂连结，并且所述工业用的机器人构成为，一边利用致动器驱动手腕部旋转，一边通过安装于末端的末端执行器(例如电弧焊用的焊枪等)进行规定的作业。以往，公开有如下的产业用机器人：其具有以可旋转的方式彼此连接的多个连接件，一边通过致动器对连接件进行旋转驱动，一边通过安装在前端的末端执行器(例如电弧焊接用焊枪等)进行规定的作业。

传统上，已经提出了工业机器人，这种工业机器人包括以可旋转的方式彼此连接的多个连杆，并且能够通过使用附装至机器人的臂的远端的末端执行器(电弧焊炬等)执行预定操作，同时通过使用致动器以可旋转的方式驱动连杆。现有工业机器人存在结构比较复杂，需要依赖精密的减速机，腕关节结构臃肿，体积较大的问题。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种前置驱动型机器人关节，以减少工业机器人对精密减速机的依赖，达到腕关节更近一步小型化和轻量化的目的。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种前置驱动型机器人关节，包括依次转动连接的底座、腰座、大臂、三轴组件、小臂、腕轴组件及末端法兰，其中小臂内设有与腕轴组件连接的五轴驱动机构，所述五轴驱动机构用于驱动所述腕轴组件绕五轴轴线转动，所述腕轴组件内设有与所述末端法兰连接的六轴驱动机构，所述六轴驱动机构用于驱动所述末端法兰绕六轴轴线转动，所述六轴轴线与所述五轴轴线垂直。

所述六轴驱动机构包括六轴电机、消隙小齿轮、中空消隙大齿轮及第六轴中空减速机，其中六轴电机和第六轴中空减速机与腕轴组件固定连接，所述消隙小齿轮设置于六轴电机的输出轴上，所述中空消隙大齿轮设置于所述第六轴中空减速机的输入轴上、且与所述消隙小齿轮啮合，所述第六轴中空减速机的输出轴与末端法兰连接。

所述腕轴组件上垂直连接有第六轴中空轴，所述第六轴中空轴通过第六轴密封装置与所述第六轴中空减速机连接，所述第六轴中空轴与所述第六轴中空减速机同轴安装。

所述消隙小齿轮和所述中空消隙大齿轮为一对带有预压的树脂齿轮。

所述五轴驱动机构包括五轴电机、五轴小带轮、第一同步带、五轴大带轮及第五轴谐波减速机，其中五轴电机设置于所述小臂内、且输出端与五轴小带轮连接，所述第五轴谐波减速机容置于所述腕轴组件内、且端部与所述小臂固定连接，所述五轴大带轮设置于所述第五轴谐波减速机的输入轴上、且通过第一同步带与所述五轴小带轮传动连接，所述第五轴谐波减速机的输出端与所述腕轴组件连接。

所述腕轴组件通过五轴中空轴与所述小臂转动连接，与所述五轴电机连接的电缆由所述五轴中空轴引出。

所述五轴中空轴与所述小臂之间设有第五轴密封装置。

所述小臂的两侧设有罩于所述第一同步带和五轴中空轴外侧的小臂侧盖。

所述小臂内设有与所述第一同步带接触的五轴补偿装置。

本发明的优点及有益效果是：

本发明将六轴电机由常规的小臂位置转移到腕轴组件的位置，增加了六轴的中空性、小型化和灵活性。

本发明将六轴电机由常规的小臂位置转移到腕轴组件的位置，传动粘滞阻力小，节能环保效率高。

本发明将六轴电机由常规的小臂位置转移到腕轴组件的位置，惯量小，控制难度低。

本发明将六轴电机由常规的小臂位置转移到腕轴组件的位置，腕关节外形基本前置驱动，有助于小型化腕关节。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图1的俯视图；

图4为图1的A-A剖视图；

图5为本发明的轴测图；

图6为本发明的爆炸图；

图7为图6中I处放大图。

图中：1为底座，2为腰座，3为大臂，4为三轴组件，5为小臂，6为腕轴组件，7为末端法兰，8为小臂侧盖，9为五轴电机，10为五轴小带轮，11为第一同步带，12为五轴大带轮，13为五轴补偿装置，14为第五轴谐波减速机，15为五轴轴线，16为第五轴中空轴，17为第五轴密封装置，18为消隙小齿轮，19为中空消隙大齿轮，20为第六轴中空减速机，21为第六轴密封装置，22为第六轴中空轴，23为润滑油，24为六轴轴线，25为六轴电机。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1-5所示，本发明提供的一种前置驱动型机器人关节，包括依次转动连接的底座1、腰座2、大臂3、三轴组件4、小臂5、腕轴组件6及末端法兰7，其中小臂5内设有与腕轴组件6连接的五轴驱动机构，五轴驱动机构用于驱动腕轴组件6绕五轴轴线15转动，腕轴组件6内设有与末端法兰7连接的六轴驱动机构，六轴驱动机构用于驱动末端法兰7绕六轴轴线24转动，六轴轴线24与五轴轴线15垂直。

如图6-7所示，六轴驱动机构包括六轴电机25、消隙小齿轮18、中空消隙大齿轮19及第六轴中空减速机20，其中六轴电机25和第六轴中空减速机20与腕轴组件6固定连接，消隙小齿轮18设置于六轴电机25的输出轴上，中空消隙大齿轮19设置于第六轴中空减速机20的输入轴上、且与消隙小齿轮18啮合，第六轴中空减速机20的输出轴与末端法兰7连接。

腕轴组件6上垂直连接有第六轴中空轴22，第六轴中空轴22通过第六轴密封装置17与第六轴中空减速机20连接，第六轴中空轴22与第六轴中空减速机20同轴安装。

五轴驱动机构包括五轴电机9、五轴小带轮10、第一同步带11、五轴大带轮12及第五轴谐波减速机14，其中五轴电机9设置于小臂5内、且输出端与五轴小带轮10连接，第五轴谐波减速机14容置于腕轴组件6内、且端部与小臂5固定连接，五轴大带轮12设置于第五轴谐波减速机14的输入轴上、且通过第一同步带11与五轴小带轮10传动连接，第五轴谐波减速机14的输出端与腕轴组件6连接。

腕轴组件6通过五轴中空轴16与小臂5转动连接，与五轴电机9连接的电缆由五轴中空轴16引出，五轴中空轴16与小臂5之间设有第五轴密封装置17。小臂5内设有与第一同步带11接触的五轴补偿装置13，小臂5的两侧设有罩于第一同步带11和五轴中空轴16外侧的小臂侧盖8。

本发明由底座1固定，腰座2可相对于底座1转动，大臂3可相对于腰座2转动，三轴组件4可相对于大臂3转动，小臂5可相对于三轴组件4转动，腕轴组件6可相对于小臂5转动，转动轴线为五轴轴线15；末端法兰7可相对于腕轴组件6转动，转动轴线为六轴轴线24。小臂侧盖8对第六传动链，进行IP64等级防护。第六轴电机25相对固定于腕轴组件6内部，六轴电机25通过消隙小齿轮18和中空消隙大齿轮19，将动力减速增转矩传递给第六轴中空减速机20，第六轴中空减速机20的输入端与中空消隙大齿轮19连接，第六轴中空减速机20的出端与末端法兰7连接，第六轴中空减速机20的固定端与腕轴组件6连接。消隙小齿轮18和中空消隙大齿轮19在本发明中为一对带有预压的树脂齿轮，而非传统的金属材质齿轮，用树脂齿轮的弹性进行消除运动间隙和噪音。第六轴中空轴22的一端连接于腕轴组件6上，第六轴中空轴22的另外一端旋转动密封连接于第六轴密封装置21上，第六轴密封装置21将腕轴组件6内部有润滑油23腔和外部无润滑油腔进行动态分离。第五传动链驱动腕轴组件6可相对于小臂5转动。第五轴中空轴16的一端连接于腕轴组件6上，第五轴中空轴16的另外一端旋转动密封连接于第五轴密封装置17，第五轴密封装置17将腕轴组件6内部腔和外部腔进行动态分离。六轴电机25采用抗扭的高柔机器人专用电缆经过第五轴中空轴16、小臂5的中空部分与五轴电机9电缆会合。

五轴电机9相对固定于小臂5内部，五轴电机9通过五轴小带轮10和五轴第一同步带11，将动力减速增转矩传递给五轴大带轮12，同时五轴补偿装置13对第一同步带11进行消隙和振动补偿。第五轴谐波减速机14在第五轴线15的位置上，第五轴谐波减速机14的输入端与五轴大带轮12连接，第五轴谐波减速机14的出端与腕轴组件6连接，第五轴谐波减速机14的固定端与小臂5连接。

本发明将六轴电机25由常规的小臂5位置转移到腕轴组件6的位置，增加了六轴的中空性、小型化和灵活性，增加了六轴的中空性、小型化和灵活性，所以传动粘滞阻力小，节能环保效率高；具有惯量小，控制难度低。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。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、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种前置驱动型机器人关节，其特征在于，包括依次转动连接的底座(1)、腰座(2)、大臂(3)、三轴组件(4)、小臂(5)、腕轴组件(6)及末端法兰(7)，其中小臂(5)内设有与腕轴组件(6)连接的五轴驱动机构，所述五轴驱动机构用于驱动所述腕轴组件(6)绕五轴轴线(15)转动，所述腕轴组件(6)内设有与所述末端法兰(7)连接的六轴驱动机构，所述六轴驱动机构用于驱动所述末端法兰(7)绕六轴轴线(24)转动，所述六轴轴线(24)与所述五轴轴线(15)垂直。

2.根据权利要求1所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述六轴驱动机构包括六轴电机(25)、消隙小齿轮(18)、中空消隙大齿轮(19)及第六轴中空减速机(20)，其中六轴电机(25)和第六轴中空减速机(20)与腕轴组件(6)固定连接，所述消隙小齿轮(18)设置于六轴电机(25)的输出轴上，所述中空消隙大齿轮(19)设置于所述第六轴中空减速机(20)的输入轴上、且与所述消隙小齿轮(18)啮合，所述第六轴中空减速机(20)的输出轴与末端法兰(7)连接。

3.根据权利要求2所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述腕轴组件(6)上垂直连接有第六轴中空轴(22)，所述第六轴中空轴(22)通过第六轴密封装置(17)与所述第六轴中空减速机(20)连接，所述第六轴中空轴(22)与所述第六轴中空减速机(20)同轴安装。

4.根据权利要求2所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述消隙小齿轮(18)和所述中空消隙大齿轮(19)为一对带有预压的树脂齿轮。

5.根据权利要求1所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述五轴驱动机构包括五轴电机(9)、五轴小带轮(10)、第一同步带(11)、五轴大带轮(12)及第五轴谐波减速机(14)，其中五轴电机(9)设置于所述小臂(5)内、且输出端与五轴小带轮(10)连接，所述第五轴谐波减速机(14)容置于所述腕轴组件(6)内、且端部与所述小臂固定连接，所述五轴大带轮(12)设置于所述第五轴谐波减速机(14)的输入轴上、且通过第一同步带(11)与所述五轴小带轮(10)传动连接，所述第五轴谐波减速机(14)的输出端与所述腕轴组件(6)连接。

6.根据权利要求5所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述腕轴组件(6)通过五轴中空轴(16)与所述小臂(5)转动连接，与所述五轴电机(9)连接的电缆由所述五轴中空轴(16)引出。

7.根据权利要求6所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述五轴中空轴(16)与所述小臂(5)之间设有第五轴密封装置(17)。

8.根据权利要求5所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述小臂(5)的两侧设有罩于所述第一同步带(11)和五轴中空轴(16)外侧的小臂侧盖(8)。

9.根据权利要求5所述的前置驱动型机器人关节，其特征在于，所述小臂(5)内设有与所述第一同步带(11)接触的五轴补偿装置(13)。

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