CN113059588A - 一种机器人多轴结构及工业机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种机器人多轴结构及工业机器人，包括底座、连接主轴和蜗轮蜗杆转台，所述连接主轴上设置有第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽和第二导向槽内分别穿入有第一电动伸缩杆和连接臂，所述连接主轴上设置有驱动机构，所述底座上设置有电动直线导轨，所述第一电动伸缩杆和连接臂末端均设置有使其在上下移动时保持与底座平行的导向机构，所述连接臂首端设置有接驳管，所述接驳管上设置有电动夹具，所述连接臂上搭载有第二电动伸缩杆，所述接驳管上设置有连接板，所述第一电动伸缩杆首端设置有用于托住被电动夹具夹住的物品的托物板；该机器人多轴结构适合运用在短距离搬运中并且搬运效率高。

Description

一种机器人多轴结构及工业机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体涉及一种机器人多轴结构及工业机器人。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性, 已在工业装配等领域得到广泛应用。

机械臂已成为现代机械制造生产体系中的一项重要组成部分。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务，可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势，尤其体现出了人工智能和适应性。

目前的机械臂在搬运货物的时候，由于其采用关节形的转动结构，每个关节上的驱动机构相互配合，才得以驱使整个手臂的运行，导致其抓取效率一般，尤其在较短距离的运输中。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合运用在短距离搬运中并且搬运效率高的机器人多轴结构及工业机器人。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种机器人多轴结构，包括底座、设置在底座上面的连接主轴和安装在底座下面的蜗轮蜗杆转台，所述连接主轴上设置有第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽和第二导向槽均与底座相垂直，所述第一导向槽和第二导向槽内分别穿入有第一电动伸缩杆和连接臂，所述连接主轴上设置有用于驱动连接臂上下移动的驱动机构，所述底座上设置有用于驱动第一电动伸缩杆上下移动的电动直线导轨，所述电动直线导轨与底座相垂直，所述第一电动伸缩杆和连接臂末端均设置有使其在上下移动时保持与底座平行的导向机构，所述连接臂首端设置有接驳管，所述连接臂首端插入接驳管内并与接驳管滑动连接，所述接驳管上设置有电动夹具，所述连接臂上搭载有第二电动伸缩杆，所述接驳管上设置有连接板，所述第二电动伸缩杆两端分别与连接臂和连接板固定连接，所述第一电动伸缩杆首端设置有用于托住被电动夹具夹住的物品的托物板。

作为优选，所述托物板上设置有缓冲橡胶垫，所述托物板和缓冲橡胶垫之间设置有压力传感器，所述压力传感器嵌入于缓冲橡胶垫内，所述缓冲橡胶垫与托物板固定连接。

作为优选，所述驱动机构包含有减速电机和丝杆，所述连接臂上设置有与丝杆相配对的丝杆螺母，所述连接臂与丝杆螺母固定连接，所述连接主轴上设置有穿孔和安装孔，所述穿孔和安装孔均与第二导向槽相连通，所述穿孔和安装孔内均设置有与丝杆相配对的丝杆轴承，所述丝杆与减速电机连轴设置，所述丝杆通过丝杆螺母与连接臂转动连接，所述减速电机与连接主轴固定连接。

作为优选，所述导向机构包含有直线轴承座和导向杆，所述导向杆与连接主轴相平行，所述导向杆穿过直线轴承座设置，所述第一电动伸缩杆和连接臂分别与其各自对应的直线轴承座固定连接，所述导向杆末端与底座固定连接。

作为优选，所述电动直线导轨与底座固定连接，所述电动直线导轨与连接主轴之间设置有保持架，所述电动直线导轨和连接主轴均与保持架固定连接。

作为优选，接驳管的外表面包裹有泡棉体，所述泡棉体上与接驳管粘合，所述连接板与接驳管为一体式设置，所述连接板贯穿泡棉体设置。

作为优选，所述连接板上设置有距离传感器，所述距离传感器的探测方向被设置为与电动夹具的进给方向相同。

作为优选，所述连接臂与接驳管之间设置有滑动保持体，所述滑动保持体包含有矩形框架，所述矩形框架的外壁上均设置有直线滚针排，所述直线滚针排与矩形框架固定连接，所述连接臂和接驳管通过直线滚针排滑动连接，所述矩形框架与连接臂螺栓连接。

作为优选，所述导向杆顶端设置有电动收线器，所述电动收线器与导向杆固定连接，所述直线轴承座的侧壁上设置有连接环，所述电动收线器上安装有拉绳，所述拉绳与连接环捆绑设置。

本发明还提供一种工业机器人，包括控制系统，还包含有上述的机器人多轴结构，所述控制系统与机器人多轴结构中的蜗轮蜗杆转台、第一电动伸缩杆、驱动机构、电动直线导轨、电动夹具、第二电动伸缩杆和压力传感器电性连接。

该工业机器人工作前：将其放置在抓起点和摆放点之间。

该工业机器人工作时：

1）控制系统根据抓起点的坐标控制蜗轮蜗杆转台、驱动机构、第二电动伸缩杆将连接臂上的电动夹具驱动至抓起点处，同时，控制系统启动第一电动伸缩杆将托物板伸出至设定的位置；

2）控制系统驱动电动夹具夹住抓起点处的物品，随后控制系统启动驱动机构将被电动夹具夹住的货物提起至设定的高度；

3）在提起的同时控制系统控制第二电动伸缩杆复位，使得被夹住的货物往连接主轴靠拢；

4)在提起的同时控制系统控制电动直线导轨和和电动收线器带动第一电动伸缩杆抬升，直至到压力传感器探测到托物板顶住货物；

5）控制系统根据抓起点的坐标控制蜗轮蜗杆转台和第二电动伸缩杆将货物驱动至摆放点上方；随后控制系统控制第一电动伸缩杆和电动直线导轨复位，并控制电动收线器停止工作并处于放线状态，最后控制驱动机构将货物下放到摆放点处。

本发明的有益效果为：通过采用了大量的直线输送方式，与传统的采用关节形的转动结构的机械臂相比，由于工作时大量采用了直线运动，能够使得整个设备的抓取速度可以做得更快，同时配备有托物板，在运输的过程中，托物板能够托住货物的底部从而能够有效的降低电动夹具和连接臂的负担，有利于提升蜗轮蜗杆转台在快速工作时货物的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种机器人多轴结构的俯视图。

图2为本发明一种机器人多轴结构的连接主轴设置到底座后的立体图。

图3为本发明一种机器人多轴结构的托物板的剖面图。

图4为本发明一种机器人多轴结构的连接主轴的剖面图。

图5为本发明一种机器人多轴结构的导向机构的局部结构示意图。

图6为本发明一种机器人多轴结构的滑动保持体的主视图。

图中：

1、底座；2、连接主轴；3、蜗轮蜗杆转台；4、第一导向槽；5、第二导向槽；6、第一电动伸缩杆；7、连接臂；8、驱动机构；9、电动直线导轨；10、导向机构；11、接驳管；12、电动夹具；13、第二电动伸缩杆；14、连接板；15、托物板；16、缓冲橡胶垫；17、压力传感器；19、丝杆；20、丝杆螺母；21、丝杆轴承；22、直线轴承座；23、导向杆；24、保持架；25、距离传感器；26、矩形框架；27、直线滚针排；28、电动收线器；29、连接环；30、拉绳；31、穿孔；32、安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在实施例中，需要理解的是，术语“中间”、“上”、“下”、“顶部”、“右侧”、“左端”、“上方”、“背面”、“中部”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

另外，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，安装、连接和相连等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

如图1-6所示，一种机器人多轴结构，包括底座1、设置在底座1上面的连接主轴2和安装在底座1下面的蜗轮蜗杆转台3，所述连接主轴2上设置有第一导向槽4和第二导向槽5，所述第一导向槽4和第二导向槽5均与底座1相垂直，所述第一导向槽4和第二导向槽5内分别穿入有第一电动伸缩杆6和连接臂7，所述连接主轴2上设置有用于驱动连接臂7上下移动的驱动机构8，所述底座1上设置有用于驱动第一电动伸缩杆6上下移动的电动直线导轨9，所述电动直线导轨9与底座1相垂直，所述第一电动伸缩杆6和连接臂7末端均设置有使其在上下移动时保持与底座1平行的导向机构10，所述连接臂7首端设置有接驳管11，所述连接臂7首端插入接驳管11内并与接驳管11滑动连接，所述接驳管11上设置有电动夹具12，所述连接臂7上搭载有第二电动伸缩杆13，所述接驳管11上设置有连接板14，所述第二电动伸缩杆13两端分别与连接臂7和连接板14固定连接，所述第一电动伸缩杆6首端设置有用于托住被电动夹具12夹住的物品的托物板15。

在本实施例中，所述托物板15上设置有缓冲橡胶垫16，所述托物板15和缓冲橡胶垫16之间设置有压力传感器17，所述压力传感器17嵌入于缓冲橡胶垫16内，所述缓冲橡胶垫16与托物板15固定连接，通过设置有压力传感器17，一旦缓冲橡胶垫16顶住货物的底部时，压力传感器17能够输出信号到连接的控制部件，从而实现数控化控制，而且压力传感器17并不与货物直接接触，能够有效的避免压力传感器17出现被撞坏的情况。

在本实施例中，所述驱动机构8包含有减速电机（未图示）和丝杆19，所述连接臂7上设置有与丝杆19相配对的丝杆螺母20，所述连接臂7与丝杆螺母20固定连接，所述连接主轴2上设置有穿孔31和安装孔32，所述穿孔31和安装孔32均与第二导向槽5相连通，所述穿孔31和安装孔32内均设置有与丝杆19相配对的丝杆轴承21，所述丝杆19与减速电机连轴设置，所述丝杆19通过丝杆螺母20与连接臂7转动连接，所述丝杆19通过丝杆轴承21与连接主轴2转动连接，所述减速电机与连接主轴2固定连接，连接臂7的活动精度较高，可控性好。

在本实施例中，所述导向机构10包含有直线轴承座22和导向杆23，所述导向杆23与连接主轴2相平行，所述导向杆23穿过直线轴承座22设置，所述第一电动伸缩杆6和连接臂7分别与其各自对应的直线轴承座固定连接，所述导向杆23末端与底座1固定连接，导向机构的导向稳定性好，结构简单，有利于维修和保养，通过配置有导向机构可以使得第一电动伸缩杆6和连接臂7活动时更加平稳，从而有利于第一电动伸缩杆6和连接臂7高速活动；提升第一电动伸缩杆6和连接臂7两端的同步性，同时导向机构又能起到分散受力的效果，提升搬运能力。

在本实施例中，所述电动直线导轨9与底座1固定连接，所述电动直线导轨9与连接主轴2之间设置有保持架24，所述电动直线导轨9和连接主轴2均与保持架24固定连接，电动直线导轨9工作时稳定性较好，能够有效的避免电动直线导轨9在工作时的出现抖动和摇摆等的情况。

在本实施例中，接驳管11的外表面包裹有泡棉体（未图示），所述泡棉体上与接驳管11粘合，所述连接板14与接驳管11为一体式设置，所述连接板14贯穿泡棉体设置，通过在接驳管11的外表面设置有泡棉体，能够有起到良好的缓冲效果，避免接驳管11撞击到物体或者工作人员时造成较大的伤害。

在本实施例中，所述连接板上设置有距离传感器25，所述距离传感器25的探测方向被设置为与电动夹具12的进给方向相同，通过设置有距离传感器25，能够探测到与货物之间的距离，一旦达到设定的距离即刻将信息反馈给连接的控制系统，能够避免因坐标输入错误等操作失误时电动夹具直接撞击到货物的情况。

在本实施例中，所述连接臂7与接驳管11之间设置有滑动保持体，所述滑动保持体包含有矩形框架26，所述矩形框架26的外壁上均设置有直线滚针排27，所述直线滚针排27与矩形框架26固定连接，所述连接臂7和接驳管11通过直线滚针排27滑动连接，所述矩形框架26与连接臂7螺栓连接，通过设置有滑动保持体，使得连接臂7与接驳管11之间的滑动更加畅顺，避免连接臂7与接驳管11直接摩擦。

在本实施例中，所述导向杆23顶端设置有电动收线器28，所述电动收线器28与导向杆23固定连接，所述直线轴承座22的侧壁上设置有连接环29，所述电动收线器28上安装有拉绳30，所述拉绳30与连接环29捆绑设置，通过设置有电动收线器28，在电动直线导轨9工作时启动电动收线器28，使得第一电动伸缩杆6可以更好的升起，进一步的提升了第一电动伸缩杆6和连接臂7两端的运动时的同步性，减少因第一电动伸缩杆6两端同步性低而造成导向杆和直线轴承座造成磨损严重不均的情况，工作时具有较高的同步性，能够满足第一电动伸缩杆6和连接臂7高速活动时的对稳定性的需求。

本发明还提供一种工业机器人，包括控制系统，还包含有上述的机器人多轴结构，所述控制系统与机器人多轴结构中的蜗轮蜗杆转台、第一电动伸缩杆、驱动机构、电动直线导轨、电动夹具、第二电动伸缩杆和压力传感器电性连接。

本发明的有益效果为：通过采用了大量的直线输送方式，与传统的采用关节形的转动结构的机械臂相比，由于工作时大量采用了直线运动，能够使得整个设备的抓取速度可以做得更快，同时配备有托物板，在运输的过程中，托物板能够托住货物的底部从而能够有效的降低电动夹具和连接臂的负担，有利于提升蜗轮蜗杆转台在快速工作时货物的稳定性。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人多轴结构，包括底座、设置在底座上面的连接主轴和安装在底座下面的蜗轮蜗杆转台，其特征在于：所述连接主轴上设置有第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽和第二导向槽均与底座相垂直，所述第一导向槽和第二导向槽内分别穿入有第一电动伸缩杆和连接臂，所述连接主轴上设置有用于驱动连接臂上下移动的驱动机构，所述底座上设置有用于驱动第一电动伸缩杆上下移动的电动直线导轨，所述电动直线导轨与底座相垂直，所述第一电动伸缩杆和连接臂末端均设置有使其在上下移动时保持与底座平行的导向机构，所述连接臂首端设置有接驳管，所述连接臂首端插入接驳管内并与接驳管滑动连接，所述接驳管上设置有电动夹具，所述连接臂上搭载有第二电动伸缩杆，所述接驳管上设置有连接板，所述第二电动伸缩杆两端分别与连接臂和连接板固定连接，所述第一电动伸缩杆首端设置有用于托住被电动夹具夹住的物品的托物板。

2.根据权利要求1所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述托物板上设置有缓冲橡胶垫，所述托物板和缓冲橡胶垫之间设置有压力传感器，所述压力传感器嵌入于缓冲橡胶垫内，所述缓冲橡胶垫与托物板固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述驱动机构包含有减速电机和丝杆，所述连接臂上设置有与丝杆相配对的丝杆螺母，所述连接臂与丝杆螺母固定连接，所述连接主轴上设置有穿孔和安装孔，所述穿孔和安装孔均与第二导向槽相连通，所述穿孔和安装孔内均设置有与丝杆相配对的丝杆轴承，所述丝杆与减速电机连轴设置，所述丝杆通过丝杆螺母与连接臂转动连接，所述减速电机与连接主轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述导向机构包含有直线轴承座和导向杆，所述导向杆与连接主轴相平行，所述导向杆穿过直线轴承座设置，所述第一电动伸缩杆和连接臂分别与其各自对应的直线轴承座固定连接，所述导向杆末端与底座固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述电动直线导轨与底座固定连接，所述电动直线导轨与连接主轴之间设置有保持架，所述电动直线导轨和连接主轴均与保持架固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述接驳管的外表面包裹有泡棉体，所述泡棉体上与接驳管粘合，所述连接板与接驳管为一体式设置，所述连接板贯穿泡棉体设置。

7.根据权利要求6所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述连接板上设置有距离传感器，所述距离传感器的探测方向被设置为与电动夹具的进给方向相同。

8.根据权利要求7所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述连接臂与接驳管之间设置有滑动保持体，所述滑动保持体包含有矩形框架，所述矩形框架的外壁上均设置有直线滚针排，所述直线滚针排与矩形框架固定连接，所述连接臂和接驳管通过直线滚针排滑动连接，所述矩形框架与连接臂螺栓连接。

9.根据权利要求8所述的一种机器人多轴结构，其特征在于：所述导向杆顶端设置有电动收线器，所述电动收线器与导向杆固定连接，所述直线轴承座的侧壁上设置有连接环，所述电动收线器上安装有拉绳，所述拉绳与连接环捆绑设置。

10.一种工业机器人，包括控制系统，其特征在于：还包含有如权利要求9任一项所述的机器人多轴结构，所述控制系统与机器人多轴结构中的蜗轮蜗杆转台、第一电动伸缩杆、驱动机构、电动直线导轨、电动夹具、第二电动伸缩杆和压力传感器电性连接。

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