CN113814965A - 高速六轴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了高速六轴机器人，包括底部支撑部件、第一轴动部件、第二轴动部件、第三轴动部件、第四轴动部件、第六轴动部件、多组稳固定位部件和控制模块：所述底部支撑部件包括用于支撑安装第一轴动部件的底座；所述第一轴动部件包括第一壳体、第二壳体、第一转轴、第一驱动马达、第一斜齿轮、第二斜齿轮、转动支撑柱和转座，所述第一壳体固定安装在底座上，用于对其内的第一转轴和第二斜齿轮进行保护。本发明能够针对各转轴转动惯性大、机械臂动态性能差、上臂和下臂易发生晃动的问题进行解决，避免各转轴在停止后继续转动一定角度，既可以人为远程控制，也可以利用单片机自动分析处理发出指令，整体负载能力强。

Description

高速六轴机器人

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，尤其涉及高速六轴机器人。

背景技术

六轴机器人一般包括六个自由度，分别为旋转(s轴)、下臂(L轴)、上臂(U轴)、手腕旋转(R轴)、手腕摆动(B轴)和手腕回转(T轴)，各自由度一般采用伺服电机驱动，根据自由度分布，六轴机器人通常包括底座、下臂、上臂、旋转臂、腕臂、操作头，操作头根据实际需要可连接各种夹具，机器人配合夹具能实现搬运、打钻、焊接、喷涂等功能。

实际生活中，现有的六轴机器人在实际使用的过程中普遍存在着各转轴转动惯性大，从而导致机器人动态性能差、机械臂容易发生晃动，夹取货物或进行工业操作不稳定等缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中各转轴转动惯性大、机械臂容易发生晃动的缺陷，从而提出高速六轴机器人。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

高速六轴机器人，包括底部支撑部件、第一轴动部件、第二轴动部件、第三轴动部件、第四轴动部件、第六轴动部件、多组稳固定位部件和控制模块：

所述底部支撑部件包括用于支撑安装第一轴动部件的底座；

所述第一轴动部件包括第一壳体、第二壳体、第一转轴、第一驱动马达、第一斜齿轮、第二斜齿轮、转动支撑柱和转座，所述第一壳体固定安装在底座上，用于对其内的第一转轴和第二斜齿轮进行保护，所述第一转轴可以带动第二斜齿轮在第一壳体内转动，所述第二壳体固定安装在第一壳体上侧壁一端，且第二壳体与第一壳体连通，所述第二壳体用于对转动安装在其内的第一斜齿轮进行保护，所述转动支撑柱向下贯穿第一壳体上侧壁可以跟随第一转轴转动，所述转座固定安装在转动支撑柱顶端用于安装支撑第二轴动部件，所述第一驱动马达用以驱动第一斜齿轮进而带动第二斜齿轮转动。

优选地,所述第二轴动部件包括两个固定耳、第二转轴、第二驱动马达和下臂，两个所述第二支撑耳对称安装在转座上侧壁，且两个固定耳用于支撑第二转轴转动，所述第二驱动马达固定安装在其中一个固定耳外侧，且第二驱动马达用以驱动第二转轴转动，所述下臂下端固定安装在第二转轴上，且下臂可以跟随第二转轴转动。

优选地，所述第二轴动部件包括两个支撑耳、第三转动、第三驱动马达以及两个过渡连接耳，两个所述支撑耳对称安装在下臂顶端两侧，所述第三转轴贯穿下臂顶端，且第三转动可以在下臂顶端内转动，所述第三驱动马达固定安装在其中一个支撑耳外侧壁，且第三驱动马达用以驱动第三转轴转动，两个所述过渡连接耳用于支撑安装第四轴动部件，且两个过渡连接耳下端安装套设在第三转轴上，两个所述过渡连接耳可以跟随第三转轴转动。

优选地，所述第四轴动部件包括第四驱动马达、连接座和上臂，所述第四驱动马达固定安装在两个过渡连接耳顶端，所述连接座用于连接第四驱动马达和上臂，所述上臂远离连接座的一端用于支撑安装第六轴动部件。

优选地，所述第六轴动部件包括第六转轴、第六驱动马达、连接柱和夹爪，所述第六转轴可以在上臂远离第四轴动部件的一端转动，所述第六驱动马达固定安装在上臂远离第四轴动部件的一端，且第六驱动马达用以驱动第六转轴转动，所述连接柱一端固定套设在第六转轴上，且连接柱可以跟随第六转轴转动，所述夹爪与连接柱远离第六转轴的一端连接，且夹爪用于抓取货物。

优选地，多组所述稳固定位部件分别设置在固定耳、支撑耳以及上臂一侧，多组所述稳固定位部件用于对第二转轴、第三转轴和第六转轴转动停止后进行卡位稳固，每组所述稳固定位部件均包括固定板、电动伸缩杆、弧形定位齿条以及定位齿轮，所述定位齿轮用以与第二转轴、第三转轴或第六转轴固定连接，所述弧形定位齿条用于对定位齿轮进行卡死，避免第二转轴、第三转轴或第六转轴停止后发生转动，所述固定板用于固定支撑电动伸缩杆，所述电动伸缩杆用于控制弧形定位齿条与定位齿轮的分离或啮合。

优选地，所述夹爪与连接柱通过连接板和多组紧固螺栓紧固连接，且连接板固定安装在连接柱下端，方便对夹爪更换。

优选地，所述控制模块包括MCU单片处理机、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路、电动伸缩电路、电源电路，所述第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路和电动伸缩电路输入端均与MCU单片处理机输出端连接，所述电源电路用以对MCU单片处理机、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路和电动伸缩电路进行供电。

优选地，所述控制模块还包括通讯模块和远程控制终端，所述通讯模块用于连接远程控制终端输入端与MCU单片处理机输入端，所述远程控制终端可以对MCU单片处理机发出控制指令。

优选地，每个所述支撑耳均加工成折弯型，且支撑耳与上臂顶端之间设置有楔形块，楔形块用于加强连接支撑耳和上臂。

本发明的有益效果是：

多组稳固定位部件的设置能够有效针对第二转轴、第三转轴以及第六转轴转动惯性大、机械臂动态性能差、上臂和下臂易发生晃动的问题进行解决，当第二转轴、第三转轴以及第六转轴停止转动的瞬间，MCU单片处理机会控制电动伸缩电路进入控制电动伸缩杆快速伸出，弧形定位齿条随之对定位齿轮进行快速定位，避免第二转轴、第三转轴以及第六转轴在停止后继续转动一定角度；

将第一驱动马达设置在第一转轴一侧，利用第一斜齿轮和第二斜齿轮改变传动方向，无需第一驱动马达提供机器人整体负重，既提高了第一驱动马达的使用寿命，同时也变相提高了六轴机器人整体承载能力，下臂整体成型，无需组装加工，便于搭载工艺设备，同时进一步提高了本发明的整体承载能力，通过远程控制终端与通讯模块的设置既可以选择利用MCU单片处理机控制多组驱动电路的工作，还可以人工通过远程控制终端进行多组驱动电路的工作。

附图说明

图1为本发明提出的高速六轴机器人的整体正面结构示意图；

图2为本发明提出的高速六轴机器人的整体背面结构示意图；

图3为本发明提出的高速六轴机器人的第一斜齿轮与第二斜齿轮配合结构示意图；

图4为本发明提出的高速六轴机器人的稳固定位部件与第二转轴配合结构示意图；

图5为本发明提出的高速六轴机器人的楔形块与支撑耳连接结构示意图；

图6为本发明提出的高速六轴机器人的连接柱与夹爪连接结构示意图；

图7为本发明提出的高速六轴机器人的控制模块框架示意图。

图中：1底座、2第一壳体、3第二壳体、4第一驱动马达、5转动支撑柱、6转座、7固定耳、8第二转轴、9第二驱动马达、10下臂、11支撑耳、12第三转轴、13第三驱动马达、14过渡连接耳、15第四驱动马达、16连接座、17上臂、18第六驱动马达、19连接柱、20夹爪、21第六转轴、22第一转轴、23第一斜齿轮、24第二斜齿轮、25定位齿轮、26固定板、27电动伸缩杆、28弧形定位齿条、29连接板、30紧固螺栓。

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。

参照图1-7，高速六轴机器人，包括底部支撑部件、第一轴动部件、第二轴动部件、第三轴动部件、第四轴动部件、第六轴动部件、多组稳固定位部件和控制模块，控制模块包括MCU单片处理机、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路、电动伸缩电路、电源电路，第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路和电动伸缩电路输入端均与MCU单片处理机输出端连接，第一驱动电路用以控制第一驱动马达4，第二驱动电路用以控制第二驱动马达9，第三驱动电路用以控制第三驱动马达13，第四驱动电路用以控制第四驱动马达15，第六驱动电路用以控制第六驱动马达18，电动伸缩电路用以控制电动伸缩杆27的伸出或收缩，本发明中上臂17为中控结构，第五转轴设置在上臂17内，其属于十分成熟的现有技术，因此本发明中对其不做详细介绍，电源电路用以对MCU单片处理机、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路和电动伸缩电路进行供电，控制模块还包括通讯模块和远程控制终端，通讯模块用于连接远程控制终端输入端与MCU单片处理机输入端，远程控制终端可以对MCU单片处理机发出控制指令，通过远程控制终端与通讯模块的设置既可以选择利用MCU单片处理机控制多组驱动电路的工作，还可以人工通过远程控制终端进行多组驱动电路的工作：

底部支撑部件包括用于支撑安装第一轴动部件的底座1；

第一轴动部件包括第一壳体2、第二壳体3、第一转轴22、第一驱动马达4、第一斜齿轮23、第二斜齿轮24、转动支撑柱5和转座6，第一壳体2固定安装在底座1上，用于对其内的第一转轴22和第二斜齿轮24进行保护，第一转轴22可以带动第二斜齿轮24在第一壳体2内转动，第二壳体3固定安装在第一壳体2上侧壁一端，且第二壳体3与第一壳体2连通，第二壳体3用于对转动安装在其内的第一斜齿轮23进行保护，转动支撑柱5向下贯穿第一壳体2上侧壁可以跟随第一转轴22转动，转座6固定安装在转动支撑柱5顶端用于安装支撑第二轴动部件，第一驱动马达4用以驱动第一斜齿轮23进而带动第二斜齿轮24转动，本发明中将第一驱动马达4设置在第一转轴22一侧，利用第一斜齿轮23和第二斜齿轮24改变传动方向，无需第一驱动马达4提供机器人整体负重，既提高了第一驱动马达4的使用寿命，同时也变相提高了六轴机器人整体承载能力；

第二轴动部件包括两个固定耳7、第二转轴8、第二驱动马达9和下臂10，两个第二支撑耳11对称安装在转座6上侧壁，且两个固定耳7用于支撑第二转轴8转动，第二驱动马达9固定安装在其中一个固定耳7外侧，且第二驱动马达9用以驱动第二转轴8转动，下臂10下端固定安装在第二转轴8上，且下臂10可以跟随第二转轴8转动，本发明中，下臂10整体成型，无需组装加工，便于搭载工艺设备，同时进一步提高了本发明的整体承载能力，多组稳固定位部件分别设置在固定耳7、支撑耳11以及上臂17一侧，多组稳固定位部件用于对第二转轴8、第三转轴12和第六转轴21转动停止后进行卡位稳固，每组稳固定位部件均包括固定板26、电动伸缩杆27、弧形定位齿条28以及定位齿轮25，定位齿轮25用以与第二转轴8、第三转轴12或第六转轴21固定连接，弧形定位齿条28用于对定位齿轮25进行卡死，避免第二转轴8、第三转轴12或第六转轴21停止后发生转动，固定板26用于固定支撑电动伸缩杆27，电动伸缩杆27用于控制弧形定位齿条28与定位齿轮25的分离或啮合，多组稳固定位部件的设置能够有效针对第二转轴8、第三转轴12以及第六转轴21转动惯性大、机械臂动态性能差、上臂17和下臂10易发生晃动的问题进行解决，当第二转轴8、第三转轴12以及第六转轴21停止转动的瞬间，MCU单片处理机会控制电动伸缩电路进入控制电动伸缩杆27快速伸出，弧形定位齿条28随之对定位齿轮25进行快速定位，避免第二转轴8、第三转轴12以及第六转轴21在停止后继续转动一定角度；

第二轴动部件包括两个支撑耳11、第三转动、第三驱动马达13以及两个过渡连接耳14，两个支撑耳11对称安装在下臂10顶端两侧，每个支撑耳11均加工成折弯型，且支撑耳11与上臂17顶端之间设置有楔形块，楔形块用于加强连接支撑耳11和上臂17，第三转轴12贯穿下臂10顶端，且第三转动可以在下臂10顶端内转动，第三驱动马达13固定安装在其中一个支撑耳11外侧壁，且第三驱动马达13用以驱动第三转轴12转动，两个过渡连接耳14用于支撑安装第四轴动部件，且两个过渡连接耳14下端安装套设在第三转轴12上，两个过渡连接耳14可以跟随第三转轴12转动；

第四轴动部件包括第四驱动马达15、连接座16和上臂17，第四驱动马达15固定安装在两个过渡连接耳14顶端，连接座16用于连接第四驱动马达15和上臂17，上臂17远离连接座16的一端用于支撑安装第六轴动部件；

第六轴动部件包括第六转轴21、第六驱动马达18、连接柱19和夹爪20，第六转轴21可以在上臂17远离第四轴动部件的一端转动，第六驱动马达18固定安装在上臂17远离第四轴动部件的一端，且第六驱动马达18用以驱动第六转轴21转动，连接柱19一端固定套设在第六转轴21上，且连接柱19可以跟随第六转轴21转动，夹爪20与连接柱19远离第六转轴21的一端连接，且夹爪20用于抓取货物，夹爪20与连接柱19通过连接板29和多组紧固螺栓30紧固连接，且连接板29固定安装在连接柱19下端，方便对夹爪20更换。

本发明中，使用时，可以通过远程控制终端控制MCU单片处理机启动第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路，控制第一驱动马达4、第二驱动马达9、第三驱动马达13、第四驱动马达15以及第六驱动马达18，控制转动支撑柱5、下臂10、连接座16、上臂17以及连接柱19的角度，然后关闭第一驱动马达4、第二驱动马达9、第三驱动马达13、第四驱动马达15以及第六驱动马达18，此时MCU单片处理机会立即控制电动伸缩电路控制电动伸缩杆27瞬间伸出，弧形定位齿条28瞬间对定位齿轮25进行卡紧，避免第二转轴8、第三转轴12以及第六转轴21在停止后继续转动一定角度，有效的规避了各转轴转动惯性大、机械臂动态性能差、上臂17和下臂10易发生晃动的问题的发生。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.高速六轴机器人，包括底部支撑部件、第一轴动部件、第二轴动部件、第三轴动部件、第四轴动部件、第六轴动部件、多组稳固定位部件和控制模块，其特征在于：

所述底部支撑部件包括用于支撑安装第一轴动部件的底座(1)；

所述第一轴动部件包括第一壳体(2)、第二壳体(3)、第一转轴(22)、第一驱动马达(4)、第一斜齿轮(23)、第二斜齿轮(24)、转动支撑柱(5)和转座(6)，所述第一壳体(2)固定安装在底座(1)上，用于对其内的第一转轴(22)和第二斜齿轮(24)进行保护，所述第一转轴(22)可以带动第二斜齿轮(24)在第一壳体(2)内转动，所述第二壳体(3)固定安装在第一壳体(2)上侧壁一端，且第二壳体(3)与第一壳体(2)连通，所述第二壳体(3)用于对转动安装在其内的第一斜齿轮(23)进行保护，所述转动支撑柱(5)向下贯穿第一壳体(2)上侧壁可以跟随第一转轴(22)转动，所述转座(6)固定安装在转动支撑柱(5)顶端用于安装支撑第二轴动部件，所述第一驱动马达(4)用以驱动第一斜齿轮(23)进而带动第二斜齿轮(24)转动。

2.根据权利要求1所述的高速六轴机器人，其特征在于,所述第二轴动部件包括两个固定耳(7)、第二转轴(8)、第二驱动马达(9)和下臂(10)，两个所述第二支撑耳(11)对称安装在转座(6)上侧壁，且两个固定耳(7)用于支撑第二转轴(8)转动，所述第二驱动马达(9)固定安装在其中一个固定耳(7)外侧，且第二驱动马达(9)用以驱动第二转轴(8)转动，所述下臂(10)下端固定安装在第二转轴(8)上，且下臂(10)可以跟随第二转轴(8)转动。

3.根据权利要求2所述的高速六轴机器人，其特征在于，所述第二轴动部件包括两个支撑耳(11)、第三转动、第三驱动马达(13)以及两个过渡连接耳(14)，两个所述支撑耳(11)对称安装在下臂(10)顶端两侧，所述第三转轴(12)贯穿下臂(10)顶端，且第三转动可以在下臂(10)顶端内转动，所述第三驱动马达(13)固定安装在其中一个支撑耳(11)外侧壁，且第三驱动马达(13)用以驱动第三转轴(12)转动，两个所述过渡连接耳(14)用于支撑安装第四轴动部件，且两个过渡连接耳(14)下端安装套设在第三转轴(12)上，两个所述过渡连接耳(14)可以跟随第三转轴(12)转动。

4.根据权利要求3所述的高速六轴机器人，其特征在于，所述第四轴动部件包括第四驱动马达(15)、连接座(16)和上臂(17)，所述第四驱动马达(15)固定安装在两个过渡连接耳(14)顶端，所述连接座(16)用于连接第四驱动马达(15)和上臂(17)，所述上臂(17)远离连接座(16)的一端用于支撑安装第六轴动部件。

5.根据权利要求4所述的高速六轴机器人，其特征在于，所述第六轴动部件包括第六转轴(21)、第六驱动马达(18)、连接柱(19)和夹爪(20)，所述第六转轴(21)可以在上臂(17)远离第四轴动部件的一端转动，所述第六驱动马达(18)固定安装在上臂(17)远离第四轴动部件的一端，且第六驱动马达(18)用以驱动第六转轴(21)转动，所述连接柱(19)一端固定套设在第六转轴(21)上，且连接柱(19)可以跟随第六转轴(21)转动，所述夹爪(20)与连接柱(19)远离第六转轴(21)的一端连接，且夹爪(20)用于抓取货物。

6.根据权利要求5所述的高速六轴机器人，其特征在于，多组所述稳固定位部件分别设置在固定耳(7)、支撑耳(11)以及上臂(17)一侧，多组所述稳固定位部件用于对第二转轴(8)、第三转轴(12)和第六转轴(21)转动停止后进行卡位稳固，每组所述稳固定位部件均包括固定板(26)、电动伸缩杆(27)、弧形定位齿条(28)以及定位齿轮(25)，所述定位齿轮(25)用以与第二转轴(8)、第三转轴(12)或第六转轴(21)固定连接，所述弧形定位齿条(28)用于对定位齿轮(25)进行卡死，避免第二转轴(8)、第三转轴(12)或第六转轴(21)停止后发生转动，所述固定板(26)用于固定支撑电动伸缩杆(27)，所述电动伸缩杆(27)用于控制弧形定位齿条(28)与定位齿轮(25)的分离或啮合。

7.根据权利要求5所述的高速六轴机器人，其特征在于，所述夹爪(20)与连接柱(19)通过连接板(29)和多组紧固螺栓(30)紧固连接，且连接板(29)固定安装在连接柱(19)下端，方便对夹爪(20)更换。

8.根据权利要求1所述的高速六轴机器人，其特征在于，所述控制模块包括MCU单片处理机、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路、电动伸缩电路、电源电路，所述第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路和电动伸缩电路输入端均与MCU单片处理机输出端连接，所述电源电路用以对MCU单片处理机、第一驱动电路、第二驱动电路、第三驱动电路、第四驱动电路、第六驱动电路和电动伸缩电路进行供电。

9.根据权利要求8所述的高速六轴机器人，其特征在于，所述控制模块还包括通讯模块和远程控制终端，所述通讯模块用于连接远程控制终端输入端与MCU单片处理机输入端，所述远程控制终端可以对MCU单片处理机发出控制指令。

10.根据权利要求3所述的高速六轴机器人，其特征在于，每个所述支撑耳(11)均加工成折弯型，且支撑耳(11)与上臂(17)顶端之间设置有楔形块，楔形块用于加强连接支撑耳(11)和上臂(17)。

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