CN114248258A - 一种高精度的大臂展关节机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种高精度的大臂展关节机器人。采用如下技术方案：包括依次连接的基座部件、腰部部件、大臂部件、小臂部件、腕关节部件和手腕部件，基座部件、腰部部件、大臂部件、小臂部件、腕关节部件和手腕部件之间采用电机驱动，并配合恰当的电机类型和齿轮、同步带轮和减速机等传动方式，实现大臂展关节机器人的轻量化和小型化。本发明的优点在于：通过提高机器人小臂的刚度、改变粗大臂与长小臂的连接方式，并选择反应灵敏、驱动力大，且监控方式和控制方式灵活的驱动方式及传动比准确、传动平稳高效的传动方式，使本发明的关节机器人同时具备高转速、轻负载、高精度和大臂展的特点，有效减少机器人的成本。

Description

一种高精度的大臂展关节机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种高精度的大臂展关节机器人。
背景技术
随着机器人应用领域的不断扩大，对机器人的性能要求越来越高。定位精度是影响机器人性能的重要因素，其包括重复定位精度和绝对定位精度，常采用本体结构优化或机器人标定等方法来提高机器人的定位精度，从而满足工业上需要。
目前有些搬运机器人采用丝杠传动，只能做升降运动且传动效率较低；或者采用缆绳传动的机器人，由于依靠紧绕在槽轮上的绳索与槽轮间的摩擦力传动运动，因此导致机器人的运动精度低且传动不平稳。另外，目前市面上用于搬运、机床上下料、码垛、焊接和喷涂等机器人按照质量等级分为轻载荷、中载荷和重载荷这三种类型，而对于例如光伏行业等领域，搬运大体积轻质量的物品时，机器人应具有高转速、轻负载、高精度和大臂展等性能；而目前用于搬运大体积轻质量的物品的机器人大多采用重载荷类型，从而导致车间内部空间的占有率增大和成本增加，而轻载荷的机器人则不适用于搬运大体积的物品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度的大臂展关节机器人，具体在于提供一种针对大体积轻质量物品的搬运的高精度大臂展关节机器人。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种高精度的大臂展关节机器人，包括以此连接的基座部件、腰部部件、大臂部件、小臂部件、腕关节部件和手腕部件，腰部部件包括腰部主体以及设置于腰部主体内的腰部电机，腰部电机通过齿轮减速机传动机构与基座部件驱动连接；大臂部件包括大臂主体和大臂电机，大臂电机固定设置于腰部主体一侧并通过减速机传动机构与大臂主体驱动连接；小臂部件包括小臂主体、旋转套、第一小臂电机和第二小臂电机，第一小臂电机固定设置于旋转套内并通过同步带减速机传动机构与小臂主体驱动连接，第二小臂电机固定设置于旋转套内并通过减速机传动机构与大臂主体末端连接；腕关节部件包括腕关节主体和腕关节电机，腕关节电机固定于小臂主体末端并通过齿轮减速机传动机构与手腕部件驱动连接；手腕部件包括手腕主体、设置于手腕主体内的手腕电机和末端安装座，手腕电机通过减速机传动机构与末端安装座驱动连接。
具体的，与腰部电机连接的齿轮减速机传动机构包括第一齿轮组和第一减速机，第一减速机设置于腰部主体的中心，腰部电机设置于腰部主体的中心偏置位置并通过第一齿轮组与第一减速机连接，第一减速机输出连接至基座部件。
具体的，与大臂电机连接的减速机传动机构包括第二减速机，大臂电机和第二减速机均固定设置于腰部主体上，第二减速机输出连接至大臂主体。
具体的，与第二小臂电机连接的同步带减速机传动机构包括同步带轮组和第四减速机，第二小臂电机通过同步带轮组与第四减速机连接，第四减速机输出连接至小臂主体；与第一小臂电机连接的减速机传动机构包括第三减速机，第一小臂电机与第三减速机连接，第三减速机输出连接至大臂主体。
具体的，小臂主体和旋转套之间设置有小臂轴承，小臂轴承的外圈通过旋转套接法兰与旋转套的输出端固定连接，小臂轴承的内圈与第四减速机的输出轴连接并通过小臂接法兰与小臂主体的首端固定连接。
具体的，小臂外侧设置有加强筋。
具体的，与腕关节电机连接的齿轮减速机传动机构包括第五齿轮组和第五减速机，腕关节电机通过第五齿轮组与第五减速机驱动连接，第五减速机输出连接至手腕部件。
具体的，与手腕电机连接的减速机传动机构包括第六减速机，手腕电机与第六减速机连接，第六减速机输出连接至末端安装座。
具体的，基座部件上设置有电源座，大臂主体上设置有过线装置与小臂部件的旋转套连接。
具体的，腰部电机、大臂电机和第一小臂电机采用大功率电机，第二小臂电机、腕关节电机和手腕电机采用小功率电机。
本发明的优点在于：通过提高机器人小臂的刚度、改变粗大臂与长小臂的连接方式，并选择反应灵敏、驱动力大，且监控方式和控制方式灵活的驱动方式及传动比准确、传动平稳高效的传动方式，使本发明的关节机器人同时具备高转速、轻负载、高精度和大臂展的特点，有效减少机器人的成本。
附图说明
附图1为实施例中关节机器人的整体结构示意图；
附图2为实施例中关节机器人的侧面剖面图；
附图3为附图2中小臂部件与大臂部件连接处的具体剖面图；
附图4为实施例中关节机器人的正面剖面图；
附图5为实施例中腕关节部件和手腕部件的具体剖面图。
具体实施方式
实施例1，参照图1-5，一种高精度的大臂展关节机器人，包括以此连接的基座部件1、腰部部件2、大臂部件3、小臂部件4、腕关节部件5和手腕部件6，腰部部件2包括腰部主体21以及设置于腰部主体21内的腰部电机22，腰部电机22通过齿轮减速机传动机构与基座部件1驱动连接；大臂部件3包括大臂主体31和大臂电机32，大臂电机32固定设置于腰部主体21一侧并通过减速机传动机构与大臂主体31驱动连接；小臂部件4包括小臂主体41、旋转套42、第一小臂电机43和第二小臂电机44，第二小臂电机44固定设置于旋转套42内并通过同步带减速机传动机构与小臂主体41驱动连接，第一小臂电机43固定设置于旋转套41内并通过减速机传动机构与大臂主体31末端连接；腕关节部件5包括腕关节主体51和腕关节电机52，腕关节电机52固定于小臂主体41末端并通过齿轮减速机传动机构与手腕部件6驱动连接；手腕部件6包括手腕主体61、设置于手腕主体61内的手腕电机62和末端安装座63，手腕电机62通过减速机传动机构与末端安装座63驱动连接。
在本实施例中，关节机器人的基座部件1、腰部部件2、大臂部件3、小臂部件4、腕关节部件5和手腕部件6之间均采用电机驱动的方式进行驱动，其中，驱动腰部主体21绕基座部件1转动的腰部电机22、驱动大臂主体31绕腰部主体转动的大臂电机32和驱动小臂主体41绕大臂主体31转动的第一小臂电机43采用大功率电机，驱动小臂主体41绕自身转动的第二小臂电机44、驱动手腕主体61转动的腕关节电机52和驱动末端安装座63转动的手腕电机62采用小功率电机，在结合恰当的传动方式进行连接，从而使得本发明的关节机器人在具备大臂展、轻负载的前提下，同时具备高转速、高精度的优点，不仅有效减少关节机器人的成本，同时减小关节机器人的体积。
其中，基座部件1上设置有电源座11，大臂主体31上设置有过线装置34与小臂部件4的旋转套42连接。电源座11用于与机器人上的驱动电机和传感器等部件连接并进行驱动控制或信息通讯。
其中，与腰部电机22连接的齿轮减速机传动机构包括第一齿轮组23和第一减速机24，第一减速机24设置于腰部主体21的中心，腰部电机22设置于腰部主体21的中心偏置位置并通过第一齿轮组23与第一减速机24连接，第一减速机24输出连接至基座部件1，由于基座部件1为固定设置，当腰部电机22转动时，会通过第一齿轮组23和第一减速机24驱动腰部主体21绕基座部件1转动。
与大臂电机32连接的减速机传动机构包括第二减速机33，大臂电机32和第二减速机33均固定设置于腰部主体21上，第二减速机33输出连接至大臂主体31。大臂电机32和第二减速机33固定设置于腰部主体21的一侧并与大臂主体31驱动连接，用于驱动大臂主体31绕腰部主体转动。同时，大臂主体31为中空结构，且大臂主体31上设置有过线装置34与小臂部件4的旋转套42连通，使得小臂部件4可通过大臂主体31和过线装置34将电线和通讯线连接至基座部件1的电源座11上。
具体的，与第二小臂电机44连接的同步带减速机传动机构包括同步带轮组46和第四减速机47，第二小臂电机44通过同步带轮组46与第四减速机47连接，第四减速机47输出连接至小臂主体41；与第一小臂电机43连接的减速机传动机构包括第三减速机45，第一小臂电机43与第三减速机45连接，第三减速机45输出连接至大臂主体31。第一小臂电机43和第三减速机45设置于旋转套42上并与大臂主体31驱动连接，用于驱动小臂主体41绕大臂主体31转动，另外，第二小臂电机44、同步带轮组46和第四减速机47用于驱动小臂主体41绕自身转动。其中，同步带轮组46和第四减速机47中部形成贯通槽使小臂主体41和旋转套42之间实现连通，便于电线和通讯线的排布。
另外，小臂主体41和旋转套42之间设置有小臂轴承48，小臂轴承48的外圈通过旋转套接法兰49与旋转套42的输出端固定连接，小臂轴承48的内圈与第四减速机47的输出轴连接并通过小臂接法兰410与小臂主体41的首端固定连接；便于小臂主体41相对于旋转套42绕自身的中轴线进行转动。优选的，小臂主体41外侧设置有加强筋411用于提高长度较长的小臂主体41的刚度。
其中，与腕关节电机52连接的齿轮减速机传动机构包括第五齿轮组53和第五减速机54，腕关节电机52通过第五齿轮组53与第五减速机54驱动连接，第五减速机54输出连接至手腕部件6。腕关节电机52、第五齿轮组53和第五减速机54用于驱动手腕部件6转动，同时，第五齿轮组53和第五减速机54中部形成贯通槽使腕关节主体51和手腕主体61连通，便于电线和通讯线的排布。
其中，与手腕电机62连接的减速机传动机构包括第六减速机64，手腕电机62与第六减速机64连接，第六减速机64输出连接至末端安装座63。手腕电机62和第六减速机64用于驱动末端安装座63绕手腕主体61转动，并可通过第五齿轮组53和第五减速机54的贯通槽进行布线。
当然，以上仅为本发明较佳实施方式，并非以此限定本发明的使用范围，故，凡是在本发明原理上做等效改变均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高精度的大臂展关节机器人，包括以此连接的基座部件、腰部部件、大臂部件、小臂部件、腕关节部件和手腕部件，其特征在于：所述腰部部件包括腰部主体以及设置于腰部主体内的腰部电机，腰部电机通过齿轮减速机传动机构与基座部件驱动连接；大臂部件包括大臂主体和大臂电机，大臂电机固定设置于腰部主体一侧并通过减速机传动机构与大臂主体驱动连接；小臂部件包括小臂主体、旋转套、第一小臂电机和第二小臂电机，第一小臂电机固定设置于旋转套内并通过同步带减速机传动机构与小臂主体驱动连接，第二小臂电机固定设置于旋转套内并通过减速机传动机构与大臂主体末端连接；腕关节部件包括腕关节主体和腕关节电机，腕关节电机固定于小臂主体末端并通过齿轮减速机传动机构与手腕部件驱动连接；手腕部件包括手腕主体、设置于手腕主体内的手腕电机和末端安装座，手腕电机通过减速机传动机构与末端安装座驱动连接。
2.根据权利要求1所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述与腰部电机连接的齿轮减速机传动机构包括第一齿轮组和第一减速机，第一减速机设置于腰部主体的中心，腰部电机设置于腰部主体的中心偏置位置并通过第一齿轮组与第一减速机连接，第一减速机输出连接至基座部件。
3.根据权利要求1所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述与大臂电机连接的减速机传动机构包括第二减速机，大臂电机和第二减速机均固定设置于腰部主体上，第二减速机输出连接至大臂主体。
4.根据权利要求1所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述与第二小臂电机连接的同步带减速机传动机构包括同步带轮组和第四减速机，第二小臂电机通过同步带轮组与第四减速机连接，第四减速机输出连接至小臂主体；与第一小臂电机连接的减速机传动机构包括第三减速机，第一小臂电机与第三减速机连接，第三减速机输出连接至大臂主体。
5.根据权利要求4所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述小臂主体和旋转套之间设置有小臂轴承，小臂轴承的外圈通过旋转套接法兰与旋转套的输出端固定连接，小臂轴承的内圈与第四减速机的输出轴连接并通过小臂接法兰与小臂主体的首端固定连接。
6.根据权利要求5所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述小臂外侧设置有加强筋。
7.根据权利要求1所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述与腕关节电机连接的齿轮减速机传动机构包括第五齿轮组和第五减速机，腕关节电机通过第五齿轮组与第五减速机驱动连接，第五减速机输出连接至手腕部件。
8.根据权利要求1所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述与手腕电机连接的减速机传动机构包括第六减速机，手腕电机与第六减速机连接，第六减速机输出连接至末端安装座。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述基座部件上设置有电源座，大臂主体上设置有过线装置与小臂部件的旋转套连接。
10.根据权利要求9所述的一种高精度的大臂展关节机器人，其特征在于：所述腰部电机、大臂电机和第一小臂电机采用大功率电机，第二小臂电机、腕关节电机和手腕电机采用小功率电机。
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