CN115431248A - 转台结构、驱动组件、轻量级工业桌面机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

涉及桌面机械臂技术领域，本申请提供了一种转台结构、驱动组件、轻量级工业桌面机械臂及机器人，转台结构包括大臂驱动电机、小臂驱动电机、大臂减速器以及小臂减速器；大臂驱动电机与大臂减速器传动连接，大臂减速器的输入轴与大臂减速器的输出轴相垂直，大臂减速器传动连接有大臂同步带轮组件，大臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的大臂；小臂驱动电机与小臂减速器传动连接，小臂减速器的输入轴与小臂减速器的输出轴相垂直，小臂减速器传动连接有小臂同步带轮组件，小臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的小臂；其中，大臂同步带轮组件和小臂同步带轮组件的减速比大于1。从而让小型紧凑的桌面机械臂获得更优的性能。

Description

转台结构、驱动组件、轻量级工业桌面机械臂及机器人

技术领域

本申请涉及轻量级工业桌面机械臂技术领域，尤其涉及一种轻量级工业桌面机械臂的转台结构、驱动组件、桌面机械臂以及机器人。

背景技术

1954年美国戴沃尔最早提出了工业机械臂的概念，工业机械臂要点是借助伺服技术控制机械臂的关节，利用人手对机械臂进行动作示教，机械臂能实现动作的记录和再现。这些工业机械臂主要由类似人的手和臂组成，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、等工业领域。

如CN204235546U所公开的一种工业型多关节机械臂，见图1所示，作为一种比较传统的工业机械臂，其在底座上配置有在转台上的大臂A1与小臂A2，由于关节轴数较多，通常为6至7轴，即需要6至7套电机及减速器、刹车、编码器等组件，虽然负载能力高，驱动控制精度高，但是存在体积大且制造成本高等问题。

基于上述工业机械臂存在的问题，发展出一种如JP2002021807所公开的采用平行四边形组合臂架的四轴工业机械臂，见图2所示，公开的工业级机械臂主要是在固定台B1上可转动连接有转台B2，转台B2上配置有动力同时枢接有大臂B3，大臂B3的末端枢接有小臂B4，小臂B4末端为机械手B5，且明确指出其用于工业方向上的搬运，从附图结构看，其仍旧是电机+减速器直连的简单方案。这种工业机械臂一般用于不追求控制精度且用于平面-平面的码垛搬用工作，由于省掉了2个轴，降低了制造成本，这类机械臂一般采用大功率电机和大减速比减速器直连的动力方案，从而获得较大负载能力，相对如上述的传统的工业机械臂或US16/754874或CN111360787A公开的工业/协作机械臂而言，成本更低。US16/754874见图3所示，其在转台C1上配置大功率电机和大减速比减速器直连，其大臂C2可转动地连接于转台C1，而小臂C3可转动地连接于大臂C2。CN111360787A见图4所示，包括第一关节D1、第二关节D2、第三关节D3、第四关节D4、第五关节D5、第六关节D6以及第七关节D7，每个关节均包括定制的具有减速器与电机的关节电机方案。

在近年来，市场上出现一种轻量型桌面机械臂，与价格高昂、体型巨大的工业机械臂不同，桌面机械臂在保留传统机械臂特征的同时，又衍生出了许多自己的优点。比起工业机械臂几十千克甚至几百千克的重量，大部分桌面机械臂重量仅在10千克甚至3千克以内，占地面积可控制在不到一张A4纸大小，成年人完全可以直接用手搬运。整体上可以视为如CN204235546U所公开的一种工业型多关节机械臂的缩小简配版本，如CN205394539U、CN204868855U及CN110948470A公开的采用平行四边形组合臂架的轻量型桌面机械臂，一般此类机械臂由于精度不足和负载能力差，通常用于要求不高的教育培训场景，如编程教学、写字绘画、轻量级的抓取搬运等，其主要在小型化和降低成本方面有了长足的进展。此类机械臂见图5所示意的结构，但因此类轻量型桌面机械臂，主要采用低精度的齿轮箱或减速同步带进行减速，导致其负载比较小(一般负载在200至500克)，驱动控制精度不高，一般只能适用于教育、教学编程等场景，在工业方向的应用上表现不尽如人意。

而由于上述采用平行四边形组合臂架的轻量型桌面机械臂，具备体积小巧，成本低的特点，发现其在3C数码制造领域具备较好的应用前景，因为3C数码领域生产的零件通常比较轻巧，通常只有数克或数十克，而生产流程繁多，需要其自动化流水线搭建十分紧凑，而前述的工业机械臂虽然负载能力强、且精度高，但由于体积过大往往难以设置，反而这种轻量型机械臂更加适合。同时，由于传统的工业/协作机械臂的价格/成本，是此类轻量型桌面机械臂的数倍，使此类轻量型桌面机械臂能够有效降低机械臂代替人工的成本，因此出现了此类轻量型桌面机械臂大规模应用于3C数码制造等轻工业领域的机会。

因此，发展出如CN112318547A、CN112454329B、CN112454326A、CN112454327A、CN112454328A、CN112454417A、CN112454346B所公开的轻量型桌面机械臂，见图6所示意的结构图，主要包括底座E1,可转动地安装于底座E1上的转台E2，转台E2上配置有电机与同步带减速器组成的动力部分，可转动连接于转台E2的大臂E3,大臂E3末端枢接有小臂E4。这类机械臂采用了电机+二级同步带轮作为传动及减速结构的方案，在保持体积小巧的形态下，进一步扩大了负载(约750克)及保持了较高的控制精度(重复定位精度约0.02mm)，另从CN112466568A案中可见，由于为了保持体积的小巧，在结构上已经逼近了生产工艺的极限，但此结构仍然存在运动系统刚性不佳及惯量比仍然较大的问题。

同时，随着上述轻量型桌面机械臂在利用3C数码制造领域中的不断应用，发现由于3C数码制造领域中的生产需要和提高生产效率的需要，往往需要采用复杂的治具或夹具，如为了同时吸放多个物料，需要采用有多组吸盘的吸盘治具，此时，此类治具或夹具的质量可能达到500克至1000克，甚至更高，再加工件重量等，此时上述如CN112318547A所公开的轻量型桌面机械臂的负载能力会存在不足，不能够适应此类对负载能力要求更高的应用场景。

若希望基于CN112318547A所公开的机械臂动力结构提高负载能力的话，首先需要提高减速比，但这种减速系统若再增加减速比，比如再增加一级同步带减速，会导致由于同步带级数越多，传动系统中低刚性传动环节增加，会导致传动系统刚性进一步降低，当传动系统刚性不佳时，在驱动侧(也就是电机侧)与被驱动侧(负载侧)之间会产生“间隙”或/和“弹性”效应，电机输出的驱动力传输到负载会有迟滞，并且在两侧之间会有相对位移，影响传动精度。另外，若采用扩大同步带的减速比的方式，需要加大同步带轮中的大轮直径，因现有结构在保持体积紧凑的情况下大轮直径已逼近极限，不改变整体结构的话，没有大幅度增大同步带轮中的大轮直径的空间，且加大同步带轮的减速比会导致对同步带的扭矩变大，降低同步带的寿命。

并且，本领域技术人员可以理解的是，电机的惯性矩为Im，负载的惯性矩为Ie，减速比为i，则惯量比＝Ie/(Im*i²)。

而在机械臂运动控制方面，传动系统惯量比越大，机械臂动态性能越差，在非刚性的弹性运动系统的动态加减速运动过程中，由于间隙和弹性效应产生的电机侧与负载侧的“弹性碰撞”，会对惯量较小的电机的运行状态产生较大的“扰动”，这就直接增加了运动系统控制调整的难度，轻则影响控制精度，严重的可能造成机械臂的抖动甚至系统的振动和崩溃。而上面介绍的多关节机械臂，受传动方案的限制，在成本和空间的约束下，无法实现较大减速比，从而只能降低机械臂的负载能力来保证一定的动态性能，或者采用较大负载，牺牲动态性能，在低精度低速的工况下运行。

发明内容

本申请提供了一种转台结构、驱动组件、轻量级工业桌面机械臂及机器人，以解决现有动力组件由于受尺寸限制以及精度要求不便于再提升减速比的技术问题。

第一方面，本申请实施例提供一种轻量级工业桌面机械臂的转台结构，包括大臂驱动电机、小臂驱动电机、大臂减速器以及小臂减速器；大臂驱动电机与大臂减速器传动连接，大臂减速器的输入轴与大臂减速器的输出轴相垂直，大臂减速器传动连接有大臂同步带轮组件，大臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的大臂；小臂驱动电机与小臂减速器传动连接，小臂减速器的输入轴与小臂减速器的输出轴相垂直，小臂减速器传动连接有小臂同步带轮组件，小臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的小臂；其中，大臂同步带轮组件和小臂同步带轮组件的减速比大于1。

再一方面，本申请提供一种桌面机械臂的驱动组件，包括如前的转台结构。

又一方面，本申请还可以认为提供一种轻量级工业桌面级机械臂，包括如前的桌面机械臂的驱动组件。

最后一方面本申请还认为是提供一种机器人，包括前的桌面机械臂。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：两个电机+减速器的动力方案中，减速器的输入轴与输出轴相互垂直，这使得电机的主轴与大臂或小臂的转轴相垂直，也就是电机的延伸方向能不再受大臂或小臂的转轴方向限定，能在垂直于大臂或小臂的转轴的各种方位上选择位置进行安装，并且，由于在减速器与大臂或小臂之间还配置有同步带轮组件，电机的安装方位与水平位置均可以灵活选择，从而方便于动力电机的安装。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为第一种现有机械臂实施例的结构示意图；

图2为第二种现有机械臂实施例的结构示意图；

图3为第三种现有桌面机械臂实施例的结构示意图；

图4为第四种现有桌面机械臂实施例的结构示意图；

图5为第五种现有桌面机械臂实施例的结构示意图；

图6为第六种现有桌面机械臂实施例的结构示意图；

图7为本申请一实施例提供的一种轻量级工业桌面机械臂的立体结构示意图；

图8为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的侧视结构示意图；

图9为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的俯视结构示意图

图10为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的后视结构示意图；

图11为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图一；

图12为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图二；

图13为本申请一实施例提供的一种轻量级工业桌面机械臂的立体结构示意图；

图14为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的侧视结构示意图；

图15为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的俯视结构示意图

图16为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的后视结构示意图；

图17为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图一；

图18为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图二；

图19为本申请一实施例提供的一种轻量级工业桌面机械臂的立体结构示意图；

图20为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的侧视结构示意图；

图21为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的俯视结构示意图

图22为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的后视结构示意图；

图23为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图一；

图24为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图二。

附图说明：

第一部分实施例的附图标记说明：

11、底座；111、转轴；

12、转台；121、基座；

122、第一侧板；1221、第一驱动轴孔；1226、第一安装座；

123、第二侧板；1231、第二驱动轴孔；1236、第二安装座；

124、底板；

13、大臂驱动电机； 131、大臂同步带轮组件； 1311、大臂同步带主动轮；

1312、大臂同步带； 1313、大臂同步带从动轮； 1314、大臂内轴连部；

14、小臂驱动电机； 141、小臂同步带轮组件； 1411、小臂同步带主动轮；

1412、小臂同步带； 1413、小臂同步带从动轮；

144、小臂驱动轴； 1414、小臂内轴连部；

15、大臂减速器； 16、小臂减速器；

17、大臂；171、大臂主杆；172、大臂副杆；178、连接件；

18、小臂；181、小臂主杆；182、小臂副杆；

19、末端执行器。

第二部分实施例的附图标记说明：

21、底座211、转轴；

22、转台；221、基座；

222、第一侧板； 2221、第一驱动轴孔；

223、第二侧板； 2231、第二驱动轴孔；224、底板；

23、大臂驱动电机； 231、大臂同步带轮组件；2311、大臂同步带主动轮；

2312、大臂同步带； 2313、大臂同步带从动轮；2314、大臂内轴连部；

24、小臂驱动电机； 241、小臂同步带轮组件；2411、小臂同步带主动轮；

2412、小臂同步带；2413、小臂同步带从动轮；

244、小臂驱动轴； 2414、小臂内轴连部；

25、大臂减速器； 26、小臂减速器；

27、大臂；271、大臂主杆；272、大臂副杆；278、连接件；

28、小臂；281、小臂主杆；282、小臂副杆；

29、末端执行器。

第二部分实施例的附图标记说明：

31、底座 311、转轴；

32、转台；321、基座；

322、第一侧板； 3221、第一驱动轴孔；

323、第二侧板； 3231、第二驱动轴孔；324、底板；

33、大臂驱动电机； 331、大臂同步带轮组件； 3311、大臂同步带主动轮；

3312、大臂同步带； 3313、大臂同步带从动轮； 3314、大臂内轴连部；

34、小臂驱动电机； 341、小臂同步带轮组件； 3411、小臂同步带主动轮；

3412、小臂同步带； 3413、小臂同步带从动轮；

344、小臂驱动轴； 3414、小臂内轴连部；

35、大臂减速器； 36、小臂减速器；

37、大臂；371、大臂主杆；372、大臂副杆；378、连接件；

38、小臂；381、小臂主杆；382、小臂副杆；

39、末端执行器。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围，因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了解决现有桌面机械臂动力组件在成本和空间的约束下，无法实现较大减速比，从而只能降低机械臂的负载能力来保证一定的动态性能，或者采用较大负载，牺牲动态性能，只能在低精度低速的工况下运行的技术问题。

本申请实施例中主要技术思路在于，本申请实施例提供一种轻量级工业桌面机械臂的转台结构，包括大臂驱动电机、小臂驱动电机、大臂减速器以及小臂减速器；大臂驱动电机与大臂减速器传动连接，大臂减速器的输入轴与大臂减速器的输出轴相垂直，大臂减速器传动连接有大臂同步带轮组件，大臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的大臂；小臂驱动电机与小臂减速器传动连接，小臂减速器的输入轴与小臂减速器的输出轴相垂直，小臂减速器传动连接有小臂同步带轮组件，小臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的小臂；其中，大臂同步带轮组件和小臂同步带轮组件的减速比大于1。其中，大臂以及小臂的动力均采用电机+减速器+同步带的动力配置，如此，在桌面级机械臂的客观限制条件下，能大幅提升电机减速比，相同负载情况下，减速比增大，可以使得系统惯量比减小，控制系统更加容易对电机进行控制，机器人运行更平稳，启停加减速动态性能更好；同时对电机的转矩要求更低，能有效避免电机长期在较低速度下运行出现的速度波动大、效率低的问题。同时，可以选择规格更小、转子惯量更低的电机，体积小重量轻的电机，能减轻机器人的负载，符合轻量级工业桌面机械臂的定位。

为便于更形象地理解本申请解决技术问题的技术思路，以下结合附图对本申请示例性实施例介绍如下：

图7为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的立体结构示意图，本申请实施例提供一种轻量级工业桌面机械臂，主要包括底座11、转台12、大臂驱动电机13、小臂驱动电机14、大臂减速器15、小臂减速器16、大臂17、小臂18以及末端执行器19。其中动力部分的大臂驱动电机13与大臂减速器15相互固定地配置，且大臂减速器15的输入轴与大臂减速器15的输出轴是相垂直的，小臂驱动电机14与小臂减速器16相互固定地配置，且小臂减速器16的输入轴与小臂减速器16的输出轴是相垂直的；大臂减速器15传动连接有大臂同步带轮组件131，大臂同步带轮组件131传动连接于桌面机械臂的大臂；小臂减速器16传动连接有小臂同步带轮组件141，以小臂同步带轮组件141传动连接于桌面机械臂的小臂，具体地可连接于小臂的拉杆，从而带动小臂转动。

其中，大臂以及小臂的动力采用电机+减速器+同步带的动力配置，如此，能大幅提升电机减速比；相同负载情况下，减速比增大，可以使得系统惯量比减小，控制系统更加容易对电机进行控制，机器人运行更平稳，启停加减速动态性能更好；同时对电机的转矩要求更低，能有效避免电机长期在较低速度下运行出现的速度波动大、效率低的问题。相较于同级普遍使用同步带轮组件进行减速的方案，采用本申请的思路显然可以选用更小的电机或者认为实现了重量更轻精度更高的动力组合。

另一方面，两个电机+减速器的动力方案中，减速器的输入轴与输出轴相互垂直，这使得电机的主轴与大臂或小臂的转轴相垂直，也就是电机的延伸方向能不再受大臂或小臂的转轴方向限定，能在垂直于大臂或小臂的转轴的各种方位上选择位置进行安装，并且，由于在减速器与大臂或小臂之间还配置有同步带轮组件，电机的安装方位与水平位置均可以灵活选择，从而方便于动力电机的安装。

应该理解的是，附图中示出而且在本说明书中描述的轻量级工业桌面机械臂，仅仅是能够采用本申请技术思路原理的许多种桌面机械臂中的一个示例。应清楚地理解，本发明的原理绝非仅限于附图中示出或本说明书中描述的桌面机械臂的任何细节或桌面机械臂的任何部件。另一方面大臂17、小臂18以及末端执行器19的具体结构有各种现有结构可供选择，本申请人在申请日前也有多个专利记载有可供选择的结构，因此在此不再展开赘述。

本实施例中，底座11可选择为长方体箱体状，箱体状的底座11内构造有容置腔，容置腔用于安装转台驱动电机和配套的减速或传动部件，底座11顶部设置有向上凸出设置的转轴，底座11内的驱动电机和配套的减速或传动部件通过转轴带动转台12转动。转台12包括基座121，基座121的前侧设有用于抓取物品的大臂17和小臂18，基座121的后侧设有大臂驱动电机13以及小臂驱动电机14，且两个电机上下排列，同时两个电机的输出端的朝向相反。可以理解的是，底座11转台驱动电机和配套的减速或传动部件的具体结构有各种现有结构可供选择，本申请人在申请日前也有多个专利记载有可供选择的底座11转台驱动结构，在此不再展开赘述。

根据本实施例，另一方面还可以认为大臂减速器15固定安装于大臂驱动电机13的输出端；小臂减速器16固定安装于小臂驱动电机14的输出端，如图中实施例，伺服电机可以与对应的减速器集成装配，也就是说电机与减速器之间由螺栓这类紧固件进行固定连接，两者可以集成一个动力组合，如此达成了占用空间更小，且便于安装、拆卸以及物流运输的效果。由于大臂减速器15安装于大臂驱动电机13的输出端，小臂减速器16固定安装于小臂驱动电机14的输出端，电机与减速器之间传动稳定，且结构紧凑占用空间小；减速器一端接电机轴，另一端则为输出轴，可以采用成熟的行星减速器。根据本领域技术常识，一般电机输出端为电机输出轴伸出端(轴伸端)，而电机后端为非轴伸端。

由图7中可见，大臂驱动电机13与大臂减速器15组成为大臂动力组合，小臂驱动电机14与小臂减速器16组成为小臂动力组合，大臂动力组合与小臂动力组合可并排安装，且大臂动力组合与小臂动力组合各自的输出轴朝向相反，也就是大臂动力组合的输出轴位于下端且朝向左侧伸出，小臂动力组合的输出轴位于下端且朝向右侧伸出，由于电机主轴不需要约束在与大臂驱动轴平行的角度，所以大臂动力组合与小臂动力组合可以均竖立状态安装，这样可以更好的利用转台的空间。

图8为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的侧视结构示意图，如本实施例所示意，底座11作为安装基座可以位于整机的底部，且底座11顶面配置有一个转轴111，转轴111可以是一个轴承总成，且该轴承总成不仅可以转动地连接于转台12下部的底板124，并且该轴承总成还可以为一个空心转轴总成，以供信号线、控制线或电源线穿过转轴111向转台12连接。而转台12上侧供大臂17可转动地连接，转台12的转轴较大臂17、小臂18以及末端执行器19的整体重心偏向后侧一些，且大臂驱动电机13以及小臂驱动电机14也可选择配置在转台12的后侧，以此形成重心的配平。

图9为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的俯视结构示意图，如本实施例所示意，并且本实施例中大臂减速器15与大臂驱动电机13组成的大臂动力组合安装在左侧第一侧板122的内侧，且安装固定的位置位于下部；小臂减速器16与小臂驱动电机14组成的小臂动力组合安装在右侧第二侧板123的内侧，且安装固定的位置也位于下部，两个动力组合并排安装，且从俯视角度看在左右方向上也相互平行并列。由图中示例的情况，两个动力组合并列需要占用较大空间时,两个侧板可对应在后侧均有一个向外侧弯折出的一个安装座，在第一侧板122上为向左侧弯折凸出的第一安装座1226(可参照图11标示)，在第二侧板123上为向右侧弯折凸出的第二安装座1236(可参照图11标示)，以此在两个安装座上分别配置螺孔或通孔以便于与减速器部位的壳体进行固定连接安装。这样的侧板形成的转台基座结构后侧宽度大于前侧宽度，前侧较窄宽度区域恰可供同步带轮组件的从动轮安装，从而使得侧板的整体布局更加合理。这种侧板结构，相当于在基座的后侧形成一个动力组合限位座，能对两个组合进行更加有效的固定与限位。

如本实施例所示意，大臂17、小臂18以及末端执行器19组成的臂体由转台12的前侧中部向前伸出，而大臂17的根部可转动地安装于转台12的两个侧板之间，而大臂同步带轮组件131位于第一侧板122的外侧，且大臂同步带轮组件131平行于第一侧板122方向布置，小臂同步带轮组件141位于第二侧板123的外侧，且小臂同步带轮组件141平行于第二侧板123方向布置，大臂同步带轮组件131与小臂同步带轮组件141对称地配置在转台的两侧。图10为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的后视结构示意图，结合前面附图可以看出，大臂动力组合与大臂同步带轮组件131呈L形配置排列，小臂动力组合与小臂同步带轮组件141也呈L形配置排列，且两个L形的排列是左右互为对称的配置，以此在转台12上形成相互平衡的配置。

图11为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图一；图12为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图二；根据本实施例，大臂同步带轮组件131还包括大臂同步带主动轮1311、大臂同步带1312以及大臂同步带从动轮1313，大臂同步带主动轮1311安装于大臂减速器15的输出轴，大臂同步带1312一端套设于大臂同步带主动轮1311外，大臂同步带1312另一端套设于大臂同步带从动轮1313外，以大臂同步带1312在大臂同步带主动轮1311与大臂同步带从动轮1313之间建立减速传动。可以理解的是，由于减速器输出轴连接外径小的大臂同步带主动轮1311，通过同步带连接外径更大的大臂同步带从动轮1313，大臂同步带从动轮1313设置在远离电机且靠近大臂的位置，也就是说可以在靠近大臂根部空间较大的区域配置外径更大的同步带从动轮，因此具有结构紧凑的效果。

小臂同步带轮组件141还包括小臂同步带主动轮1411、小臂同步带1412以及小臂同步带从动轮1413，小臂同步带主动轮1411安装于小臂减速器16的输出轴，小臂同步带1412一端套设于小臂同步带主动轮1411外，小臂同步带1412另一端套设于小臂同步带从动轮1413外，以小臂同步带1412在小臂同步带主动轮1411与小臂同步带从动轮1413之间建立减速传动。可以理解的是，由于电机输出轴连接外径小的小臂同步带主动轮1411，通过同步带连接外径更大的小臂同步带从动轮1413，小臂同步带从动轮1413设置在远离电机且靠近大臂的位置，也就是说可以在靠近大臂根部空间较大的区域配置外径更大的同步带从动轮，因此具有结构紧凑的效果。

根据本实施例，大臂同步带从动轮1313还具有大臂内轴连部1314，以大臂内轴连部1314套接连接于大臂驱动轴，大臂驱动轴传动连接于桌面机械臂的大臂17；小臂同步带从动轮1413还具有小臂内轴连部1414，以小臂内轴连部1414传动连接于小臂驱动轴144，小臂驱动轴144传动连接于桌面机械臂的小臂。根据本实施例，其中的大臂减速器15以及小臂减速器16均选择为行星减速器，行星减速器相对其他减速器，具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97％-98％)、高的扭矩、体积比、终身免维护等特点。可以理解的是，行星减速器单级减速一般最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：3/4/5/6/8/10，减速器级数一般不超过3。

参照图7，该桌面机械臂包括大臂17、小臂18和设于大臂17与小臂18之间的连接件178，大臂17包括相对设置的大臂主杆171和大臂副杆172，小臂18包括相对设置的小臂主杆181和小臂副杆182，大臂主杆171的第一端设有两左右相对间隔布置的第一铰接部，连接件178为左右并列设置的两个且均位于两第一铰接部之间，小臂主杆181的第一端设有第二铰接部，第二铰接部位于两连接件178之间，两第一铰接部、两连接件178以及第二铰接部通过第一铰接轴连接，大臂副杆172的第一端和小臂副杆182的第一端分别与两连接件178的相对两侧相铰接。大臂17作为臂体关节结构基础，其通过采用大臂主杆171和大臂副杆172的双杆体的结构设计，以实现双杆联合支撑，与目前大臂17所采用的单杆体的结构设计相比，其加强了支撑强度，提高了安全性；并且，大臂17的大臂副杆172与小臂18的小臂副杆182之间通过采用双连接件铰接相连的结构设计，与目前采用单个三角连接件相比，其加强了臂体结构之间的连接强度，提高了配合稳定性以及驱动效果；此外，还通过将大臂主杆171、小臂主杆181和双连接件进行同轴多点铰接设置，以进一步加强臂体结构之间的连接强度。

具体本实施例中，大臂减速器15的减速比选择在3-25之间，大臂同步带轮组件131的减速比选择在1.5-6之间；小臂减速器16的减速比选择在3-25之间，小臂同步带轮组件141的减速比选择在1.5-6之间。如此，两臂的动力的减速比均可在4.5-150之间选择，在此动力架构下，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会明显提升整体重量与体积。

表1本实施例整机减速比调节范围

根据本申请更具体实施例，在两个同步带轮组件还保持在减速比在3-5之间的情况下，两个减速器的减速比选择在5-15之间。如此，两臂的动力的减速比均可在15-75之间选择，在此动力架构下，以较简化的减速组件便可以实现较高的减速比，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会提升整体重量与体积。

表2本实施例整机减速比调节范围

根据本申请更具体实施例，大臂减速器15的减速比选择在5-10之间，大臂同步带轮组件131的减速比选择在3-5之间；小臂减速器16的减速比选择在5-10之间，小臂同步带轮组件141的减速比选择在3-5之间。如此，大臂动力整体减速比可在15-50之间，小臂动力整体减速比可在15-50之间，在此动力架构下，以较简化的减速组件便可以实现较高的减速比，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会提升整体重量与体积。

表3本实施例整机减速比调节范围

根据本申请实施例，大臂驱动电机13与小臂驱动电机14均安装于两个侧板的内侧,且输出端朝向相反。大臂驱动电机13与小臂驱动电机14左右并列布置，或者，大臂驱动电机13与小臂驱动电机14也可前后并列布置。

参考图7和图8，其中转台12可通过底部的转轴总成或驱动转轴总成可转动地装配于底座11，转台12主要包括基座121，基座121主要包括第一侧板122、第二侧板123以及底板124。基座121上设置大臂驱动电机13以及小臂驱动电机14，大臂驱动电机13与小臂驱动电机14均设置于基座121的后侧。大臂同步带轮组件131和小臂同步带轮组件141分别位于基座121的左右两外侧面。可以理解的是，大臂驱动电机13与小臂驱动电机14也可以均设置于基座121的前侧。

其中由于两个电机的安装位置也可以分别配置在基座121的前侧与后侧，可使得两个电机以自身重量形成在基座121前后方向上的重量平衡，可知的是，桌面机械臂中电机及减速器重量占整体重量较大比例，以电机形成的平衡具有更好的稳定性。两个电机的安装位置分别配置在基座121的前侧与后侧也便于分别进行装配与维修。

根据本实施例，第一侧板122设有用于安装电机的第一安装座1226，第二侧板123设有用于安装电机的第二安装座1236，在本实施例中第一侧板122与第二侧板123的安装座是在后侧完全对齐设置的，以便于将两个动力组合并排安装。可以理解的是，当需要将两个电机左右错开时，也可以左右错开；而当两个动力组合需要一个在前一个在后时，两个安装座也可以前后错开。第一侧板122包括第一驱动轴孔1221，第一驱动轴孔1221位于第一侧板122远离安装座的一侧，据此以配置电机与被驱动轴之间的相对距离和相对方位，便于根据空间和传动距离灵活的配置各动力部件。第二侧板123包括第二驱动轴孔1231，第二驱动轴孔1231位于第二侧板123远离安装座的一侧，据此以配置电机与被驱动轴之间的相对距离和相对方位，便于根据空间和传动距离灵活的配置各动力部件，而且大臂和小臂两套动力系统之间各主要部件间还可以进行相互错开让位，比如两个电机之间可以进行上下错位。其中转角集成式电机+减速器配合同步带的动力方案，这里，由于减速器的输入轴和主轴以及减速器的输出轴相垂直，也就是说电机主轴不再局限于水平延伸，这使得机械臂的动力电机可以上下延伸放置、前后延伸配置，总之可以在平行于侧板延伸面平行即可。所以对于电机主轴方向集成度高，同步带的设置更便于安装，且同步带与集成式减速器组合更利于使用标准减速器产品，可以提供更高的减速比，以减少动力部分整体重量。减速器一端输入轴可固定连接电机主轴，减速器与电机主轴之间也可以配置联轴器，减速器另一端则为输出轴，减速器的输入轴与输出轴为垂直关系，便可以采用成熟的转角式行星减速器。

采用同步带减速组件与转角减速器的组合，可以便于将电机+减速器顺侧板一侧平行配置，而侧板另一侧则供同步带减速器组件进行延伸配置，这样可以有效利用空间，这样转台上可以减少垂直于侧板方向延伸较远的部件(以主轴垂直于侧板的电机为例)，全部主要部件均顺着侧板延伸方向进行延伸，可以比较明显减少机械臂转台的空间占用。

图13为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的立体结构示意图，本申请实施例提供一种桌面机械臂，主要包括底座21、转台22、大臂驱动电机23、小臂驱动电机24、大臂减速器25、小臂减速器26、大臂27、小臂28以及末端执行器29。其中动力部分的大臂驱动电机23与大臂减速器25相互固定地配置，且大臂减速器25的输入轴与大臂减速器25的输出轴是相垂直的，小臂驱动电机24与小臂减速器26相互固定地配置，且小臂减速器26的输入轴与小臂减速器26的输出轴是相垂直的；大臂减速器25传动连接有大臂同步带轮组件231，大臂同步带轮组件231传动连接于桌面机械臂的大臂；小臂减速器26传动连接有小臂同步带轮组件241，以小臂同步带轮组件241传动连接于桌面机械臂的小臂，具体地可连接于小臂的拉杆，从而带动小臂转动。

其中，两个电机+减速器的动力方案中，减速器的输入轴与输出轴相互垂直，这使得电机的主轴与大臂或小臂的转轴相垂直，也就是电机的延伸方向能不再受大臂或小臂的转轴方向限定，能在垂直于大臂或小臂的转轴的各种方位上选择位置进行安装，并且，由于在减速器与大臂或小臂之间还配置有同步带轮组件，电机的安装方位与水平位置均可以灵活选择，从而方便于动力电机的安装。

根据本实施例，另一方面还可以认为大臂减速器25固定安装于大臂驱动电机23的输出端；小臂减速器26固定安装于小臂驱动电机24的输出端，如图中实施例，伺服电机可以与对应的减速器集成装配，也就是说电机与减速器之间由螺栓这类紧固件进行固定连接，两者可以集成一个动力组合，如此达成了占用空间更小，且便于安装、拆卸以及物流运输的效果。由于大臂减速器25安装于大臂驱动电机23的输出端，小臂减速器26固定安装于小臂驱动电机24的输出端，电机与减速器之间传动稳定，且结构紧凑占用空间小；减速器一端接电机轴，另一端则为输出轴，可以采用成熟的行星减速器。根据本领域技术常识，一般电机输出端为电机输出轴伸出端(轴伸端)，而电机后端为非轴伸端。

由图中可见，大臂驱动电机23与大臂减速器25组成为大臂动力组合，小臂驱动电机24与小臂减速器26组成为小臂动力组合，大臂动力组合与小臂动力组合可并排安装，且大臂动力组合与小臂动力组合各自的输出轴朝向相反，本实施例中两个动力组合并排安装于基座底部，且位于基座上两个侧板之间，两个动力组件的长度方向与侧板延伸方向平行。

也就是大臂动力组合水平安装于偏左位置且输出轴朝向左侧伸出，小臂动力组合水平安装于偏右位置且输出轴朝向右侧伸出，由于电机主轴不需要约束在与大臂驱动轴平行的角度，所以大臂动力组合与小臂动力组合可以均水平平铺在底板224表面上，这样可以更好的利用转台基座上部与大臂下侧的空间。

图14为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的侧视结构示意图，如本实施例所示意，底座21作为安装基座可以位于整机的底部，且底座21顶面配置有一个转轴211，转轴211可以是一个轴承总成，且该轴承总成不仅可以转动地连接于转台22下部的底板224，并且该轴承总成还可以为一个空心转轴总成，以供信号线、控制线或电源线穿过转轴211向转台22连接。而转台22上侧供大臂27可转动地连接，转台22的转轴较大臂27、小臂28以及末端执行器29的整体重心偏向后侧一些，且大臂驱动电机23以及小臂驱动电机24的重心也可选择与转台22的转动轴心在水平方向上对齐，以此形成重心的配平。

图15为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的俯视结构示意图，如本实施例所示意，并且本实施例中大臂减速器25与大臂驱动电机23组成的大臂动力组合安装在左侧第一侧板222的内侧，且安装固定的位置位于后侧；小臂减速器26与小臂驱动电机24组成的小臂动力组合安装在右侧第二侧板223的内侧，且安装固定的位置也位于后侧，两个动力组合并排安装，且从俯视角度看在前后、左右方向上也相互平行并列。由图中示例的情况，两个侧板可对应各自设置一个安装座，以此在两个安装座上分别配置螺孔或通孔以便于与减速器部位的壳体进行固定连接安装。两个动力组合并列需要占用较大空间时,可以选择将两个侧板之间的间距向外拉大一定距离，这时侧板与大臂两侧出现距离后，可通过对接轴承或轴套进行对接，或者也可以将大臂根部向两侧拉宽，以便于能与间距变宽的两个侧板进行枢接，这种情况下大臂的稳定性还能增强。

如本实施例所示意，大臂27、小臂28以及末端执行器29组成的臂体由转台22的前侧中部向前伸出，而大臂27的根部可转动地安装于转台22的两个侧板之间，而大臂同步带轮组件231位于第一侧板222的外侧，且大臂同步带轮组件231平行于第一侧板222方向布置，小臂同步带轮组件241位于第二侧板223的外侧，且小臂同步带轮组件241平行于第二侧板223方向布置，大臂同步带轮组件231与小臂同步带轮组件241对称地配置在转台的两侧。图10为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的后视结构示意图，结合前面附图可以看出，大臂动力组合与大臂同步带轮组件231呈U形配置排列，小臂动力组合与小臂同步带轮组件241也呈U形配置排列，且两个U形的排列是左右互为对称的配置，以此在转台22上形成相互平衡的配置。

图17为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图一；图18为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图二；根据本实施例，大臂同步带轮组件231还包括大臂同步带主动轮2311、大臂同步带2312以及大臂同步带从动轮2313，大臂同步带主动轮2311安装于大臂减速器25的输出轴，大臂同步带2312一端套设于大臂同步带主动轮2311外，大臂同步带2312另一端套设于大臂同步带从动轮2313外，以大臂同步带2312在大臂同步带主动轮2311与大臂同步带从动轮2313之间建立减速传动。可以理解的是，由于减速器输出轴连接外径小的大臂同步带主动轮2311，通过同步带连接外径更大的大臂同步带从动轮2313，大臂同步带从动轮2313设置在远离电机且靠近大臂的位置，也就是说可以在靠近大臂根部空间较大的区域配置外径更大的同步带从动轮，因此具有结构紧凑的效果。

小臂同步带轮组件241还包括小臂同步带主动轮2411、小臂同步带2412以及小臂同步带从动轮2413，小臂同步带主动轮2411安装于小臂减速器26的输出轴，小臂同步带2412一端套设于小臂同步带主动轮2411外，小臂同步带2412另一端套设于小臂同步带从动轮2413外，以小臂同步带2412在小臂同步带主动轮2411与小臂同步带从动轮2413之间建立减速传动。可以理解的是，由于电机输出轴连接外径小的小臂同步带主动轮2411，通过同步带连接外径更大的小臂同步带从动轮2413，小臂同步带从动轮2413设置在远离电机且靠近大臂的位置，也就是说可以在靠近大臂根部空间较大的区域配置外径更大的同步带从动轮，因此具有结构紧凑的效果。

根据本实施例，大臂同步带从动轮2313还具有大臂内轴连部2314，以大臂内轴连部2314套接连接于大臂驱动轴，大臂驱动轴传动连接于桌面机械臂的大臂27；小臂同步带从动轮2413还具有小臂内轴连部2414，以小臂内轴连部2414传动连接于小臂驱动轴244，小臂驱动轴244传动连接于桌面机械臂的小臂。根据本实施例，其中的大臂减速器25以及小臂减速器26均选择为行星减速器，行星减速器相对其他减速器，具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97％-98％)、高的扭矩、体积比、终身免维护等特点。可以理解的是，行星减速器单级减速一般最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：3/4/5/6/8/10，减速器级数一般不超过3。

参照图13，该桌面机械臂包括大臂27、小臂28和设于大臂27与小臂28之间的连接件278，大臂27包括相对设置的大臂主杆271和大臂副杆272，小臂28包括相对设置的小臂主杆281和小臂副杆282，大臂主杆271的第一端设有两左右相对间隔布置的第一铰接部，连接件278为左右并列设置的两个且均位于两第一铰接部之间，小臂主杆281的第一端设有第二铰接部，第二铰接部位于两连接件278之间，两第一铰接部、两连接件278以及第二铰接部通过第一铰接轴连接，大臂副杆272的第一端和小臂副杆282的第一端分别与两连接件278的相对两侧相铰接。大臂作为臂体关节结构基础，其通过采用大臂主杆271和大臂副杆272的双杆体的结构设计，以实现双杆联合支撑，与目前大臂所采用的单杆体的结构设计相比，其加强了支撑强度，提高了安全性；并且，大臂27的大臂副杆272与小臂28的小臂副杆282之间通过采用双连接件铰接相连的结构设计，与目前采用单个三角连接件相比，其加强了臂体结构之间的连接强度，提高了配合稳定性以及驱动效果；此外，还通过将大臂主杆271、小臂主杆281和双连接件进行同轴多点铰接设置，以进一步加强臂体结构之间的连接强度。

具体本实施例中，大臂减速器25的减速比选择在3-25之间，大臂同步带轮组件231的减速比选择在1.5-6之间；小臂减速器26的减速比选择在3-25之间，小臂同步带轮组件241的减速比选择在1.5-6之间。如此，两臂的动力的减速比均可在4.5-150之间选择，在此动力架构下，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会明显提升整体重量与体积。

表4本实施例整机减速比调节范围

根据本申请更具体实施例，在两个同步带轮组件还保持在减速比在3-5之间的情况下，两个减速器的减速比选择在5-15之间。如此，两臂的动力的减速比均可在15-75之间选择，在此动力架构下，以较简化的减速组件便可以实现较高的减速比，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会提升整体重量与体积。

表5本实施例整机减速比调节范围

根据本申请更具体实施例，大臂减速器25的减速比选择在5-10之间，大臂同步带轮组件231的减速比选择在3-5之间；小臂减速器26的减速比选择在5-10之间，小臂同步带轮组件241的减速比选择在3-5之间。如此，大臂动力整体减速比可在15-50之间，小臂动力整体减速比可在15-50之间，在此动力架构下，以较简化的减速组件便可以实现较高的减速比，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会提升整体重量与体积。

表6本实施例整机减速比调节范围

根据本申请实施例，大臂驱动电机23与小臂驱动电机24均安装于两个侧板的内侧,且输出端朝向相反。大臂驱动电机23与小臂驱动电机24左右并列布置，或者，大臂驱动电机23与小臂驱动电机24也可上下并列布置。

参考图13和图14，其中转台22可通过底部的转轴总成或驱动转轴总成可转动地装配于底座21，转台22主要包括基座221，基座221主要包括第一侧板222、第二侧板223以及底板224。基座221上设置大臂驱动电机23以及小臂驱动电机24，大臂驱动电机23与小臂驱动电机24可以设置于基座221的中部下侧。大臂同步带轮组件231和小臂同步带轮组件241分别位于基座221的左右两外侧面。

其中由于两个电机的安装位置也可以分别配置在基座221的前侧与后侧，可使得两个电机以自身重量形成在基座221前后方向上的重量平衡，可知的是，桌面机械臂中电机及减速器重量占整体重量较大比例，以电机形成的平衡具有更好的稳定性。两个电机的安装位置分别配置在基座221的前侧与后侧也便于分别进行装配与维修。

根据本实施例，当需要将两个电机上下错开，也就是两个动力组合需要一个在上侧一个在下侧时，两个安装座也可以上下错开。第一侧板222包括第一驱动轴孔2221，第一驱动轴孔2221位于第一侧板222远离安装座的一侧，据此以配置电机与被驱动轴之间的相对距离和相对方位，便于根据空间和传动距离灵活的配置各动力部件。第二侧板223包括第二驱动轴孔2231，第二驱动轴孔2231位于第二侧板223远离安装座的一侧，据此以配置电机与被驱动轴之间的相对距离和相对方位，便于根据空间和传动距离灵活的配置各动力部件，而且大臂和小臂两套动力系统之间各主要部件间还可以进行相互错开让位，比如两个电机之间可以进行上下错位。其中转角集成式电机+减速器配合同步带的动力方案，这里，由于减速器的输入轴和主轴以及减速器的输出轴相垂直，也就是说电机主轴不再局限于水平延伸，这使得机械臂的动力电机可以上下延伸放置、前后延伸配置，总之可以在平行于侧板延伸面平行即可。所以对于电机主轴方向集成度高，同步带的设置更便于安装，且同步带与集成式减速器组合更利于使用标准减速器产品，可以提供更高的减速比，以减少动力部分整体重量。减速器一端输入轴可固定连接电机主轴，减速器与电机主轴之间也可以配置联轴器，减速器另一端则为输出轴，减速器的输入轴与输出轴为垂直关系，便可以采用成熟的转角式行星减速器。

采用同步带减速组件与转角减速器的组合，可以便于将电机+减速器顺侧板一侧平行配置，而侧板另一侧则供同步带减速器组件进行延伸配置，这样可以有效利用空间，这样转台上可以减少垂直于侧板方向延伸较远的部件(以主轴垂直于侧板的电机为例)，全部主要部件均顺着侧板延伸方向进行延伸，可以比较明显减少机械臂转台的空间占用。

图19为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的立体结构示意图，本申请实施例提供一种桌面机械臂，主要包括底座31、转台32、大臂驱动电机33、小臂驱动电机34、大臂减速器35、小臂减速器36、大臂37、小臂38以及末端执行器39。其中动力部分的大臂驱动电机33与大臂减速器35相互固定地配置，且大臂减速器35的输入轴与大臂减速器35的输出轴是相垂直的，小臂驱动电机34与小臂减速器36相互固定地配置，且小臂减速器36的输入轴与小臂减速器36的输出轴是相垂直的；大臂减速器35传动连接有大臂同步带轮组件331，大臂同步带轮组件331传动连接于桌面机械臂的大臂；小臂减速器36传动连接有小臂同步带轮组件341，以小臂同步带轮组件341传动连接于桌面机械臂的小臂，具体地可连接于小臂的拉杆，从而带动小臂转动。

其中，两个电机+减速器的动力方案中，减速器的输入轴与输出轴相互垂直，这使得电机的主轴与大臂或小臂的转轴相垂直，也就是电机的延伸方向能不再受大臂或小臂的转轴方向限定，能在垂直于大臂或小臂的转轴的各种方位上选择位置进行安装，并且，由于在减速器与大臂或小臂之间还配置有同步带轮组件，电机的安装方位与水平位置均可以灵活选择，从而方便于动力电机的安装。

根据本实施例，另一方面还可以认为大臂减速器35固定安装于大臂驱动电机33的输出端；小臂减速器36固定安装于小臂驱动电机34的输出端，如图中实施例，伺服电机可以与对应的减速器集成装配，也就是说电机与减速器之间由螺栓这类紧固件进行固定连接，两者可以集成一个动力组合，如此达成了占用空间更小，且便于安装、拆卸以及物流运输的效果。由于大臂减速器35安装于大臂驱动电机33的输出端，小臂减速器36固定安装于小臂驱动电机34的输出端，电机与减速器之间传动稳定，且结构紧凑占用空间小；减速器一端接电机轴，另一端则为输出轴，可以采用成熟的行星减速器。根据本领域技术常识，一般电机输出端为电机输出轴伸出端(轴伸端)，而电机后端为非轴伸端。

由图中可见，大臂驱动电机33与大臂减速器35组成为大臂动力组合，小臂驱动电机34与小臂减速器36组成为小臂动力组合，大臂动力组合与小臂动力组合可并排安装，且大臂动力组合与小臂动力组合各自的输出轴朝向内侧，本实施例中两个动力组合分别安装于两个侧外的外侧，且均水平放置，以便于不突出于侧板的长度方向，两个动力组件的长度方向与侧板延伸方向平行。

也就是大臂动力组合水平安装于第一侧板外侧且输出轴朝向内侧伸出，小臂动力组合水平安装于第二侧板外侧且输出轴朝向内侧伸出，由于电机主轴不需要约束在与大臂驱动轴平行的角度，所以大臂动力组合与小臂动力组合可以均水平顺着侧板表面安装，这样可以更好的利用转台基座的空间。

图20本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的侧视结构示意图，如本实施例所示意，底座31为安装基座可以位于整机的底部，且底座31顶面配置有一个转轴311，转轴311可以是一个轴承总成，且该轴承总成不仅可以转动地连接于转台32下部的底板324，并且该轴承总成还可以为一个空心转轴总成，以供信号线、控制线或电源线穿过转轴311向转台32连接。而转台32上侧供大臂37可转动地连接，转台32的转轴较大臂37、小臂38以及末端执行器39的整体重心偏向后侧一些，且大臂驱动电机33以及小臂驱动电机34的重心也可选择与转台32的转动轴心在水平方向上对齐，以此形成重心的配平。

图21为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的俯视结构示意图，如本实施例所示意，并且本实施例中大臂减速器35与大臂驱动电机33组成的大臂动力组合安装在左侧第一侧板322的外侧，且安装固定的位置位于下部；小臂减速器36与小臂驱动电机34组成的小臂动力组合安装在右侧第二侧板323的外侧，且安装固定的位置也位于下部，两个动力组合并排安装，且从俯视角度看在前后、左右方向上也相互平行并列。由图中示例的情况，两个侧板可对应各自设置一个安装座，以此在两个安装座上分别配置螺孔或通孔以便于与减速器部位的壳体进行固定连接安装。

如本实施例所示意，大臂37、小臂38以及末端执行器39组成的臂体由转台32的前侧中部向前伸出，而大臂37的根部可转动地安装于转台32的两个侧板之间，而大臂同步带轮组件331位于第一侧板322的内侧，且大臂同步带轮组件331平行于第一侧板322方向布置，小臂同步带轮组件341位于第二侧板223的内侧，且小臂同步带轮组件341平行于第二侧板323方向布置，大臂同步带轮组件331与小臂同步带轮组件341对称地配置在转台的两个侧板内侧。图22为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的后视结构示意图，结合前面附图可以看出，大臂动力组合与大臂同步带轮组件331呈U形配置排列，小臂动力组合与小臂同步带轮组件341也呈U形配置排列，且两个U形的排列是左右互为对称的配置，以此在转台32上形成相互平衡的配置。

图23为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图一；图24为本申请一实施例提供的一种桌面机械臂的转台结构的分解示意图二；根据本实施例，大臂同步带轮组件331还包括大臂同步带主动轮3311、大臂同步带3312以及大臂同步带从动轮3313，大臂同步带主动轮3311安装于大臂减速器35的输出轴，大臂同步带3312一端套设于大臂同步带主动轮3311外，大臂同步带3312另一端套设于大臂同步带从动轮3313外，以大臂同步带3312在大臂同步带主动轮3311与大臂同步带从动轮3313之间建立减速传动。可以理解的是，由于减速器输出轴连接外径小的大臂同步带主动轮3311，通过同步带连接外径更大的大臂同步带从动轮3313，大臂同步带从动轮3313设置在远离电机且靠近大臂的位置，也就是说可以在靠近大臂根部空间较大的区域配置外径更大的同步带从动轮，大臂同步带从动轮3313可与大臂驱动轴同轴传动配置，因此具有结构紧凑的效果。

小臂同步带轮组件341还包括小臂同步带主动轮3411、小臂同步带3412以及小臂同步带从动轮3413，小臂同步带主动轮3411安装于小臂减速器36的输出轴，小臂同步带3412一端套设于小臂同步带主动轮3411外，小臂同步带3412另一端套设于小臂同步带从动轮3413外，以小臂同步带3412在小臂同步带主动轮3411与小臂同步带从动轮3413之间建立减速传动。可以理解的是，由于电机输出轴连接外径小的小臂同步带主动轮3411，通过同步带连接外径更大的小臂同步带从动轮3413，小臂同步带从动轮3413设置在靠近大臂的位置，且可与小臂驱动轴344同轴传动连接，因此具有结构紧凑的效果。

根据本实施例，大臂同步带从动轮3313还具有大臂内轴连部3314，以大臂内轴连部3314套接连接于大臂驱动轴，大臂驱动轴传动连接于桌面机械臂的大臂37；小臂同步带从动轮3413还具有小臂内轴连部3414，以小臂内轴连部3414传动连接于小臂驱动轴344，小臂驱动轴344传动连接于桌面机械臂的小臂。根据本实施例，其中的大臂减速器35以及小臂减速器36均选择为行星减速器，行星减速器相对其他减速器，具有高刚性、高精度(单级可做到1分以内)、高传动效率(单级在97％-98％)、高的扭矩、体积比、终身免维护等特点。可以理解的是，行星减速器单级减速一般最小为3，最大一般不超过10，常见减速比为：3/4/5/6/8/10，减速器级数一般不超过3。

参照图19，该桌面机械臂包括大臂37、小臂38和设于大臂37与小臂38之间的连接件378，大臂37包括相对设置的大臂主杆371和大臂副杆372，小臂38包括相对设置的小臂主杆381和小臂副杆382，大臂主杆371的第一端设有两左右相对间隔布置的第一铰接部，连接件378为左右并列设置的两个且均位于两第一铰接部之间，小臂主杆381的第一端设有第二铰接部，第二铰接部位于两连接件378之间，两第一铰接部、两连接件378以及第二铰接部通过第一铰接轴连接，大臂副杆372的第一端和小臂副杆382的第一端分别与两连接件378的相对两侧相铰接。大臂作为臂体关节结构基础，其通过采用大臂主杆371和大臂副杆372的双杆体的结构设计，以实现双杆联合支撑，与目前大臂所采用的单杆体的结构设计相比，其加强了支撑强度，提高了安全性；并且，大臂37的大臂副杆372与小臂38的小臂副杆382之间通过采用双连接件铰接相连的结构设计，与目前采用单个三角连接件相比，其加强了臂体结构之间的连接强度，提高了配合稳定性以及驱动效果；此外，还通过将大臂主杆371、小臂主杆381和双连接件进行同轴多点铰接设置，以进一步加强臂体结构之间的连接强度。

具体本实施例中，大臂减速器35的减速比选择在3-25之间，大臂同步带轮组件331的减速比选择在1.5-6之间；小臂减速器36的减速比选择在3-25之间，小臂同步带轮组件341的减速比选择在1.5-6之间。如此，两臂的动力的减速比均可在4.5-150之间选择，在此动力架构下，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会明显提升整体重量与体积。

表7本实施例整机减速比调节范围

根据本申请更具体实施例，在两个同步带轮组件还保持在减速比在3-5之间的情况下，两个减速器的减速比选择在5-15之间。如此，两臂的动力的减速比均可在15-75之间选择，在此动力架构下，以较简化的减速组件便可以实现较高的减速比，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会提升整体重量与体积。

表8本实施例整机减速比调节范围

根据本申请更具体实施例，大臂减速器35的减速比选择在5-10之间，大臂同步带轮组件331的减速比选择在3-5之间；小臂减速器36的减速比选择在5-10之间，小臂同步带轮组件341的减速比选择在3-5之间。如此，大臂动力整体减速比可在15-50之间，小臂动力整体减速比可在15-50之间，在此动力架构下，以较简化的减速组件便可以实现较高的减速比，减速比的选择与提升空间巨大，同时并不会提升整体重量与体积。

表9本实施例整机减速比调节范围

根据本申请实施例，大臂驱动电机33与小臂驱动电机34均安装于两个侧板的外侧,且输出端均朝向内侧。大臂驱动电机33与小臂驱动电机34左右并列布置，或者，大臂驱动电机33与小臂驱动电机34也可上下错开的并列布置。

参考图23和图24，其中转台32可通过底部的转轴总成或驱动转轴总成可转动地装配于底座31，转台32主要包括基座321，基座321主要包括第一侧板322、第二侧板323以及底板324。基座321上设置大臂驱动电机33以及小臂驱动电机34，大臂驱动电机33与小臂驱动电机34可以设置于基座321的中部下侧。大臂同步带轮组件331和小臂同步带轮组件341分别位于基座221的内侧的左右两侧。

根据本实施例，当需要将两个电机上下错开，也就是两个动力组合需要一个在上侧一个在下侧时，两个安装座也可以上下错开。第一侧板322包括第一驱动轴孔3221，第一驱动轴孔3221位于第一侧板322远离安装座的一侧，据此以配置电机与被驱动轴之间的相对距离和相对方位，便于根据空间和传动距离灵活的配置各动力部件。第二侧板323包括第二驱动轴孔3231，第二驱动轴孔3231位于第二侧板323远离安装座的一侧，据此以配置电机与被驱动轴之间的相对距离和相对方位，便于根据空间和传动距离灵活的配置各动力部件，而且大臂和小臂两套动力系统之间各主要部件间还可以进行相互错开让位，比如两个电机之间可以进行上下错位。

其中转角集成式电机+减速器配合同步带的动力方案，这里，由于减速器的输入轴和主轴以及减速器的输出轴相垂直，也就是说电机主轴不再局限于水平延伸，这使得机械臂的动力电机可以上下延伸放置、前后延伸配置，总之可以在平行于侧板延伸面平行即可。所以对于电机主轴方向集成度高，同步带的设置更便于安装，且同步带与集成式减速器组合更利于使用标准减速器产品，可以提供更高的减速比，以减少动力部分整体重量。减速器一端输入轴可固定连接电机主轴，减速器与电机主轴之间也可以配置联轴器，减速器另一端则为输出轴，减速器的输入轴与输出轴为垂直关系，便可以采用成熟的转角式行星减速器。

采用同步带减速组件与转角减速器的组合，可以便于将电机+减速器顺侧板一侧平行配置，而侧板另一侧则供同步带减速器组件进行延伸配置，这样可以有效利用空间，这样转台上可以减少垂直于侧板方向延伸较远的部件(以主轴垂直于侧板的电机为例)，全部主要部件均顺着侧板延伸方向进行延伸，可以比较明显减少机械臂转台的空间占用。

可以理解的是，本申请前述实施例中减速器的单级减速比一般最小为3，最大一般到10，常见减速比为：3/4/5/6/7/8/9/10，减速器级数一般不超过3。

本申请前述实施例中的同步带轮组件是由一根内周表面设有等间距齿的封闭环形胶带和相应的带轮所组成。运动时，带齿与带轮的齿槽相啮合传递运动和动力，是一种啮合传动，因而具有齿轮传动、链传动和平带传动的各种优点。同步带传动具有准确的传动比，无滑差，可获得恒定的速比，可精密传动，传动平稳，能吸震，噪音小，传动减速比范围大，一般可达1：10，比如本申请实施例中单级同步带轮组速比可以为：1.5/2/3.75/4/5/6，允许线速度可达50m/s，传动效率高，一般可达98％-99％。

再一方面，本申请提供一种桌面机械臂，包括前的桌面机械臂的驱动组件。

根据本申请实施例，还包括与驱动组件的基座枢接的大臂，以及与大臂另一端枢接的小臂，以及与小臂连接的末端执行器。

又一方面，本申请还可以认为提供一种小型工业用桌面级机械臂，包括如前的桌面机械臂的驱动组件。

最后一方面本申请还认为是提供一种机器人，包括前的桌面机械臂，或者包括如前的小型工业用桌面级机械臂。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明总的发明构思的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，包括大臂驱动电机、小臂驱动电机、大臂减速器以及小臂减速器；

所述大臂驱动电机与所述大臂减速器传动连接，所述大臂减速器的输入轴与所述大臂减速器的输出轴相垂直，所述大臂减速器传动连接有大臂同步带轮组件，所述大臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的大臂；

所述小臂驱动电机与所述小臂减速器传动连接，所述小臂减速器的输入轴与所述小臂减速器的输出轴相垂直，所述小臂减速器传动连接有小臂同步带轮组件，所述小臂同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的小臂；

其中，所述大臂同步带轮组件和所述小臂同步带轮组件的减速比大于1。

2.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，

所述大臂减速器固定安装于所述大臂驱动电机的输出端；以及/或者，

所述小臂减速器固定安装于所述小臂驱动电机的输出端。

3.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，

所述大臂同步带轮组件包括大臂同步带主动轮、大臂同步带以及大臂同步带从动轮，所述大臂同步带主动轮的直径小于所述大臂同步带从动轮，所述大臂同步带主动轮安装于所述大臂减速器的输出轴，所述大臂同步带一端套设于所述大臂同步带主动轮，所述大臂同步带另一端套设于所述大臂同步带从动轮，以使所述大臂同步带在所述大臂同步带主动轮与所述大臂同步带从动轮之间建立减速传动；以及/或者，

所述小臂同步带轮组件包括小臂同步带主动轮、小臂同步带以及小臂同步带从动轮，所述小臂同步带主动轮的直径小于所述小臂同步带从动轮，所述小臂同步带主动轮安装于所述小臂减速器的输出轴，所述小臂同步带一端套设于所述小臂同步带主动轮，所述小臂同步带另一端套设于所述小臂同步带从动轮，以所述小臂同步带在所述小臂同步带主动轮与所述小臂同步带从动轮之间建立减速传动。

4.如权利要求3所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，

所述大臂驱动电机与所述大臂减速器的输入轴同轴传动连接，所述大臂减速器的输出轴与所述大臂同步带主动轮同轴传动；以及/或者，

所述小臂驱动电机与所述小臂减速器的输入轴同轴传动连接，所述小臂减速器的输出轴与所述小臂同步带主动轮同轴传动。

5.如权利要求1至4任一项所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，

所述大臂减速器的减速比在3-25之间，所述大臂同步带轮组件的减速比在1.5-6之间；以及/或者，

所述小臂减速器的减速比在3-25之间，所述小臂同步带轮组件的减速比在1.5-6之间。

6.一种轻量级工业桌面机械臂的驱动组件，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，所述驱动组件还包括：

底座，以及

转台，所述转台可转动地装配于所述底座；所述转台包括基座，所述基座用于安装所述桌面机械臂的转台结构。

7.如权利要求6所述的桌面机械臂的驱动组件，其特征在于，所述转台包括第一侧板、第二侧板以及底板，所述第一侧板与所述第二侧板相互间隔设置于所述底板；所述大臂驱动电机与所述大臂减速器均安装于所述第一侧板与所述第二侧板之间或者安装于所述第一侧板外侧；以及/或者，

所述小臂驱动电机与所述小臂减速器均安装于所述第一侧板与所述第二侧板之间或者安装于所述第二侧板外侧。

8.如权利要求6所述的轻量级工业桌面机械臂的驱动组件，其特征在于，

所述大臂驱动电机的主轴顺竖直方向设置，或者，所述大臂驱动电机的主轴顺水平方向设置；以及/或者，

所述小臂驱动电机的主轴顺竖直方向设置，或者，所述小臂驱动电机的主轴顺水平方向设置。

9.一种轻量级工业桌面机械臂，其特征在于，包括如权利要求6-8任一项所述的轻量级工业桌面机械臂的驱动组件。

10.如权利要求9所述的轻量级工业桌面机械臂，其特征在于，还包括与所述驱动组件的基座枢接的大臂，以及与大臂另一端枢接的小臂，以及与所述小臂连接的末端执行器，所述大臂与所述小臂配置为平行四边形组合臂架。

11.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求9或10所述的轻量级工业桌面机械臂。

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