CN115958579B - 一种多自由度串联机器人机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多自由度串联机器人机构，涉及工业智能设备领域，包括：装配底座；所述装配底座的上表面活动连接有接入中层座；机器人连接座，所述机器人连接座活动连接在接入中层座的上方；串联机械手臂通过螺栓固定连接在机器人连接座的上表面；本申请中的机器人在底座上进行了改进，其中装配底座始终与安装台固定连接，而装配底座与机器人主体可以进行快捷分解，从而实现机器人主体快速从安装台上脱离或快速安装至安装台，便于对需要频繁转移的机器人进行快捷转移和安装，解决了就目前现有的串联机器人而言，在对串联机器人进行转移时，随着机器人的转移次数增加，会进一步损坏机器人底座的安装机构，降低机器人的使用寿命与安装强度的问题。

Description

一种多自由度串联机器人机构

技术领域

本发明涉及工业智能设备技术领域，特别涉及一种多自由度串联机器人机构。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动，工业机器人按照结构来分，可以分为串联机器人、并联机器人和水平多关节机器人，其中串联机器人为机械零部件加工最常见的机器人，串联机器人的关节臂是首尾相连的，第一个关节臂的尾端连着第二个关节臂的起始端，例如机械臂。

然而，就目前现有的串联机器人而言，串联机器人在机械生产加工线上进行安装时，由于其工作过程中动作迅速，使机器人底部受扭矩、横向力较大，因此串联机器人与安装面之间的连接强度要求较高，进而导致串联机器人的安装效率低，在对串联机器人进行转移时，随着机器人的转移次数增加，会进一步损坏机器人底座的安装机构，降低机器人的使用寿命与安装强度，在机器人安装后，由于其工作精度要求较高，其对安装位置的精度要求同样较高，而现有机械臂在安装完成后不易对其位置进行微调，进而影响机器人的运行精度。

发明内容

本发明提供了一种多自由度串联机器人机构，具体包括：装配底座；所述装配底座的上表面活动连接有接入中层座；机器人连接座，所述机器人连接座活动连接在接入中层座的上方；串联机械手臂，所述串联机械手臂通过螺栓固定连接在机器人连接座的上表面；定位锁架，所述定位锁架设有两处，两处定位锁架分别活动连接在接入中层座的左壁和右壁上；水平调节伺服电机，所述水平调节伺服电机通过螺栓固定连接在接入中层座的下表面中间，且水平调节伺服电机的输出轴通过轴承转动连接接入中层座；水平主动齿轮，所述水平主动齿轮通过过盈配合固定连接在水平调节伺服电机的输出轴上端。

进一步的，所述装配底座为方形板体，且装配底座的中间开设有圆孔，且装配底座上表面通过焊接连接有一处圆筒结构的底座装配筒，底座装配筒位于装配底座的圆孔上方，装配底座的四处顶角位置分别纵向贯穿开设有一处螺栓装配孔。

进一步的，所述底座装配筒的外表面上边缘固定连接有四处侧定位凸板，四处侧定位凸板间隔九十度分布，侧定位凸板为矩形板体，且侧定位凸板的上表面与底座装配筒上端面平齐，左侧的侧定位凸板和右侧的侧定位凸板外上棱边中间开设有楔形推进槽，楔形推进槽槽面与侧定位凸板之间夹角为六十度。

进一步的，所述接入中层座为正方体罩体，且接入中层座的左壁和右壁上分别贯穿开设有一处矩形通槽结构的侧向导槽，接入中层座的上表面前侧和后侧分别开设有一处中层座滑轨，两中层座滑轨均横向贯穿于接入中层座的上表面。

进一步的，所述接入中层座的上表面前侧和后侧分别通过焊接连接有一处横向限位架，横向限位架上方向外折弯加工有“L”形结构折板，且“L”形折板的外下边缘加工为斜面结构，“L”形折板的斜面上通过轴承转动连接有限位架滚筒。

进一步的，所述机器人连接座为长方形罩体，且机器人连接座的前壁和后壁下边缘向内折弯加工有连接座下折缘，机器人连接座的内部通过螺钉固定连接有一处连接座导板，连接座导板平行于机器人连接座的前表面。

进一步的，所述连接座下折缘的下表面通过轴承转动连接有折缘滚筒，折缘滚筒与中层座滑轨形成滚动连接，连接座下折缘的内表面上方加工有折缘限位斜面，折缘限位斜面与限位架滚筒滚动连接。

进一步的，所述连接座导板通过折弯加工为截面呈“L”形结构的架体，且连接座导板的折板前表面上设置有导板齿条，导板齿条啮合连接水平主动齿轮，水平主动齿轮与导板齿条形成齿轮齿条传动。

进一步的，所述定位锁架的外端上方固定连接有两处锁定拉簧，锁定拉簧的另一端固定连接接入中层座的外表面，定位锁架滑动连接在侧向导槽内，且定位锁架的里端开设有锁柱楔形端面，锁柱楔形端面为斜面结构，锁柱楔形端面与定位锁架的下表面之间夹角为六十度。

有益效果

1、本发明中的串联机器人底座分为三部分，分别为装配底座、接入中层座和机器人连接座，其中机器人连接座与串联机械手臂固定连接，接入中层座和机器人连接座活动连接，在安装状态下，装配底座与接入中层座为固定连接的状态，装配底座与机器人的安装台始终为固定连接，在对装配底座与接入中层座进行装配时，将接入中层座的下腔体朝向下方，而后将接入中层座从装配底座的上方套入，在套入过程中，四处侧定位凸板分别与接入中层座的腔体四处表面形成滑动连接，并形成紧密贴合，在接入中层座持续向下套入的过程中，锁柱楔形端面与左右两处侧定位凸板上的楔形推进槽接触，在两斜面接触挤压的作用下，对定位锁架形成向外推顶的力，将两侧的定位锁架向外推顶，当定位锁架完全位于侧定位凸板的下方时，定位锁架在锁定拉簧的拉力作用下向内推进，使定位锁架插入侧定位凸板的下方，从而实现对装配底座与接入中层座的锁紧，实现机器人的快捷安装；与现有的串联机器人相比，本申请中的机器人在底座上进行了改进，其中装配底座始终与安装台固定连接，而装配底座与机器人主体可以进行快捷分解，从而实现机器人主体快速从安装台上脱离或快速安装至安装台，便于对需要频繁转移的机器人进行快捷转移和安装，避免随着机器人的转移次数增加而降低机器人的使用寿命与安装强度的情况。

2、本发明中的接入中层座和机器人连接座之间通过折缘滚筒、中层座滑轨之间的滚动连接与折缘限位斜面、限位架滚筒之间的滚动连接形成活动连接，从而实现机器人安装台和机器人主体的位置调节功能，而在接入中层座上安装有水平调节伺服电机，水平调节伺服电机通过水平主动齿轮与导板齿条的齿轮齿条传动对机器人连接座的位置实现调节，从而实现对机器人主体的位置调整功能，在进一步增加了机器人的工作有效范围的同时，可以调整机器人主体的安装位置，实现对安装位置的调整功能。

附图说明

图1是本发明的实施例的结构示意图。

图2是本发明的实施例底座分离状态的结构示意图。

图3是本发明的实施例底座分离状态底部的结构示意图。

图4是本发明的实施例机器人连接座底部的结构示意图。

图5是本发明的实施例接入中层座的结构示意图。

图6是本发明的实施例接入中层座内部的结构示意图。

图7是本发明的实施例底座全剖的结构示意图。

图8是本发明的实施例装配底座内部的结构示意图。

图9是本发明的实施例水平调节伺服电机安装位置的结构示意图。

图10是本发明的实施例图4的A处局部放大的结构示意图。

图11是本发明的实施例图5的B处局部放大的结构示意图。

图12是本发明的实施例图9的C处局部放大的结构示意图。

附图标记列表

1、装配底座；101、底座装配筒；1011、侧定位凸板；1012、楔形推进槽；102、螺栓装配孔；2、接入中层座；201、侧向导槽；202、中层座滑轨；203、横向限位架；2031、限位架滚筒；3、机器人连接座；301、连接座下折缘；3011、折缘滚筒；3012、折缘限位斜面；302、连接座导板；3021、导板齿条；4、串联机械手臂；5、定位锁架；501、锁定拉簧；502、锁柱楔形端面；6、水平调节伺服电机；7、水平主动齿轮。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。

实施例：

请参考图1至图12所示：

本发明提供一种多自由度串联机器人机构，包括：装配底座1；装配底座1的上表面活动连接有接入中层座2；机器人连接座3，机器人连接座3活动连接在接入中层座2的上方；串联机械手臂4，串联机械手臂4通过螺栓固定连接在机器人连接座3的上表面；定位锁架5，定位锁架5设有两处，两处定位锁架5分别活动连接在接入中层座2的左壁和右壁上；水平调节伺服电机6，水平调节伺服电机6通过螺栓固定连接在接入中层座2的下表面中间，且水平调节伺服电机6的输出轴通过轴承转动连接接入中层座2；水平主动齿轮7，水平主动齿轮7通过过盈配合固定连接在水平调节伺服电机6的输出轴上端。

其中，装配底座1为方形板体，且装配底座1的中间开设有圆孔，且装配底座1上表面通过焊接连接有一处圆筒结构的底座装配筒101，底座装配筒101位于装配底座1的圆孔上方，装配底座1的四处顶角位置分别纵向贯穿开设有一处螺栓装配孔102；装配底座1可以设为多处，将多处装配底座1通过螺栓固定连接在安装台上，设置多个工位，便于机器人在多个工位之间进行切换，适用于需要短期使用机器人的加工环境，装配底座1体积小，占用空间小，通过底座装配筒101内部空间可以容纳水平调节伺服电机6，有效的提高了空间利用率。

其中，底座装配筒101的外表面上边缘固定连接有四处侧定位凸板1011，四处侧定位凸板1011间隔九十度分布，侧定位凸板1011为矩形板体，且侧定位凸板1011的上表面与底座装配筒101上端面平齐，左侧的侧定位凸板1011和右侧的侧定位凸板1011外上棱边中间开设有楔形推进槽1012，楔形推进槽1012槽面与侧定位凸板1011之间夹角为六十度；接入中层座2为正方体罩体，且接入中层座2的左壁和右壁上分别贯穿开设有一处矩形通槽结构的侧向导槽201，，定位锁架5的外端上方固定连接有两处锁定拉簧501，锁定拉簧501的另一端固定连接接入中层座2的外表面，定位锁架5滑动连接在侧向导槽201内，且定位锁架5的里端开设有锁柱楔形端面502，锁柱楔形端面502为斜面结构，锁柱楔形端面502与定位锁架5的下表面之间夹角为六十度；在对装配底座1与接入中层座2进行装配时，将接入中层座2的下腔体朝向下方，而后将接入中层座2从装配底座1的上方套入，在套入过程中，四处侧定位凸板1011分别与接入中层座2的腔体四处表面形成滑动连接，并形成紧密贴合，在接入中层座2持续向下套入的过程中，锁柱楔形端面502与左右两处侧定位凸板1011上的楔形推进槽1012接触，在两斜面接触挤压的作用下，对定位锁架5形成向外推顶的力，将两侧的定位锁架5向外推顶，当定位锁架5完全位于侧定位凸板1011的下方时，定位锁架5在锁定拉簧501的拉力作用下向内推进，使定位锁架5插入侧定位凸板1011的下方，从而实现对装配底座1与接入中层座2的锁紧，实现机器人的快捷安装。

其中，接入中层座2的上表面前侧和后侧分别开设有一处中层座滑轨202，两中层座滑轨202均横向贯穿于接入中层座2的上表面；接入中层座2的上表面前侧和后侧分别通过焊接连接有一处横向限位架203，横向限位架203上方向外折弯加工有“L”形结构折板，且“L”形折板的外下边缘加工为斜面结构，“L”形折板的斜面上通过轴承转动连接有限位架滚筒2031；机器人连接座3为长方形罩体，且机器人连接座3的前壁和后壁下边缘向内折弯加工有连接座下折缘301，连接座下折缘301的下表面通过轴承转动连接有折缘滚筒3011，折缘滚筒3011与中层座滑轨202形成滚动连接，连接座下折缘301的内表面上方加工有折缘限位斜面3012，折缘限位斜面3012与限位架滚筒2031滚动连接，机器人连接座3的内部通过螺钉固定连接有一处连接座导板302，连接座导板302平行于机器人连接座3的前表面，连接座导板302通过折弯加工为截面呈“L”形结构的架体，且连接座导板302的折板前表面上设置有导板齿条3021，导板齿条3021啮合连接水平主动齿轮7，水平主动齿轮7与导板齿条3021形成齿轮齿条传动；接入中层座2和机器人连接座3之间通过折缘滚筒3011、中层座滑轨202之间的滚动连接与折缘限位斜面3012、限位架滚筒2031之间的滚动连接形成活动连接，从而实现机器人安装台和机器人主体的位置调节功能，而在接入中层座2上安装有水平调节伺服电机6，水平调节伺服电机6通过水平主动齿轮7与导板齿条3021的齿轮齿条传动对机器人连接座3的位置实现调节，从而实现对机器人主体的位置调整功能，在进一步增加了机器人的工作有效范围的同时，可以调整机器人主体的安装位置，实现对安装位置的调整功能，解决了现有的机械臂在安装完成后不易对其位置进行微调而影响机器人的运行精度的问题。

本实施例的具体使用方式与作用：本发明中，首先，将多处装配底座1通过螺栓固定连接在安装台上的多个工位的位置，在常态下机器人主体安装在主工位上，而其余位置的装配底座1为使用率低的不常用工位，当不常用工位需要临时借助机器人进行特殊工件的加工时，即可将机器人从主工位上转移至不常用工位；在对装配底座1与接入中层座2进行装配时，将接入中层座2的下腔体朝向下方，而后将接入中层座2从装配底座1的上方套入，在套入过程中，四处侧定位凸板1011分别与接入中层座2的腔体四处表面形成滑动连接，并形成紧密贴合，在接入中层座2持续向下套入的过程中，锁柱楔形端面502与左右两处侧定位凸板1011上的楔形推进槽1012接触，在两斜面接触挤压的作用下，对定位锁架5形成向外推顶的力，将两侧的定位锁架5向外推顶，当定位锁架5完全位于侧定位凸板1011的下方时，定位锁架5在锁定拉簧501的拉力作用下向内推进，使定位锁架5插入侧定位凸板1011的下方，从而实现对装配底座1与接入中层座2的锁紧，实现机器人的快捷安装；同样的，在对装配底座1与接入中层座2进行拆卸的过程中，将两定位锁架5向外拉动，使定位锁架5解除对侧定位凸板1011的定位，即可将接入中层座2从装配底座1上拆卸；安装接入中层座2后，若需要对机器人的工作位置进行横向调整，可通过控制水平调节伺服电机6动作，通过水平主动齿轮7与导板齿条3021的齿轮齿条传动对机器人连接座3的位置实现调节，从而调整机器人的工作位置。

Claims (4)

1.一种多自由度串联机器人机构，其特征在于，包括：装配底座(1)；所述装配底座(1)的上表面活动连接有接入中层座(2)；机器人连接座(3)，所述机器人连接座(3)活动连接在接入中层座(2)的上方；串联机械手臂(4)，所述串联机械手臂(4)通过螺栓固定连接在机器人连接座(3)的上表面；定位锁架(5)，所述定位锁架(5)设有两处，两处定位锁架(5)分别活动连接在接入中层座(2)的左壁和右壁上；水平调节伺服电机(6)，所述水平调节伺服电机(6)通过螺栓固定连接在接入中层座(2)的下表面中间，且水平调节伺服电机(6)的输出轴通过轴承转动连接接入中层座(2)；水平主动齿轮(7)，所述水平主动齿轮(7)通过过盈配合固定连接在水平调节伺服电机(6)的输出轴上端；所述接入中层座(2)为正方体罩体，且接入中层座(2)的左壁和右壁上分别贯穿开设有一处矩形通槽结构的侧向导槽(201)，接入中层座(2)的上表面前侧和后侧分别开设有一处中层座滑轨(202)，两中层座滑轨(202)均横向贯穿于接入中层座(2)的上表面；所述接入中层座(2)的上表面前侧和后侧分别通过焊接连接有一处横向限位架(203)，横向限位架(203)上方向外折弯加工有“L”形结构折板，且“L”形折板的外下边缘加工为斜面结构，“L”形折板的斜面上通过轴承转动连接有限位架滚筒(2031)；所述机器人连接座(3)为长方形罩体，且机器人连接座(3)的前壁和后壁下边缘向内折弯加工有连接座下折缘(301)，机器人连接座(3)的内部通过螺钉固定连接有一处连接座导板(302)，连接座导板(302)平行于机器人连接座(3)的前表面；所述连接座下折缘(301)的下表面通过轴承转动连接有折缘滚筒(3011)，折缘滚筒(3011)与中层座滑轨(202)形成滚动连接，连接座下折缘(301)的内表面上方加工有折缘限位斜面(3012)，折缘限位斜面(3012)与限位架滚筒(2031)滚动连接；所述连接座导板(302)通过折弯加工为截面呈“L”形结构的架体，且连接座导板(302)的折板前表面上设置有导板齿条(3021)，导板齿条(3021)啮合连接水平主动齿轮(7)，水平主动齿轮(7)与导板齿条(3021)形成齿轮齿条传动。

2.如权利要求1所述一种多自由度串联机器人机构，其特征在于：所述装配底座(1)为方形板体，且装配底座(1)的中间开设有圆孔，且装配底座(1)上表面通过焊接连接有一处圆筒结构的底座装配筒(101)，底座装配筒(101)位于装配底座(1)的圆孔上方，装配底座(1)的四处顶角位置分别纵向贯穿开设有一处螺栓装配孔(102)。

3.如权利要求2所述一种多自由度串联机器人机构，其特征在于：所述底座装配筒(101)的外表面上边缘固定连接有四处侧定位凸板(1011)，四处侧定位凸板(1011)间隔九十度分布，侧定位凸板(1011)为矩形板体，且侧定位凸板(1011)的上表面与底座装配筒(101)上端面平齐，左侧的侧定位凸板(1011)和右侧的侧定位凸板(1011)外上棱边中间开设有楔形推进槽(1012)，楔形推进槽(1012)槽面与侧定位凸板(1011)之间夹角为六十度。

4.如权利要求1所述一种多自由度串联机器人机构，其特征在于：所述定位锁架(5)的外端上方固定连接有两处锁定拉簧(501)，锁定拉簧(501)的另一端固定连接接入中层座(2)的外表面，定位锁架(5)滑动连接在侧向导槽(201)内，且定位锁架(5)的里端开设有锁柱楔形端面(502)，锁柱楔形端面(502)为斜面结构，锁柱楔形端面(502)与定位锁架(5)的下表面之间夹角为六十度。

Images