CN201552576U

CN201552576U - 机器人及其腕和上臂

Info

Publication number: CN201552576U
Application number: CN2009202666581U
Authority: CN
Inventors: 丹尼尔·万普林; 皮埃尔·米凯尔松
Original assignee: ABB T&D Technology AG
Current assignee: ABB Technology AG
Priority date: 2009-12-11
Filing date: 2009-12-11
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2019-12-11

Abstract

本实用新型提供一种机器人，包括上臂、由所述上臂支持的腕和位于所述上臂内邻近所述腕一端的腕电动机；其中所述腕电动机用于驱动所述腕相对于所述上臂旋转。通过采用上述结构，至少带来如下技术效果：(1)因为腕电动机被移到上臂内，所以腕的体积减小；(2)因为腕电机与齿轮机构直接啮合，所以省略了腕传输轴；由此缩短了上臂的长度；(3)消灭了传输轴的惯性，由此提高了机器人的性能。

Description

机器人及其腕和上臂

技术领域

本实用新型涉及机器人，更具体地说，涉及机器人的腕和上臂。

背景技术

现有的机器人包括上臂和由上臂所支持的腕。来自腕电动机的力矩引起腕相对于上臂转动。

机器人通常需要在限定的空间内工作。机器人腕和上臂可用的空间更加受限制。由此，腕电动机通常安装在腕内；或者，腕电动机被安装在上臂远离腕的一端并且通过力矩传输部件将力矩输出到腕使之转动。例如，传输轴可作为力矩传输部件使用，并且沿从电动机到腕的方向置于上臂内。

传统的机器人至少具有以下技术问题：(1)腕占据相对大的空间以便收纳腕电动机；(2)为了收纳腕传输轴，上臂的长度较长；(3)腕的传输轴导致一定的惯性，由此降低机器人的性能。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种机器人，包括上臂、由所述上臂支持的腕和位于所述上臂内邻近所述腕一端的腕电动机；其中所述腕电动机用于驱动所述腕相对于所述上臂旋转。通过采用上述结构，至少带来如下技术效果：(1)因为腕电动机被移到上臂内，所以腕的体积减小；(2)因为腕电机与齿轮机构直接啮合，所以省略了腕传输轴；由此缩短了上臂的长度；(3)消灭了传输轴的惯性，由此提高了机器人的性能。

上臂包括臂身和从臂身伸出的叉形部件。叉形部件包括与臂身连接的柄和从柄伸出的齿，并且腕枢接在所述齿之间。

叉形部件内开有腔，用于收纳腕电动机和用于将力矩从所述腕电动机传输到腕的腕驱动链。

机器人还包括从所述叉形部件的内壁伸出垂直于上臂的纵轴的台阶，其中台阶将叉形部件的腔分为齿的腔和柄的腔。在台阶上开有通道，用于将固定在台阶上的腕电动机的输出轴导入齿的腔并且和腕驱动链啮合。腕电动机固定在所述台阶靠近所述柄的一侧。

可替换地，腕电动机的输出轴的方向与所述腕驱动链的输入齿轮轴的方向平行并且相互啮合。由于上述的平行关系，输入齿轮和腕电动机的输出轴不必为锥齿轮。节约了成本。

腕驱动链包括齿轮机构和与之连接的腕力矩传输部件，腕力矩传输部件用于将力矩传输给腕。齿的腔收纳齿轮机构和腕力矩传输部件。

附图说明

图1示出根据本实用新型实施例的机器人的三视图；

图2A示出根据本实用新型实施例的机器人的上臂和腕的结构；

图2B示出根据本实用新型实施例的机器人的上臂和腕组装后的结构；

图3示出根据本实用新型实施例的机器人的腕的结构；和

图4A和图4B分别示出根据本实用新型实施例的机器人的臂身和叉形部件组装后的结构和臂身单独的结构。。

具体实施方式

图1示出根据本实用新型实施例的机器人的三视图。如图1所示，机器人1包括上臂10和由上臂支持的腕11。上臂10包括位于其远离腕11一端的叉形部件100。叉形部件100包括柄1000和沿柄1000的方向平行伸出的两个齿，即第一齿1001和第二齿1002。通过紧固件将腕11与第一齿1001和第二齿1002内的齿轮连接，将腕11绕机器人的腕轴A可旋转地枢接在第一齿1001和第二齿1002之间。在齿轮的驱动下，腕11可以绕腕轴相对于上臂10转动。

图2A示出根据本实用新型实施例的机器人的上臂和腕的结构。如图2A所示，叉形部件200包括腕驱动链。腕驱动链包括腕齿轮机构2000和腕力矩传输部件2001。腕力矩传输部件2001将力矩直接传输给与其连接的腕21。来自腕电动机22的力矩通过腕齿轮机构2000和腕力矩传输部件2001传输到腕21，从而驱动腕21绕腕轴A相对于上臂20转动。

如图2A所示，在叉形部件200内开有一腔。在第二齿2003的腔内，安装有滚珠轴承2002和将滚珠轴承2002沿腕轴A固定到第二齿2003的紧固件2004。沿腕轴A的方向在第二齿2003上开有通向第二齿2003内壁的孔，该孔的内径与滚珠轴承2002的外径相配合。将滚珠轴承2002穿过该孔固定到第二齿2003的内壁上，由于孔与滚珠轴承2002相配合，加强了滚珠轴承2002和第二齿2003之间的连接性。通过固定件，沿腕轴A将滚珠轴承2002的轴固定到腕21的第一侧面并且将与第一侧面相对的、腕21的第二侧面与从第一齿2005伸出的腕力矩传输部件2001固定。由此，腕21绕腕轴A相对于叉形部件200可旋转地枢接在第一齿2005和第二齿2003之间。

叉形部件200的柄2006位于叉形部件200接近腕21的一端。柄2006的腔用于收纳腕电动机22。如图2A所示，从叉形部件200的内壁伸出垂直于上臂20的纵轴的台阶2007。该台阶2007将叉形部件200的腔分为第一齿2005和第二齿2003的腔和柄2006的腔。在台阶2007上开有通道，其连接第一齿2005和第二齿2003的腔和柄2006的腔。在柄2006的腔内，安装腕电动机22。通过诸如螺栓等的固定件将腕电动机22固定在台阶2007上并且腕电动机22的输出轴通过通道从柄2006的腔伸入第一齿2005的腔。腕电动机22的输出轴的方向与上臂20的纵轴的方向平行。通过上述配置，腕电动机22可随上臂20一同运动。

如图2A所示，腕齿轮机构2000包括第一齿轮20000、与第一齿轮20000的输出轴啮合的第二齿轮20001和与第二齿轮20001的输出轴啮合的第三齿轮20002。腕力矩传输部件2001为第三齿轮20002的输出轴。腕齿轮机构2000中的齿轮的个数由减速比决定，所以其个数也可以是一个、两个或者多个。为了充分利用第一齿2005和第二齿2003的腔的空间，将第一齿轮20000和第二齿轮20001、第三齿轮20002分别安装在第二齿2003和第一齿2005的腔内。第一齿轮20000为锥齿轮，从柄2006的腔伸入第一齿2005的腔的腕电动机22的输出轴同样为锥齿轮。第一齿轮20000与腕电动机22的输出轴啮合并且第一齿轮20000轴的方向B与腕电动机22的输出轴的方向垂直。第一齿轮20000通过固定器20003固定到第一齿2005的内壁，并保持第一齿轮20000轴的方向B与腕轴A的方向平行。第一齿轮20000的输出轴沿方向B从第二齿2003的腔伸入第一齿2005的腔以便和第二齿轮20001啮合。相应地，第二齿轮20001的输出轴的方向C和第三齿轮20002的输出轴的方向D与方向B平行，并且第三齿轮20002的输出轴，及腕力矩传输部件2001的轴，与腕轴A重合。根据上述结构，从腕电动机22的输出轴输出力矩依次经过第一齿轮20000、第二齿轮20001、第三齿轮20002以预定的减速比传输到腕21，使之绕腕轴A相对于上臂20转动。固定到第第一齿2005的螺栓20003用于紧固第二齿轮20001。

上臂20还包括从柄2006向齿的相反方向伸出的臂身20。臂身201与机器人的下臂24枢接并且带动叉形部件200相对于下臂旋转24。

通过采用上述结构，至少带来如下技术效果：(1)因为腕电动机被移到上臂内，所以腕的体积减小；(2)因为腕电机与齿轮机构直接啮合，所以省略了腕传输轴；由此缩短了上臂的长度；(3)消灭了传输轴的惯性，由此提高了机器人的性能。

图2B示出根据本实用新型实施例的机器人的上臂和腕组装后的结构。相同的附图标记表示与图2A相同的部件。

图3示出根据本实用新型实施例的机器人的腕的结构。腕3包括外壳30、同轴地安装在外壳30内部的电动机31和由电动机31驱动的紧凑齿轮机构32。腕3的第一侧面300和与第一侧面300相对的、腕的第二侧面301用于通过固定件沿腕轴A固定到滚珠轴承2002和腕力矩传输部件2001。

可替换地，腕电动机可以安装在柄内的任何地方，只要腕电动机的输出轴可以直接和齿轮机构的输入齿轮啮合。比如，可将腕电动机旋转90度通过固定件固定在柄内，即电动机的输出轴的方向与腕轴A平行同时也与齿轮机构的输入齿轮轴的方向B平行。由于上述的平行关系，输入齿轮和腕电动机的输出轴不必为锥齿轮。节约了成本。

腕电动机也可以直接固定在柄的内壁上。

齿轮机构的齿轮可以安装在同一个齿内。比如三个齿轮都安装在第一齿内或第二齿内。这缩短了连接分别位于两个齿内的齿轮的轴，降低了系统的惯性。

图4A和图4B分别示出根据本实用新型实施例的机器人的臂身和叉形部件组装后的结构和臂身单独的结构。如图4A所示，臂身40和叉形部件41通过固定件连接，臂身40和叉形部件41的腔收纳腕电动机。如图4B所示，臂身40与上臂42枢接，并可绕上臂42转动。

虽然已参照本实用新型的某些优选实施例示出并描述了本实用新型，但本领域技术人员应当明白，在不背离由所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围的情况下，可以在形式上和细节上对其做出各种变化。

Claims

1.一种机器人，包括上臂、由所述上臂支持的腕和位于所述上臂内邻近所述腕一端的腕电动机；其中所述腕电动机用于驱动所述腕相对于所述上臂旋转。

2.如权利要求1所述的机器人，所述上臂包括臂身和从所述臂身伸出的叉形部件。

3.如权利要求2所述的机器人，所述叉形部件包括与所述臂身连接的柄和从所述柄伸出的齿，所述腕枢接在所述齿之间。

4.如权利要求3所述的机器人，所述叉形部件内开有腔，用于收纳所述腕电动机和用于将力矩从所述腕电动机传输到所述腕的腕驱动链。

5.如权利要求4所述的机器人，还包括从所述叉形部件的内壁伸出垂直于所述上臂的纵轴的台阶，所述台阶将所述叉形部件的腔分为所述齿的腔和所述柄的腔。

6.如权利要求5所述的机器人，其中在所述台阶上开有通道，用于将固定在所述台阶上的所述腕电动机的输出轴导入所述齿的腔并且和所述腕驱动链啮合。

7.如权利要求6所述的机器人，其中所述腕电动机固定在所述台阶靠近所述柄的一侧。

8.如权利要求4所述的机器人，其中所述腕电动机的输出轴的方向与所述腕驱动链的输入齿轮轴的方向平行并且相互啮合。

9.如权利要求6或8所述的机器人，所述腕驱动链包括齿轮机构和与之连接的腕力矩传输部件，所述腕力矩传输部件用于将力矩传输给所述腕。

10.如权利要求6或8所述的机器人，其中所述齿的腔收纳所述齿轮机构和所述腕力矩传输部件。

11.如权利要求1至8之一所述的机器人的腕。

12.如权利要求1至8之一所述的机器人的上臂。