CN201792339U - 集中后置传动多关节机器人 - Google Patents

Abstract

一种集中后置传动多关节机器人，它包括腰关节(S)、肩关节(L)、肘关节(U)、摆腕(B)、旋腕(T)、摆腕减速电机(1)、旋腕减速电机(2)、腰座(3)、肩关节减速电机(4)和肘关节减速电机(5)，所述的腰关节传动机构安装在腰座(3)内，摆腕减速电机(1)、旋腕减速电机(2)、肩关节减速电机(4)和肘关节减速电机(5)均位于肩关节的下后方。本实用新型的减速电机集中后置，可以减少减速电机对各关节，尤其是对腰关节的转动惯量，从而可以实现高的加减速度，提升动态性能。

Description

集中后置传动多关节机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，具体地说是一种减速电机集中后置，通过齿轮和同步齿形带传动各关节运动的多关节机器人。

背景技术

工业机器人自上世纪六十年代问世以来得到了迅速发展。机器人作为自动化领域的一大分支已成为当今世界前沿科技，机器人已渗透到生产、服务及人们的日常生活中。机器人技术的研究应用情况已成为一个国家工业自动化水平的重要标志。目前工业中使用最多的是垂直多关节工业机器人，一般从腰部到腕部设有5～6个关节。各关节的传动动力配置一般采用就近布置伺服电机直接传动方案，外形突兀，尺寸大，运动空间小，在空间紧凑场合使用容易造成运动干涉。同时各关节电机尤其是末端关节的电机，将可能对前端关节尤其是腰关节形成很大的转动惯量，影响其加减速性能，限制其动态性能的提高。

发明内容

本实用新型针对目前工业机器人传动布局对外形尺寸、运动空间和性能存在不利影响的问题，设计一种集中后置传动多关节机器人，克服传统机器人传动配置存在的不足，有利于进一步提升机器人性能。

本实用新型的技术方案是：

一种集中后置传动多关节机器人，它包括腰关节、肩关节、肘关节、摆腕、旋腕、摆腕减速电机、旋腕减速电机、腰座、肩关节减速电机和肘关节减速电机，所述的腰关节传动机构安装在腰座内，摆腕减速电机、旋腕减速电机、肩关节减速电机和肘关节减速电机均位于肩关节的下后方，摆腕减速电机、旋腕减速电机、肩关节减速电机和肘关节减速电机通过各自的传动机构与摆腕、旋腕、肩关节和肘关节相连。

本实用新型的肩关节传动机构为L轴齿轮，肩关节减速电机的输出齿轮与L轴齿轮啮合带动肩关节旋转。

本实用新型的肘关节传动机构包括U轴齿轮、齿形带轮、带轮和法兰轴套，所述的肘关节减速电机的输出齿轮与U轴齿轮啮合，齿形带轮套装在U轴齿轮的轴部，齿形带轮通过同步齿形带与带轮连接传动，带轮套装在法兰轴套上驱动肘关节旋转。

本实用新型的摆腕传动机构包括第一空套双联齿形带轮和第二空套双联齿形带轮，所述的摆腕减速电机的输出齿形带轮通过同步齿形带与第二空套双联齿形带轮连接传动，第二空套双联齿形带轮通过同步齿形带与第一空套双联齿形带轮连接传动，第一空套双联齿形带轮通过同步齿形带与腕部内部的摆腕端相连。

本实用新型的旋腕传动机构包括第三空套双联齿形带轮和第四空套双联齿形带轮，所述的旋腕减速电机的输出齿形带轮通过同步齿形带与第三空套双联齿形带轮连接传动，第三空套双联齿形带轮通过同步齿形带与第四空套双联齿形带轮连接传动，第四空套双联齿形带轮通过同步齿形带与腕部内部的旋腕端相连。

本实用新型的有益效果：

本实用新型的减速电机集中后置，可以减少减速电机对各关节，尤其是对腰关节的转动惯量，从而可以实现高的加减速度，提升动态性能。

本实用新型的减速电机集中后置，可以充分减少机器人自身空间的实际占有率，扩展其使用运动空间；同时，可以实现对机器人臂部等结构自重的自平衡，并实现拟人化外形。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的传动展开示意图。

图3是本实用新型的肩关节局部传动展开图。

图中：S、腰关节；L、肩关节；U、肘关节；B、摆腕；T、旋腕；1、摆腕减速电机；2、旋腕减速电机；3、腰座；4、肩关节减速电机；5、肘关节减速电机；7、腕部；8、带轮；9、法兰轴套；10、第一空套双联齿形带轮；11、第二空套双联齿形带轮；12、L轴齿轮；14、U轴齿轮；15、第三空套双联齿形带轮；16、齿形带轮；17、第四空套双联齿形带轮；18、张紧轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1、图2、图3所示：本实用新型的集中后置传动多关节机器人，它包括腰关节S轴、肩关节L轴、肘关节U轴、摆腕B轴和旋腕T轴五个自由度。

腰关节S轴传动结构全部隐藏在腰座3内，肩关节L轴、肘关节U轴、摆腕B轴和旋腕T轴的传动减速电机全部安装在肩关节附近下后方靠近腰关节的回转中心处。从而不仅可以减小机器人外形尺寸，扩展其运动空间，实现拟人化设计，避免在空间紧凑场合使用造成运动干涉，同时还可以减小各关节运动部分尤其是末端腰关节的转动惯量，提高其加减速性能，改善其整体动态性能。

腰关节传动机构安装在腰座3内，腰关节传动机构采用电机同轴安装，谐波减速传动方案。

肩关节L轴运动直接通过肩关节减速电机4的输出齿轮与L轴齿轮12啮合带动大臂旋转。

肘关节U轴运动通过肘关节减速电机5输出齿轮与U轴齿轮14啮合传动，在U轴齿轮14上方位置的平键传动齿形带轮16，齿形带轮16通过同步齿形带传动带轮8，再由平键带动法兰轴套9驱动小臂旋转。

摆腕B轴采用三级同步齿形带传动。首先摆腕减速电机1输出齿形带轮经过同步齿形带传动第二空套双联齿形带轮11，再由第二空套双联齿形带轮11经过同步齿形带传动第一空套双联齿形带轮10，最后由第一空套双联齿形带轮10经过同步齿形带将运动和动力传到其终端腕部7内部的摆腕输入端。

同样旋腕T轴采用三级同步齿形带传动。首先旋腕减速电机2输出齿形带轮经过同步齿形带传动第三空套双联齿形带轮15，再由第三空套双联齿形带轮15经过同步齿形带传动第四空套双联齿形带轮17，最后由第四空套双联齿形带轮17经过同步齿形带将运动和动力传到其终端腕部7内部的旋腕输入端。

为了补偿带长和臂长中心距等误差，提高传动精度，各级同步齿形带传动均采用圆柱滚轮外张紧方式，通过调整张紧轴18的位置，可以压迫同步齿形带实现张紧。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种集中后置传动多关节机器人，它包括腰关节(S)、肩关节(L)、肘关节(U)、摆腕(B)、旋腕(T)、摆腕减速电机(1)、旋腕减速电机(2)、腰座(3)、肩关节减速电机(4)和肘关节减速电机(5)，其特征是所述的腰关节传动机构安装在腰座(3)内，摆腕减速电机(1)、旋腕减速电机(2)、肩关节减速电机(4)和肘关节减速电机(5)均位于肩关节的下后方，摆腕减速电机(1)、旋腕减速电机(2)、肩关节减速电机(4)和肘关节减速电机(5)通过各自的传动机构与摆腕(B)、旋腕(T)、肩关节(L)和肘关节(U)相连。

2.根据权利要求1所述的集中后置传动多关节机器人，其特征是所述的肩关节传动机构为L轴齿轮(12)，肩关节减速电机(4)的输出齿轮与L轴齿轮(12)啮合带动肩关节旋转。

3.根据权利要求1所述的集中后置传动多关节机器人，其特征是所述的肘关节传动机构包括U轴齿轮(14)、齿形带轮(16)、带轮(8)和法兰轴套(9)，所述的肘关节减速电机(5)的输出齿轮与U轴齿轮(14)啮合，齿形带轮(16)套装在U轴齿轮(14)的轴部，齿形带轮(16)通过同步齿形带与带轮(8)连接传动，带轮(8)套装在法兰轴套(9)上驱动肘关节旋转。

4.根据权利要求1所述的集中后置传动多关节机器人，其特征是所述的摆腕传动机构包括第一空套双联齿形带轮(10)和第二空套双联齿形带轮(11)，所述的摆腕减速电机(1)的输出齿形带轮通过同步齿形带与第二空套双联齿形带轮(11)连接传动，第二空套双联齿形带轮(11)通过同步齿形带与第一空套双联齿形带轮(10)连接传动，第一空套双联齿形带轮(10)通过同步齿形带与腕部(7)内部的摆腕端相连。

5.根据权利要求1所述的集中后置传动多关节机器人，其特征是所述的旋腕传动机构包括第三空套双联齿形带轮(15)和第四空套双联齿形带轮(17)，所述的旋腕减速电机(2)的输出齿形带轮通过同步齿形带与第三空套双联齿形带轮(15)连接传动，第三空套双联齿形带轮(15)通过同步齿形带与第四空套双联齿形带轮(17)连接传动，第四空套双联齿形带轮(17)通过同步齿形带与腕部(7)内部的旋腕端相连。

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