CN205380675U - 多自由度机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工业机器人领域，特别涉及多自由度机器人，包括架设于工作台上的龙门架、X轴平移机构、Y轴平移机构；其中，X轴平移机构安装于龙门架的横梁，Y轴平移机构为安装于工作台上的移动平台；多自由度机器人还包括安装于X轴平移机构的Z轴机器手，该Z轴机器手包括沿Z轴平移的Z轴平移机构和绕Z轴旋转的Z轴旋转机构。该多自由度机器人结构紧凑，布局合理；且龙门架不易变形，使得机器人具有较好的刚度；另外X轴平移机构和Y轴平移机构分别安装在龙门架和工作平台上，避免了误差的累积，使得机器人的工作端的位置误差较小。综上，该多自由度机器人具有多自由度、结构简单、紧凑、定位精度高的优点。

Description

多自由度机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，特别涉及多自由度机器人。

背景技术

随着现代科学技术的发展，对机械产品设计提出了更高的要求，高速度、高精度、高灵活度、轻质量及低能耗等成为现代机械设备的发展趋势，多自由度机器人具有定位精确、效率高及灵活度高等优点，具有重要的研究意义。当前的多自由度机器人多是具有多个机器臂，各个机械臂与机械臂的连接处设有驱动单元，多个驱动单元同时协调运动，使机械臂能完成复杂的三维动作。

但上述的多自由度机器人存在以下问题：由于存在较多的机械臂，因此结构不紧凑，而且机械臂较长，刚性不足，容易发生形变从而影响了精度；各个驱动单元安装在各个机械手的端部，当机械臂存在制造误差、或传动部件存在制造误差时，会累积误差，使得机器人的工作端的位置误差较大；上述问题不利于多自由度机器人在工业上的推广。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构紧凑，定位精度高的多自由度机器人。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

多自由度机器人，包括架设于工作台上的龙门架，和X轴平移机构、Y轴平移机构，X轴平移机构安装于龙门架的横梁，Y轴平移机构为安装于工作台上的移动平台；所述多自由度机器人还包括安装于所述X轴平移机构的Z轴机器手，该Z轴机器手包括沿Z轴平移的Z轴平移机构和绕Z轴旋转的Z轴旋转机构。

其中，X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构相互间两两垂直设置。

其中，Z轴机器手包括第一电机、第二电机、位置固定并与第一电机传动连接的第一齿轮、位置固定并与第二电机传动连接的第二齿轮、穿过第一齿轮和第二齿轮的滑槽丝杆；滑槽丝杆设置有外螺纹和滑槽，第一齿轮的内孔设置有内螺纹，第二齿轮的内孔设置有滑键；内螺纹与外螺纹配合构成Z轴平移机构，滑键与滑槽配合构成Z轴旋转机构。

其中，第一电机连接有第一减速器，第一减速器与第一齿轮通过第一齿轮皮带传动连接。

其中，第二电机连接有第二减速器，第二减速器与第二齿轮通过第二齿轮皮带传动连接。

其中，滑槽丝杆设置有中空孔。

其中，X轴平移机构为直线电机。

其中，移动平台通过直线电机安装于工作台。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型的多自由度机器人，其具有X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构和Z轴旋转机构，该四个运动机构可提供四个方向上的运动。该多自由度机器人结构紧凑，布局合理；且龙门架不易变形，使得机器人具有较好的刚度；另外X轴平移机构和Y轴平移机构分别安装在龙门架和工作平台上，避免了误差的累积，使得机器人的工作端的位置误差较小。综上，该多自由度机器人具有多自由度、结构简单、紧凑、定位精度高的优点。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制，在附图中：

图1是本实用新型的多自由度机器人的整体结构示意图。

图2是滑槽丝杆与第一齿轮、第二齿轮配合时的结构示意图。

图3是滑槽丝杆的结构示意图。

图4是滑槽丝杆与第二齿轮配合时的剖切示意图。

图5是二轴机器人的内部结构示意图。

附图标记包括：

1——龙门架；

2——X轴平移机构；

3——Y轴平移机构；

4——Z轴机器手、41——滑槽丝杆、411——外螺纹、412——滑槽、413——中空孔、42——第一齿轮、43——第二齿轮、431——滑键、44——第一电机、45——第二电机、46——第一减速器、47——第二减速器、48——第一齿轮皮带、49——第二齿轮皮带；

5——工作台。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型的多自由度机器人，如图1所示，包括架设于工作台5上的龙门架1、安装于龙门架1的横梁的X轴平移机构2，安装于工作台5上的移动平台（即Y轴平移机构3），移动平台安装于龙门架的正下方；还包括安装于X轴平移机构2的Z轴机器手4，该Z轴机器手4包括沿Z轴平移的Z轴平移机构和绕Z轴旋转的Z轴旋转机构。其中，X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构相互间两两垂直设置。龙门架1架设在工作台5上，三个轴向平移机构实现了三维的平移，而Z轴旋转机构增加了一个绕Z轴的旋转自由度。具体地，如图2至图5所示，Z轴机器手4包括第一电机44、第二电机45、位置固定被第一电机44带动的第一齿轮42、位置固定被第二电机45带动的第二齿轮43、穿过第一齿轮42和第二齿轮43的滑槽丝杆41；滑槽丝杆41设置有外螺纹411和滑槽412，第一齿轮42的内孔设置有内螺纹，第二齿轮43的内孔设置有滑键431；内外螺纹配合构成Z轴平移机构，滑键431与滑槽412配合构成Z轴旋转机构。在本实施例中，第一齿轮42的上下两侧各设置有轴承座，轴承座和第一齿轮42间设置有止推轴承（附图中未画出），第一齿轮42夹在两个止推轴承间，使第一齿轮42的位置固定且可绕其自身中轴线转动；第二齿轮也通过同样的方式固定。该Z轴机器手实现沿Z轴平移的工作原理如下：第一齿轮42转动，而第二齿轮43不转动，因为第二齿轮43不转动，滑槽丝杆41的滑槽412与第二齿轮43的滑键431配合，使得滑槽丝杆41只能沿其自身的轴向方向滑动，此时第一齿轮42转动，由于内外螺纹的作用，滑槽丝杆41将进行沿Z轴的直线运动。该Z轴机器手实现绕Z轴旋转的工作原理如下：第一齿轮42和第二齿轮43同时同向同速转动，第二齿轮43转动时其滑键431将带动滑槽丝杆41同时绕Z轴旋转；而第一齿轮42也同时同向同速转动，是为了防止滑槽丝杆41转动时如果第一齿轮42不转动或转动速度、方向不一，便会使滑槽丝杆41与第一齿轮42产生相对转动，从而使滑槽丝杆41沿Z轴方向发生不必要的运动。该多自由度机器人的四个移动机构可提供四个方向上的运动。龙门架不易变形，因此机器人具有较好的刚度。而三个平移机构各自控制一个方向上的平移运动，当一个平移机构存在误差时，其对另外两个平移机构的影响也不会很大，减少了误差的累计，使得机器人工作端的位置误差较小。另外，该多自由度机器人通过各个运动机构的运动或静止，相互配合，还可实现一轴、两轴、三轴的运动，适应不同的生产需求。综上，该多自由度机器人具有多自由度、结构简单、紧凑、定位精度高的优点。

在本实施例中，第一电机44连接有第一减速器46，第一减速器46与第一齿轮42通过第一齿轮皮带48传动连接；第二电机45连接有第二减速器47，第二减速器47与第二齿轮43通过第二齿轮皮带49传动连接。使用减速器传动可提高运动精度。

在本实施例中，滑槽丝杆41设置有中空孔413，滑槽丝杆41上可安装各类加工刀具或机器抓手，而为机器抓手提供电源的电线、传输信号的数据线等均可穿过该中空孔413连通到机器抓手，达到隐藏线路的目的。

在本实施例中，如图1所示，X轴平移机构2为直线电机，Y轴平移机构3为安装于工作台5上的移动平台。使用直线电机运动精度高，结构紧凑，并可实现短行程高频高速运动，为本多自由度机器人的高精度运动提供保障。产品固定在移动平台上，移动平台的运动通过直线电机提供，运动精度高。

综上，该多自由度机器人具有多自由度、结构简单、紧凑、定位精度高的优点，有利于在工业上的推广应用。

最后应说明的是：以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.多自由度机器人，包括架设于工作台上的龙门架，和X轴平移机构、Y轴平移机构，其特征在于：所述X轴平移机构安装于所述龙门架的横梁，所述Y轴平移机构为安装于所述工作台上的移动平台；所述多自由度机器人还包括安装于所述X轴平移机构的Z轴机器手，该Z轴机器手包括沿Z轴平移的Z轴平移机构和绕Z轴旋转的Z轴旋转机构。

2.根据权利要求1所述的多自由度机器人，其特征在于：所述X轴平移机构、Y轴平移机构、Z轴平移机构相互间两两垂直设置。

3.根据权利要求2所述的多自由度机器人，其特征在于：所述Z轴机器手包括第一电机、第二电机、位置固定并与第一电机传动连接的第一齿轮、位置固定并与第二电机传动连接的第二齿轮、穿过第一齿轮和第二齿轮的滑槽丝杆；所述滑槽丝杆设置有外螺纹和滑槽，第一齿轮的内孔设置有内螺纹，第二齿轮的内孔设置有滑键；所述内螺纹与所述外螺纹配合构成所述Z轴平移机构，所述滑键与所述滑槽配合构成所述Z轴旋转机构。

4.根据权利要求3所述的多自由度机器人，其特征在于：所述第一电机连接有第一减速器，第一减速器与第一齿轮通过第一齿轮皮带传动连接。

5.根据权利要求4所述的多自由度机器人，其特征在于：所述第二电机连接有第二减速器，第二减速器与第二齿轮通过第二齿轮皮带传动连接。

6.根据权利要求3所述的多自由度机器人，其特征在于：所述滑槽丝杆设置有中空孔。

7.根据权利要求1所述的多自由度机器人，其特征在于：所述X轴平移机构为直线电机。

8.根据权利要求1所述的多自由度机器人，其特征在于：所述移动平台通过直线电机安装于所述工作台。