CN205889181U - 机器人前端臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机器人前端臂，包括臂体、与肘部连接的减速机一、与末端执行部件连接的减速机二和运动杆件；所述臂体一端与减速机一连接，另一端通过运动杆件与减速机二连接；所述减速机一和减速机二为中空结构的减速机，末端执行部件的线管从减速机一的中空结构伸入减速机二的中空结构后，与末端执行部件连接。本实用新型机器人前端臂可解决末端执行部件的线管产生缠绕前端臂的问题，从而使得前端臂的运动空间不受限制，大大增大前端臂的运动自由度。本实用新型机器人前端臂体积小和灵活性高。

Description

机器人前端臂

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种机器人前端臂。

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，其作为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。机器人可以接受人类指挥，同时也可以按照预先编译程序运行，在多个行业领域内广泛运用着。

其中，机器人的前端臂相当于人的小臂，是工作的主要执行部件，其作用是用来支撑腕部和肘部，并带动它们一起在空间运动，从而带动手臂按一定轨迹运动。现有机器人末端执行部件的线管会从肘部延伸外置于前臂端，与安装在腕部的末端执行部件连接，由于前端臂分别与肘部位置和腕部位置连接的减速机转动轴线的问题，以及线管不在减速机旋转中心的问题，导致前端臂工作转动时，以及与腕部连接的末端执行部件工作转动时，末端执行部件的线管会缠绕前端臂，从而限制前端臂的运动空间，减小前端臂的运动自由度。

同时，当与腕部连接的末端执行部件的运动轨迹是绕前端臂的中心轴摆动时，由于驱动摆动的减速机的输入轴会与前端臂垂直设置，导致设置在前端臂内驱动摆动运动的电机也会沿前端臂的宽度方向设置，使得前端臂的宽度方向增大，从而造成前端臂体积过于庞大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种机器人前端臂；该机器人前端臂可解决末端执行部件的线管产生缠绕前端臂的问题，从而使得前端臂的运动空间不受限制，大大增大前端臂的运动自由度。更进一步的目的在于，提供一种体积小和灵活性高的机器人前端臂。

为了达到上述目的，本实用新型通过下述技术方案予以实现：一种机器人前端臂，用于连接机器人的肘部和末端执行部件，并将末端执行部件的线管引伸至末端执行部件；其特征在于：包括臂体、与肘部连接的减速机一、与末端执行部件连接的减速机二和运动杆件；所述臂体一端与减速机一连接，另一端通过运动杆件与减速机二连接；所述减速机一和减速机二为中空结构的减速机，末端执行部件的线管从减速机一的中空结构伸入减速机二的中空结构后，与末端执行部件连接。

在上述方案中，末端执行部件的线管是穿过减速机一和减速机二的中空结构来实现与末端执行部件连接的，因此在机器人前端臂工作转动时，减速机一和减速机二工作过程中，穿设在中空结构的末端执行部件的线管不受影响，也不会产生缠绕前端臂的现象，所以，该结构使得机器人前端臂可解决末端执行部件的线管产生缠绕前端臂的问题，从而使得前端臂的运动空间不受限制，大大增大前端臂的运动自由度。

所述减速机一的中心轴与减速机二的中心轴在同一轴线上。该设计使得末端执行部件的线管与前端臂臂体为平行状态，进一步增大前端臂的运动自由度。

所述运动杆件绕臂体的中心轴摆动；所述臂体设置有容纳腔体，容纳腔体内设置有用于驱动运动杆件摆动的驱动机构；

所述驱动机构包括传动装置和与运动杆连接的减速机三；所述传动装置的输出端通过皮带一与减速机三的输入轴连接，实现传动装置与减速机三传动连接。

所述传动装置包括底座、设置在底座上的电机、通过转轴一与电机连接的皮带轮一、过渡机构、与减速机三传动连接的输出机构和皮带二；

所述电机沿臂体长度方向设置；所述过渡机构位于皮带轮一上方，并沿臂体宽度方向设置；所述输出机构设置有皮带轮二，输出机构设置在底座上并位于电机的后部，并沿臂体高度方向设置；所述皮带轮一通过皮带二与皮带轮二连接，所述过渡机构承托皮带二，实现将电机的动力传动作为输出机构的动力。

在机器人结构中，与腕部连接的末端执行部件的运动轨迹是绕前端臂的中心轴摆动时，由于运动杆件的传动装置减速机三的输入轴会与前端臂垂直设置，导致设置在前端臂内驱动运动杆件摆动的电机也会沿前端臂的宽度方向设置，使得前端臂的宽度方向增大，从而造成前端臂体积过于庞大。在上述方案中，电机是沿臂体长度方向设置的，由于与皮带轮一连接的电机、过渡机构和设置有皮带轮二的输出机构在空间上两两相互垂直，而且，通过过渡机构承托皮带轮一与皮带轮二连接的皮带二，使得本实用新型的传动装置可将电机的动力90°转向传动作为输出机构的动力，便于输出机构驱动与前端臂臂体垂直的减速机三的输入轴转动，从而不仅可实现末端执行部件通过减速机三绕前端臂中心轴摆动，而且可大大缩小前端臂的体积。

所述过渡机构包括设置在底座上的基座一、沿臂体宽度方向架设在基座一上的转轴二、过渡轮一和过渡轮二；所述过渡轮一和过渡轮二均可转动地设置在转轴二上；皮带轮一位于过渡轮一与过渡轮二相对处的下方。该设计使得皮带轮一上传输方向相反的皮带二均匀承托在过渡轮一与过渡轮二上，提高动力的传动效果。

所述皮带轮一上传输方向相反的皮带二以扭曲的方式分别承托在过渡轮一和过渡轮二上；

所述过渡机构承托皮带二，实现将电机的动力传动作为输出机构的动力是指：所述过渡轮一和过渡轮二分别承托相反传输方向的皮带二，工作时，过渡轮一和过渡轮二相互反向运动，实现将电机的动力通过皮带轮一传动到皮带轮二，作为输出机构的动力。由于动力是从臂体长度方向传动到臂体高度方向，因此皮带二需以扭曲的形式托在过渡轮一和过渡轮二上才可实现动力的转向传动。本实用新型的过渡机构为无动力机构，不仅可作为皮带二的承托部件，也可作为皮带二传动的中间部件。传输方向相反的皮带二分别承托在过渡轮一和过渡轮二上，使得过渡轮一和过渡轮二相互反向转动，从而使得将电机的动力90°转向传动作为输出机构的动力。

所述输出机构包括设置在底座上的基座二、位于电机后部并沿臂体高度方向设置的转轴三、皮带轮二和用于与减速机三传动连接的输出轮；所述皮带轮二可转动地设置在转轴三上；所述输出轮可转动地设置在转轴三上，与皮带轮二同轴连接。本实用新型的输出轮可通过皮带一与减速机三的输入轴连接，来达到将电机的动力传动至减速机三的效果，从而实现末端执行部件通过减速机三绕前端臂的中心轴摆动。

所述基座二与底座可调节连接；所述底座设置有固定孔；所述基座二沿其宽度方向开设有至少一条通槽，用于提供基座二的固定空间；

通槽开设的位置与固定孔的位置保持相对，并通过固定件穿过通槽与固定孔连接，实现基座二与底座可调节连接。

本实用新型的基座二与底座可调节连接则可根据实际情况调节基座二与基座一的距离，从而调节皮带二的松紧度，以保证动力的传动质量和精度。若皮带二太紧容易导致断裂，若皮带二太松则传动精度无法达到，并容易磨损也会容易断裂，因此可通过调节基座二与基座一的距离来调节皮带二的松紧度。

所述皮带轮一的直径d＜皮带轮二的直径D。由于皮带轮一与皮带轮二通过皮带二连接，因此，该设计在电机的动力传送到输出机构时可达到减速的效果，从而可改善输出扭矩力和负载力。

所述输出轮的直径h＜减速机三的输入轴的轴径H。由于输出轮与减速机三的输入轴通过皮带一连接，因此，该设计在输出机构的动力传送到减速机三时可达到减速的效果，从而进一步改善输出扭矩力和负载力。本实用新型的动力依次从电机、输出机构和减速机三传送过程中，不仅可实现动力90°转向传动，而且该过程有二次减速的作用来带动减速机三工作，因此改前端臂具有可改善输出扭矩力和负载力的功能。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点与有益效果：

1、本实用新型机器人前端臂可解决末端执行部件的线管产生缠绕前端臂的问题，从而使得前端臂的运动空间不受限制，大大增大前端臂的运动自由度。

2、本实用新型机器人前端臂体积小和灵活性高。

3、本实用新型机器人前端臂具有改善输出扭矩力和负载力的功能。

附图说明

图1是本实用新型机器人前端臂示意图一(运动杆件为未摆动状态)；

图2是本实用新型机器人前端臂示意图二(运动杆件为摆动状态)；

图3是本实用新型机器人前端臂内部示意图；

图4是本实用新型机器人前端臂截面示意图；

图5是本实用新型机器人前端臂中传动装置的结构示意图；

其中，1为底座、2为电机、3为皮带轮一、4为皮带二、5为皮带轮二、6为基座一、7为转轴二、8为过渡轮一、9为过渡轮二、10为基座二、11为输出轮、12为皮带一、13为通槽、15为臂体、16为减速机三、17为减速机一、18为减速机二、19为线管、20为运动杆件、21为输入轴。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细的描述。

实施例

如图1至5所示，本实用新型机器人前端臂，是用于连接机器人的肘部和末端执行部件，并将末端执行部件的线管19引伸至末端执行部件。该前端臂包括臂体15、与肘部连接的减速机一17、与末端执行部件连接的减速机二18和运动杆件20，其中，臂体15一端与减速机一17连接，另一端通过运动杆件20与减速机二18连接。减速机一17和减速机二18为中空结构的减速机，末端执行部件的线管19从减速机一17的中空结构伸入减速机二18的中空结构后，与末端执行部件连接。

更具体地说，减速机一17的中心轴与减速机二18的中心轴在同一轴线上，即减速机二18的圆心以减速机一17的圆心为基准，同轴度或同心度达到0.002毫米。

本实用新型的运动杆件20绕臂体15的中心轴摆动，臂体15设置有容纳腔体，容纳腔体内设置有用于驱动运动杆20摆动的驱动机构。该驱动机构包括传动装置和与运动杆件20连接的减速机三16，其中，传动装置的输出端通过皮带一12与减速机三16的输入轴21连接，实现传动装置与减速机三15传动连接。

本实用新型传动装置包括设置在臂体15内的底座1、设置在底座1上的电机2、通过转轴一与电机2连接的皮带轮一3、过渡机构、与减速机三16传动连接的输出机构和皮带二4。其中，电机2沿臂体15长度方向设置；过渡机构位于皮带轮一3上方，并沿臂体15宽度方向设置；而输出机构设置有皮带轮二5，输出机构设置在底座1上并位于电机2的后部，并沿臂体15高度方向设置。本实用新型皮带轮一3通过皮带二4与皮带轮二5连接，过渡机构承托皮带二4，实现将电机2的动力传动作为输出机构的动力。

本实用新型的过渡机构包括设置在底座1上的基座一6、沿臂体15宽度方向架设在基座一6上的转轴二7、过渡轮一8和过渡轮二9，该过渡轮一8和过渡轮二9均通过轴承可转动地设置在转轴二7上。而皮带轮一3位于过渡轮一8与过渡轮二9相对处的下方，皮带轮一3上传输方向相反的皮带二4以扭曲的方式分别承托在过渡轮一8和过渡轮二9上。具体地说，过渡轮一8和过渡轮二9分别承托相反传输方向的皮带二4，工作时，过渡轮一8和过渡轮二9相互反向运动，实现将电机2的动力通过皮带轮一3传动到皮带轮二5，作为输出机构的动力。

本实用新型输出机构包括设置在底座1上的基座二10、位于电机2后部并沿臂体15高度方向设置的转轴三、皮带轮二5和用于与减速机三16传动连接的输出轮11，其中，皮带轮二5可转动地设置在转轴三上，输出轮11可转动地设置在转轴三上，与皮带轮二5同轴连接。本实用新型可的输出轮11可通过皮带一12与减速机三16的输入轴21连接，来达到将电机2的动力传动至减速机三16的效果，从而实现末端执行部件通过减速机三16绕臂体15的中心轴摆动。

本实用新型的基座二10与底座1可调节连接，具体结构为：底座1设置有固定孔，基座二10沿其宽度方向开设有至少一条通槽13，用于提供基座二10的固定空间。基座二10与底座1可调节连接是指：通槽13开设的位置与固定孔的位置保持相对，并通过固定件(未图示)穿过通槽13与固定孔连接，实现基座二10与底座1可调节连接。本实用新型的基座二10与底座1可调节连接则可根据实际情况调节基座二10与基座一6的距离，从而调节皮带二4的松紧度，以保证动力的传动质量和精度。

本实用新型的皮带轮一3的直径d＜皮带轮二5的直径D，输出轮11的直径h＜减速机三16的输入轴21的轴径H。本实用新型的动力依次从电机2、输出机构和减速机三16传送过程中，不仅可实现动力90°转向传动，而且该过程有二次减速的作用来带动减速机三16工作，因此改前端臂具有可改善输出扭矩力和负载力的功能。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机器人前端臂，用于连接机器人的肘部和末端执行部件，并将末端执行部件的线管引伸至末端执行部件；其特征在于：包括臂体、与肘部连接的减速机一、与末端执行部件连接的减速机二和运动杆件；所述臂体一端与减速机一连接，另一端通过运动杆件与减速机二连接；所述减速机一和减速机二为中空结构的减速机，末端执行部件的线管从减速机一的中空结构伸入减速机二的中空结构后，与末端执行部件连接。

2.根据权利要求1所述的机器人前端臂，其特征在于：所述减速机一的中心轴与减速机二的中心轴在同一轴线上。

3.根据权利要求1所述的机器人前端臂，其特征在于：所述运动杆件绕臂体的中心轴摆动；所述臂体设置有容纳腔体，容纳腔体内设置有用于驱动运动杆摆动的驱动机构；

所述驱动机构包括传动装置和与运动杆件连接的减速机三；所述传动装置的输出端通过皮带一与减速机三的输入轴连接，实现传动装置与减速机三传动连接。

4.根据权利要求3所述的机器人前端臂，其特征在于：所述传动装置包括底座、设置在底座上的电机、通过转轴一与电机连接的皮带轮一、过渡机构、与减速机三传动连接的输出机构和皮带二；

所述电机沿臂体长度方向设置；所述过渡机构位于皮带轮一上方，并沿臂体宽度方向设置；所述输出机构设置有皮带轮二，输出机构设置在底座上并位于电机的后部，并沿臂体高度方向设置；所述皮带轮一通过皮带二与皮带轮二连接，所述过渡机构承托皮带二，实现将电机的动力传动作为输出机构的动力。

5.根据权利要求4所述的机器人前端臂，其特征在于：所述过渡机构包括设置在底座上的基座一、沿臂体宽度方向架设在基座一上的转轴二、过渡轮一和过渡轮二；所述过渡轮一和过渡轮二均可转动地设置在转轴二上；皮带轮一位于过渡轮一与过渡轮二相对处的下方。

6.根据权利要求5所述的机器人前端臂，其特征在于：所述皮带轮一上传输方向相反的皮带二以扭曲的方式分别承托在过渡轮一和过渡轮二上；

所述过渡机构承托皮带二，实现将电机的动力传动作为输出机构的动力是指：所述过渡轮一和过渡轮二分别承托相反传输方向的皮带二，工作时，过渡轮一和过渡轮二相互反向运动，实现将电机的动力通过皮带轮一传动到皮带轮二，作为输出机构的动力。

7.根据权利要求4所述的机器人前端臂，其特征在于：所述输出机构包括设置在底座上的基座二、位于电机后部并沿臂体高度方向设置的转轴三、皮带轮二和用于与减速机三传动连接的输出轮；所述皮带轮二可转动地设置在转轴三上；所述输出轮可转动地设置在转轴三上，与皮带轮二同轴连接。

8.根据权利要求7所述的机器人前端臂，其特征在于：所述基座二与底座可调节连接；所述底座设置有固定孔；所述基座二沿其宽度方向开设有至少一条通槽，用于提供基座二的固定空间；

通槽开设的位置与固定孔的位置保持相对，并通过固定件穿过通槽与固定孔连接，实现基座二与底座可调节连接。

9.根据权利要求4所述的机器人前端臂，其特征在于：所述皮带轮一的直径d＜皮带轮二的直径D。

10.根据权利要求7所述的机器人前端臂，其特征在于：所述输出轮的直径h＜减速机三的输入轴的轴径H。