CN207127889U - 机器人 - Google Patents

Abstract

机器人，属于机器人技术领域。本实用新型在实现机器人空间运动的灵活性、结构紧凑性的优点。本实用新型具有五个自由度，底座的上端与转座铰接，转座的上端两侧分别与大臂和摇杆铰接，大臂的上端与小臂铰接，摇杆的另一端与拉杆的下端铰接，拉杆的上端与小臂铰接；小臂支架上设有移动回转组件，移动回转组件与旋转运动‑直线运动转换机构联接，旋转运动‑直线运动转换机构与移动驱动电机铰接，移动回转组件通过导向轮在导轨上做往复直线运动，移动回转组件转子组件通过回转驱动电机做回转运动，移动回转组件转子组件前端固定有夹爪气缸，工具座固定在夹爪气缸的前端，工具座上还设有夹爪，夹爪与夹爪气缸铰接。本实用新型用于代替人类作业。

Description

机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编辑的程序，也可以根据以人工智能技术指定的原则纲领行动，随着我国经济的持续发展和科学技术的突飞猛进，使得机器人在码垛、涂胶、点焊、喷涂、搬运、测量等行业有着相当广泛的应用。

目前自动化生产场景使用的串联或者并联机器人，作为搬运，焊接，喷涂，装配等使用，但在一些需要提供较大冲击力，并且在该作用力方向需要有较高的往复直线运动速度，同时可进行回转运动，此外还可以使用一些针对特殊工艺设计的工具，对此类复杂工艺的生产现场，目前尚没有合适的机器人可用。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述技术问题，进而提供机器人。

本实用新型的技术方案：

机器人，它具有五个自由度，包括底座、转座、大臂、小臂、拉杆和摇杆；底座把机器人整体固定在固定式或可移动式平台上，底座的上端与转座铰接，转座相对于底座可做回转运动，转座的上端两侧分别与大臂和摇杆铰接，大臂的上端与小臂铰接，摇杆的另一端与拉杆的下端铰接，拉杆伸出端安装有配重板，拉杆的上端与小臂铰接，大臂相对于底座可做前后运动，小臂相对于底座可做上下俯仰运动；

所述的小臂包括移动驱动电机、回转驱动电机、移动回转组件、导向轮、移动回转组件转子组件、夹爪气缸、旋转运动-直线运动转换机构、夹爪、工具座、导轨和小臂支架，所述移动驱动电机固定在小臂支架后端侧面，小臂支架上设有移动回转组件，移动回转组件的两侧与旋转运动-直线运动转换机构联接，旋转运动-直线运动转换机构与移动驱动电机铰接，小臂支架上设有导轨，导轨为两条且平行布置，移动回转组件的下端四个底角处均设有导向轮，移动回转组件通过导向轮在导轨上做往复直线运动，回转驱动电机与移动回转组件并列上下布置，移动回转组件的转子组件通过回转驱动电机做±180°回转运动，移动回转组件转子组件的前端固定有夹爪气缸，工具座固定在夹爪气缸的缸体前端，工具座的前端内部为外喇叭口形锥孔结构，工具座上还设有夹爪，夹爪的后端与夹爪气缸的杠杆铰接。

优选的：所述的旋转运动-直线运动转换机构包括链条和链轮，链条为两条平行布置，链条的前端通过前部链轮轴安装在小臂支架上，链条的后端通过后部链轮轴安装在小臂支架上，两条链条布置在小臂支架外侧，后部链轮轴上安装有主动链轮Ⅰ，前部链轮轴上安装有从动链轮Ⅰ，移动驱动电机通过减速机与主动链轮Ⅰ连接。

优选的：所述的回转驱动电机与移动回转组件上下并列布置，回转驱动电机与移动回转组件的轴线平行，回转驱动电机通过减速机安装在安装架上，安装架安装在移动回转组件上，减速机的输出端安装有主动链轮Ⅱ，移动回转组件的转子组件的输出端安装有传动链轮Ⅱ，主动链轮Ⅱ通过链传动带动传动链轮Ⅱ及移动回转组件的转子组件做±180°回转运动。

优选的：所述的移动回转组件的上端面安装有调整螺栓安装座，调整螺栓安装座上安装有调整螺栓，所述的调整螺栓顶靠在安装架上。

优选的：所述的移动回转组件转子组件采用两端支撑方式，转子组件的轴承室为可拆卸结构，所述的移动回转组件转子组件的轴承室的两侧分别安装有轴承室套，所述的轴承室套通过螺栓固定安装在轴承室两侧，轴承室套内安装有支撑轴承，移动回转组件转子组件的转动轴设置在轴承室内并通过轴承室套内的支撑轴承支撑安装。

优选的：所述的移动回转组件每个底角处的导向轮分为上下两部分，上部的导向轮与导轨的上面贴合，下部的导向轮与小臂支架的下端面贴合。

本实用新型具有以下有益效果：本实用新型具有五个自由度，转座相对于底座可做回转运动,大臂相对于底座可做前后运动，小臂相对于底座可做上下俯仰运动，移动回转组件转子、工具座及夹爪气缸可沿小臂轴线方向做±180°回转运动，通过控制回转驱动电机可控制移动回转组件的输出转矩，其转矩大小参见表1；旋转运动-直线运动转换机构将移动驱动电机的旋转运动最终转化为移动回转组件的直线运动，可以控制移动驱动电机的速度和转矩从而控制移动回转组件的直线运动速度和在运动方向的冲击力，在需要冲击力的时候移动回转组件高速运动，通过驱动电机提供的转矩和移动回转组件本身的惯性力在运动方向上提供一个需要的冲击力。实现了机器人空间运动的灵活性，结构紧凑性的优点，同时在指定的某一轴运动方向上又具有较高的直线运动速度并可同时实现回转运动，此外还能够提供较高的冲击力，参见表2。

表1：机器人输出转矩表

	电机转速rpm	电机转矩(Nm)	输出转矩(Nm)
				额定转速	1500	8.34	292
最高转速	3000	4.74	167
				瞬时最大转矩	—	20.85	730

表2：机器人冲击力数据表

电机转速rpm	冲击力(kgf)
		900	2298.1
1100	2626.4
		1300	2954.7

附图说明

图1是本实用新型的整体结构立体图；

图2是小臂的立体图；

图3是移动回转组件立体图

图4是移动回转组件局部主剖视图；

图5是小臂前部链条传动示意图；

图6是小臂后部链条传动示意图；

图7是导向轮在移动回转组件的下端底角处的布置图，

图8是轴承室剖视图。

图中1-底座，2-转座，3-大臂，4-小臂，5-拉杆，6-摇杆，7-配重板，8-移动驱动电机，9-回转驱动电机，10-移动回转组件，11-导向轮，12-移动回转组件转子组件，13-夹爪气缸，14-旋转运动-直线运动转换机构，15-夹爪，16-工具座，17-导轨，18-小臂支架，19-减速机，20-安装架，21-主动链轮Ⅱ，22-传动链轮Ⅱ，23-轴承室，24-调整螺栓，25-前部链轮轴，26-后部链轮轴，27-主动链轮Ⅰ，28-从动链轮Ⅰ，29-轴承室套，30-调整螺栓安装座。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实 施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

具体实施方式一：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的机器人，它具有五个自由度，包括底座1、转座2、大臂3、小臂4、拉杆5和摇杆6；底座1把机器人整体固定在固定式或可移动式平台上，底座1的上端与转座2铰接，转座2相对于底座1可做回转运动，转座2的上端两侧分别与大臂3和摇杆6铰接，大臂3的上端与小臂4铰接，摇杆6的另一端与拉杆5的下端铰接，拉杆伸出端安装有配重板7，拉杆5的上端与小臂4铰接，大臂3相对于底座1可做前后运动，小臂4相对于底座1可做上下俯仰运动；

所述的小臂4包括移动驱动电机8、回转驱动电机9、移动回转组件10、导向轮11、移动回转组件转子组件12、夹爪气缸13、旋转运动-直线运动转换机构14、夹爪15、工具座16、导轨17和小臂支架18，所述移动驱动电机8固定在小臂支架18后端侧面，小臂支架上设有移动回转组件10，移动回转组件10的两侧与旋转运动-直线运动转换机构14联接，旋转运动-直线运动转换机构14与移动驱动电机8铰接，小臂支架18上设有导轨17，导轨17为两条且平行布置，移动回转组件10的下端四个底角处均设有导向轮11，移动回转组件10通过导向轮11在导轨17上做往复直线运动，回转驱动电机9与移动回转组件10并列上下布置，移动回转组件转子组件12通过回转驱动电机9做±180°回转运动，移动回转组件转子组件12的前端固定有夹爪气缸13，工具座16固定在夹爪气缸13的缸体前端，工具座16的前端内部为外喇叭口形锥孔结构，工具座16上还设有夹爪15，夹爪15的后端与夹爪气缸13的杠杆铰接。如此设置，此种将驱动电机8固定在小臂支架18后端侧面的布置方式，其驱动电机8的输出端输出的动力直接作用于旋转运动-直线运动转换机构14，这种方式在提高传动效率的同时也大大提高了移动回转组件10所提供的最大冲击力，同时移动回转组件10上端并列布置有回转驱动电机9，回转驱动电机9驱动移动回转组件的转子组件12转动，使得安装在移动回转组件的转子组件12前端的夹爪气缸13轴向转动，这样在驱动电机8和回转驱动电机9的作用下，机器人在运动方向的冲击包括移动回转组件本身的惯性力和移动回转组件本身的转动力，这种方式达到 的冲击效率更高。

本实用新型的导轨17为两条且平行布置，可以承受更加复杂的受力情况，工具座16固定在夹爪气缸13的缸体前端，此种气缸前置的布置方式易于布线，且线缆与移动回转组件随动，整个结构简单有效。

具体实施方式二：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的机器人所述的旋转运动-直线运动转换机构14包括链条和链轮，链条为两条平行布置，链条的前端通过前部链轮轴25安装在小臂支架18上，链条的后端通过后部链轮轴26安装在小臂支架18上，两条链条布置在小臂支架18外侧，后部链轮轴26上安装有主动链轮Ⅰ27，前部链轮轴25上安装有从动链轮Ⅰ28，移动驱动电机8通过减速机19与主动链轮Ⅰ27连接。如此设置，此布置方式使小臂的整体结构更加紧凑，移动驱动电机8的旋转运动最终转化为移动回转组件10的往复直线运动，可以控制移动驱动电机8的速度和转矩从而控制移动回转组件10的直线运动速度和在直线运动方向的冲击力，在需要冲击力的时候移动回转组件10高速运动，通过移动驱动电机8提供的转矩和移动组件本身的惯性力在运动方向上提供一个需要的冲击力。

具体实施方式三：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的机器人所述的回转驱动电机9与移动回转组件10上下并列布置，回转驱动电机9与移动回转组件10的轴线平行，回转驱动电机9通过减速机19安装在安装架20上，安装架20安装在移动回转组件10上，减速机19的输出端安装有主动链轮Ⅱ21，移动回转组件转子组件12的输出端安装有传动链轮Ⅱ22，主动链轮Ⅱ21通过链传动带动传动链轮Ⅱ22及移动回转组件转子组件12做±180°回转运动。

具体实施方式四：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的机器人所述的移动回转组件10的上端面安装有调整螺栓安装座30，调整螺栓安装座30上安装有调整螺栓24，所述的调整螺栓24顶靠在安装架20上。如此设置，所述的安装架20通过长圆孔的固定方式安装在回转组件10的上端面上，通顶靠在安装架20上的调整螺栓24，能够保证减速机19输出端主动链轮Ⅱ21和移动回转组件转子组件12的输出端传动链轮Ⅱ22的工作间距，保证链条始终处于张紧状态。

具体实施方式五：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的机器人所述的移动回转组件转子组件12采用两端支撑方式，移动回转组件转子组件12的轴承室23为可拆卸结构，所述的移动回转组件转子组件12的轴承室23的两侧分别安装有轴承室套29，所述的轴承室套29通过螺栓固定安装在轴承室23两侧，轴承室套29内安装有支撑轴承， 移动回转组件转子组件12的转动轴设置在轴承室23内并通过轴承室套29内的支撑轴承支撑安装。如此设置，转子组件采用两端支撑方式，其轴承室为可拆卸结构，这种可拆卸结构更便于转子组件在长时间使用后进行维修养护过程的拆装，其结构拆卸简单方便，节省了维修和养护时间。

具体实施方式六：结合图1-图8说明本实施方式，本实施方式的机器人所述的移动回转组件10每个底角处的导向轮11分为上下两部分，上部的导向轮11与导轨17的上面贴合，下部的导向轮11与小臂支架18的下端面贴合。上部的导向轮11主要起到导向作用，下部的导向轮11起到平衡扭转力矩的作用。

进一步地，根据一种实现方式，所述导轨17为半圆形长导轨。

进一步地，根据一种实现方式，所述移动驱动电机8和回转驱动电机9为伺服电机，由运动控制器与伺服驱动器控制。具有机器人的运动学和动力学特征，动作灵活，重复定位精度和运动轨迹精度控制精准，结构紧凑，占地面积小，易于维护，便于操作。

进一步地，根据一种实现方式，所述的旋转运动-直线运动转换机构14还可以为电动推杆、螺纹丝杠或皮带。

进一步地，根据一种实现方式，所述的移动回转组件10的链传动还可以为齿轮传动、带传动等传动方式。

进一步地，根据一种实现方式，轴承室23可根据实际情况设置为可拆卸及不可拆卸两种方式。

本实用新型的工作原理：

机器人通过底座1整体固定在固定式或可移动式平台上，一轴电机驱动底座1与转座2之间铰接的RV减速机，可带动转座2做往复回转运动，二轴电机驱动转座2与大臂3铰接的RV减速机，可带动大臂3做前后摆动，三轴电机驱动转座2与摇杆6铰接的RV减速机，可带动拉杆5动作，从而带动小臂4做上下俯仰运动，四轴电机驱动减速机带动旋转运动-直线运动转换机构14，旋转运动-直线运动转换机构14带动移动回转组件11沿导轨17做往复直线运动，五轴电机驱动链传动机构带动移动回转组件10做回转运动。夹爪气缸13的伸缩运动，可以带动夹爪15抓紧或松开工具座16中的工具，机器人所使用的电机均为伺服电机，由运动控制器与伺服驱动器控制，具有机器人的运动学和动力学特征，动作灵活，重复定位精度和运动轨迹精度控制精准，结构紧凑，占地面积小，易于维护，便于操作，四轴电机的旋转运动最终转化为移动回转组件10的直线运动，可以控 制伺服电机的速度和转矩从而控制移动回转组件10的输出转矩及直线运动速度和在运动方向的冲击力，在需要冲击力的时候移动回转组件10高速运动，通过电机提供的转矩和移动回转组件10本身的惯性力在运动方向上提供一个需要的冲击力，同时监控冲击力的大小反馈，当冲击力达到设定允许值上限值时冲击停止，电机反转回退，指令和反馈采用高速通讯模式，保证接收反馈和发送控制指令的实时性。机器人多自由度联动，可以完成更加复杂的空间动作和运行轨迹。机器人所用RV减速机具有抗冲击力强、扭矩大、体积小、重量轻、传动比范围大、减速比大、寿命长、定位精度高、精度保持稳定、效率高、振动小、传动平稳等诸多优点，较机器人中常用的谐波减速机具有高得多的疲劳强度、刚度和寿命，而且回差精度稳定。

本实施方式只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。

Claims (6)

1.机器人，它具有五个自由度，包括底座(1)、转座(2)、大臂(3)、小臂(4)、拉杆(5)和摇杆(6)；底座(1)把机器人整体固定在固定式或可移动式平台上，底座(1)的上端与转座(2)铰接，转座(2)相对于底座(1)可做回转运动，转座(2)的上端两侧分别与大臂(3)和摇杆(6)铰接，大臂(3)的上端与小臂(4)铰接，摇杆(6)的另一端与拉杆(5)的下端铰接，拉杆伸出端安装有配重板(7)，拉杆(5)的上端与小臂(4)铰接，大臂(3)相对于底座(1)可做前后运动，小臂(4)相对于底座(1)可做上下俯仰运动；

上述机器人特征在于：所述的小臂(4)包括移动驱动电机(8)、回转驱动电机(9)、移动回转组件(10)、导向轮(11)、移动回转组件转子组件(12)、夹爪气缸(13)、旋转运动-直线运动转换机构(14)、夹爪(15)、工具座(16)、导轨(17)和小臂支架(18)，所述移动驱动电机(8)固定在小臂支架(18)后端侧面，小臂支架上设有移动回转组件(10)，移动回转组件(10)的两侧与旋转运动-直线运动转换机构(14)联接，旋转运动-直线运动转换机构(14)与移动驱动电机(8)铰接，小臂支架(18)上设有导轨(17)，导轨(17)为两条且平行布置，移动回转组件(10)的下端四个底角处均设有导向轮(11)，移动回转组件(10)通过导向轮(11)在导轨(17)上做往复直线运动，回转驱动电机(9)与移动回转组件(10)并列上下布置，移动回转组件转子组件(12)通过回转驱动电机(9)做±180°回转运动，移动回转组件转子组件(12)的前端固定有夹爪气缸(13)，工具座(16)固定在夹爪气缸(13)的缸体前端，工具座(16)的前端内部为外喇叭口形锥孔结构，工具座(16)上还设有夹爪(15)，夹爪(15)的后端与夹爪气缸(13)的杠杆铰接。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述的旋转运动-直线运动转换机构(14)包括链条和链轮，链条为两条平行布置，链条的前端通过前部链轮轴(25)安装在小臂支架(18)上，链条的后端通过后部链轮轴(26)安装在小臂支架(18)上，两条链条布置在小臂支架(18)外侧，后部链轮轴(26)上安装有主动链轮Ⅰ(27)，前部链轮轴(25)上安装有从动链轮Ⅰ(28)，移动驱动电机(8)通过减速机(19)与主动链轮Ⅰ(27)连接。

3.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述的回转驱动电机(9)与移动回转组件(10)上下并列布置，回转驱动电机(9)与移动回转组件(10)的轴线平行，回转驱动电机(9)通过减速机(19)安装在安装架(20)上，安装架(20)安装在移动回转组件(10)上，减速机(19)的输出端安装有主动链轮Ⅱ(21)，移动回转组件的转子组件(12)的输出端安装有传动链轮Ⅱ(22)，主动链轮Ⅱ(21)通过链传动带动传动链轮Ⅱ(22)及移动回转组件转子组件(12)做±180°回转运动。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于：所述的移动回转组件(10)的上端面安装有调整螺栓安装座(30)，调整螺栓安装座(30)上安装有调整螺栓(24)，所述的调整螺栓(24)顶靠在安装架(20)上。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于：所述的移动回转组件的转子组件(12)采用两端支撑方式，移动回转组件的转子组件(12)的轴承室(23)为可拆卸结构，所述的移动回转组件的转子组件(12)的轴承室(23)的两侧分别安装有轴承室套(29)，所述的轴承室套(29)通过螺栓固定安装在轴承室(23)两侧，轴承室套(29)内安装有支撑轴承，移动回转组件的转子组件(12)的转动轴设置在轴承室(23)内并通过轴承室套(29)内的支撑轴承支撑安装。

6.根据权利要求4所述的机器人，其特征在于：所述的移动回转组件(10)每个底角处的导向轮(11)分为上下两部分，上部的导向轮(11)与导轨(17)的上面贴合，下部的导向轮(11)与小臂支架(18)的下端面贴合。