CN208068308U - 一种机器臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于智能制造、工业机器人、自动化生产领域，公开了一种机器臂，其包括底座端轴、底座、至少两机器臂端轴、至少两机器臂。底座端轴在电机转轴驱动下旋转；底座设置在可旋转的底座端轴上；各机器臂轴分别与底座端轴相垂直，各机器臂端轴相互平行，各机器臂通过安装在各机器臂之间的各机器臂端轴顺次连接形成一关节状机器臂结构：第一机器臂端轴带动第一机器臂绕第一机器臂与第一机器臂端轴的交点在与底座端轴相平行的平面内旋转，第一机器臂的第二末端安装有第二机器臂端轴，第二机器臂端轴带动第二机器臂绕第二机器臂与第二机器臂端轴的交点在与底座端轴相平行的平面内旋转。

Description

一种机器臂

技术领域

本实用新型属于智能制造、工业机器人、自动化生产领域，特别涉及一种机器臂。

背景技术

目前，机器人设计的领域常用的都是六轴机器人，此种机器人自由度高，动作能力强，工作几乎没有死角。另外也有一些低自由度的机器人，诸如scara机器人和delta机器人，此种机器人发明后各自应用于电子产品装配或者生物医药场合，以其低成本，速度快而出名。

ABB在2015年发布了全球首款真正实现人机协作的双臂机器人YuMi，将小件装配等自动化带入一个全新时代，其灵活的双臂以软性材料包裹，并配备创新的力传感技术及最先进的软件控制系统。YuMi从机械手表的精密部件到手机、平板电脑以及台式电脑零件的处理，都能以其精确性轻松应对，甚至连穿针引线都不在话下。

当前市场已经被国外的品牌所垄断，我们在精度要求不是很高的细分工业市场中尚有可以成长的空间。

实用新型内容

本实用新型的第一目的在于提供一种新型的机器臂，其结构简单成本低，且活动自由度高。

本发明实施例提供的一种机器臂，包括：底座端轴、底座、至少两机器臂端轴、至少两机器臂，

其中，所述底座端轴，与电机转轴相连接，在电机转轴驱动下旋转；

所述底座，设置在可旋转的所述底座端轴上；

各所述机器臂轴分别与所述底座端轴相垂直，各所述机器臂端轴相互平行，各所述机器臂端轴分别与电机转轴相连接，在相应电机转轴驱动下旋转，各所述机器臂通过安装在各所述机器臂之间的各所述机器臂端轴顺次连接形成一关节状机器臂结构：

记设置在所述底座上的机器臂端轴为第一机器臂端轴，所述第一机器臂端轴与第一机器臂的第一末端相套接，带动所述第一机器臂绕所述第一机器臂与所述第一机器臂端轴的交点在与所述底座端轴相平行的平面内旋转，

所述第一机器臂的第二末端安装有第二机器臂端轴，所述第二机器臂端轴还与第二机器臂的第一末端轴相套接，带动所述第二机器臂绕所述第二机器臂与所述第二机器臂端轴的交点在与所述底座端轴相平行的平面内旋转，

其中所述第一机器臂端轴、第二机器臂端轴分别为所述机器臂端轴的其中之一，

所述第一机器臂、第二机器臂分别为所述机器臂的其中之一。

可选地，还包括：

机械手器具，安装在距离所述底座端轴最远的所述机器臂上。

可选地，所述机械手器具的加工面指向方向与所述底座端轴的轴向同向。

可选地，所述机械手器具的加工面指向方向与所述底座端轴的轴向相垂直。

可选地，还包括：

第三机器臂端轴，套接再所述第二机器臂的第二末端；

第三机器臂，第一末端与所述第三机器臂端轴相套接。

可选地，在各所述电机的转轴分别通过一减速机与各所述机器臂端轴、所述底座端轴相连接。

可选地，在各所述机器臂上还分别设置有镂空部。

可选地，各所述机器臂的长度相异。

可选地，各所述机器臂的长度相同。

可选地，靠近所述底座端轴的机器臂端轴的外径宽于远离所述底座端轴的机器臂端轴的外径。

由上可见，应用本实施例技术方案，在应用时，底座端轴在电机驱动下旋转时使底座以及安装在底座上的所有机构在与Z轴相垂直的X-Y方向运动，而安装在底座上的各机器臂分别可沿本机器臂所套接的机器臂端轴为转轴在Z轴方向旋转，结合底座、以及各机器臂的运动，当机械手器具(比如切削刀或者机器爪等)安装在本关节状机器臂结构上时，该机械手器具的运动轨迹以底座端轴的轴中心线与第一机器臂端轴的交点为中心的球面的任意位置点，球面的最小半径为：各机器臂均完全回旋使机械手器具到上述球面中点的最短距离，最大半径为：所有机器臂均完全伸展使机械手器具到上述球面中点的最远距离。

由上可见，采用本实施例技术方案能够实现360度无死角的三维全方位加工控制，并且本机构结构简单，成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型的不当限定，在附图中：

图1为本实用新型实施例1提供的一种新型机器臂结构的内部连接结构示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种新型机器臂外形结构示意图；

图3为本实用新型实施例1提供的一种新型机器臂结构中的机器臂的运动形态结构示意图；

图4为本实用新型实施例1提供的一种新型机器臂结构中的机器臂与电机的转轴的安装结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本实用新型，在此本实用新型的示意性实施例以及说明用来解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

参见图1-4所示，本实施例提供了一种新型机器臂结构，其主要包括：底座101、底座端轴102、至少两机器臂端轴、以及至少两机器臂。

其中，底座端轴102，与电机转轴连接，在电机转轴驱动下可沿本底座端轴102的轴心旋转；

底座101，设置在可旋转的底座端轴102上，跟随底座端轴102旋转，底座101作为本新型机械臂结构的承载平台，其以底座端轴102为轴心，在与轴心相垂直的平面内旋转。

各机器臂端轴分别连接有各电机，在各电机转轴的驱动下分别沿本机器臂端轴的轴心旋转，各机器臂端轴分相互平行，并且，各机器臂轴均与底座端轴102相垂直，各所述机器臂通过安装在各所述机器臂之间的各所述机器臂端轴顺次连接形成一关节状机器臂结构，其中关节点为位于关节状机器臂结构上的各可旋转的机器臂端轴。

为了便于说明，以下以具有两机器臂端轴、以及两机器臂的新型机器臂结构进行示意说明：

设底座端轴102为三维坐标的Z轴方向，则各机器臂端轴均为X轴方向(参见图1所示意)，或者均为Y轴方向。

将设置在底座101上的机器臂端轴记为第一机器臂端轴201，另一机器臂端轴记为第二机器臂端轴301，即由逐渐远离底座101的方向机器臂端轴的序号逐渐增大。

将与第一机器臂端轴201相连接的机械臂记为第一机器臂202，将与第二机器臂端轴301相连接的机械臂为第二机器臂302，即机器臂的序号由逐渐远离底座101的方向逐渐增大。

第一机器臂202的第一末端套接在第一机器臂端轴201上，当第一机器臂端轴201在电机驱动下旋转时，第一机器臂202以第一机器臂端轴201为旋转轴旋转，第一机器臂202的第二末端的运动轨迹为第一机器臂202与第一机器臂端轴201(Y轴)的交点为圆心，以第一机器臂202的长度为半径的圆周，该圆周所在的平面与Z轴平行。

第二机器臂端轴301安装在第一机器臂202的第二末端上，第二机器臂端轴301跟随第一机器臂202的运动轨迹即第一机器臂202的第二末端的运动轨迹。在第二机器臂端轴301上还与第二机器臂302的第一末端轴相套接，当第二机器臂端轴301在电机驱动下旋转时，第二机器臂302绕第二机器臂端轴301(Y轴)旋转，第二机器臂302的第二末端的运动轨迹为第二机器臂302与第二机器臂端轴301的交点为圆心，以第二机器臂302的长度为半径的圆周，该圆周所在的平面与Z轴平行。

需要说明的是，本实施例中的第二机器臂302可以由机械手器具本身，也可以不为机械手器具，而将机械手器具安装在其上。

由上可见，应用本实施例技术方案，在应用时，底座端轴102在电机驱动下旋转时使底座101以及安装在底座101上对的所有机构在与Z轴相垂直的X-Y方向运动，而安装在底座101上的各机器臂分别可沿本机器臂所套接的机器臂端轴为转轴在Z轴方向旋转，结合底座101、以及各机器臂的运动，当机械手器具(比如切削刀或者机器爪等)安装在本关节状机器臂结构上时，该机械手器具的运动轨迹以以底座端轴102的轴中心线与第一机器臂端轴201的交点为中心的交点为中心的球面的任意位置点，球面的最小半径为：各机器臂均完全回旋使机械手器具到上述球面中点的最短距离，最大半径为：所有机器臂均完全伸展使机械手器具到上述球面中点的最远距离。

由上可见，采用本实施例技术方案能够实现360度无死角的三维全方位加工控制，并且本机构结构简单，成本低。

作为本实施例的新型机器臂结构的进一步示意，还包括：第三机器臂端轴401、第三机器臂402。其中，第三机器臂端轴401安装在第二机器臂302的第二末端上，其运动轨迹为第二机器臂302的第二末端的运动轨迹，第三机器臂402的第一末端套接在第三机器臂端轴401上，当第三机器臂端轴401在电机的驱动下旋转时，第三机器绕第三机器臂端轴401(Y轴)旋转，第三机器臂402的第二末端的运动轨迹为第三机器臂402与第三机器臂端轴401的交点为圆心，以第三机器臂402的长度为半径的圆周，该圆周所在的平面与Z轴平行。

第一机器臂202、第二机器臂302、第三机器臂402通过第一机器臂端轴201、第二机器臂端轴301、第三机器臂端轴401顺次连接形成一：以第一机器臂端轴201、第二机器臂端轴301、第三机器臂端轴401为可旋转关节的关节状机器臂结构。

与实施例1同理，采用本实施例技术方案，以机械手器具为第三机器臂402或者在第三机器臂402上安装机械手器具时，该机械手器具能够实现360度无死角的全方位加工控制，并且其结构简单，成本低。其运动原理参见图3、所示。

本实施例相对于实施例1技术方案的进一步有益效果在于：

本实施例的活动关节点更多，位于第三机器臂402上的机械手器具的运动更加灵活方便。

参见图4所示，作为本实施例的示意而非限制，本实施例的用于驱动底座端轴102、以及各机器臂端轴的各电机501的转轴分别通过一与减速机502相轴连接，具体是使减速机的输出轴与电机的转轴相同轴连接，将被驱动的机器臂端轴(或底座端轴102)与减速机的输出轴相套接连接。

作为本实施例的示意而非限制，在本实施例的各机器臂上还分别设置有镂空部，该设计有利于减轻整个新型机器臂的重量。

作为本实施例的示意而非限制，可以将各机器臂设计为长度不同，也可以将其设置为长度相同。

作为本实施例的示意而非限制，设沿关节状机器臂自底座101端端轴为起点以关节状机器臂的末端终点的延伸方向上，其中的各机器臂端轴的轴外径越来越细，采用该设计有利于减轻本新型机器臂结构的重量，使其运动更加轻盈、灵活。

作为本实施例的示意而非限制，本发明人通过对本发明新型机器臂的运动轨迹研究，发现以下优选实施方式，将机械手器具的加工面设置为指向方向与底座端轴102的轴向(Z轴)同向，采用该设计使机械手器具加工时的受力沿各机器臂方向传导至底座101，有利于整个新型机器臂结构的受力，使其应用更加稳定。需要说明的是，上述优选实施示意，并不排除可以将机械手器具的加工面设置为指向方向与底座端轴102的轴向(Z轴)相垂直的X-Y平面的任何方向。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种机器臂，其特征在于：包括：底座端轴、底座、至少两机器臂端轴、至少两机器臂，

其中，所述底座端轴，与电机转轴相连接，在电机转轴驱动下旋转；

所述底座，设置在可旋转的所述底座端轴上；

各所述机器臂端轴分别与所述底座端轴相垂直，各所述机器臂端轴相互平行，各所述机器臂端轴分别与电机转轴相连接，在相应电机转轴驱动下旋转，各所述机器臂通过安装在各所述机器臂之间的各所述机器臂端轴顺次连接形成一关节状机器臂结构：

记设置在所述底座上的机器臂端轴为第一机器臂端轴，所述第一机器臂端轴与第一机器臂的第一末端相套接，带动所述第一机器臂绕所述第一机器臂与所述第一机器臂端轴的交点在与所述底座端轴相平行的平面内旋转，

所述第一机器臂的第二末端安装有第二机器臂端轴，所述第二机器臂端轴还与第二机器臂的第一末端轴相套接，带动所述第二机器臂绕所述第二机器臂与所述第二机器臂端轴的交点在与所述底座端轴相平行的平面内旋转，

其中所述第一机器臂端轴、第二机器臂端轴分别为所述机器臂端轴的其中之一，

所述第一机器臂、第二机器臂分别为所述机器臂的其中之一。

2.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：还包括：

机械手器具，安装在距离所述底座端轴最远的所述机器臂上。

3.根据权利要求2所述的机器臂，其特征在于：

所述机械手器具的加工面指向方向与所述底座端轴的轴向同向。

4.根据权利要求2所述的机器臂，其特征在于：

所述机械手器具的加工面指向方向与所述底座端轴的轴向相垂直。

5.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：还包括：

第三机器臂端轴，套接再所述第二机器臂的第二末端；

第三机器臂，第一末端与所述第三机器臂端轴相套接。

6.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：

在各所述电机的转轴分别通过一减速机与各所述机器臂端轴、所述底座端轴相连接。

7.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：

在各所述机器臂上还分别设置有镂空部。

8.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：

各所述机器臂的长度相异。

9.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：

各所述机器臂的长度相同。

10.根据权利要求1所述的机器臂，其特征在于：

靠近所述底座端轴的机器臂端轴的外径宽于远离所述底座端轴的机器臂端轴的外径。