CN208117853U - 一种碳纤维七轴机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种碳纤维七轴机器人，该七轴机器人包括旋转底座、六根机械臂、驱动系统和工作末端。该七轴机器人通过冗余自由度的设置，使机械臂的行动更为灵活；使用碳纤维材料作为机械臂主体材料，在保证刚性和强度的同时，极大的减少了机器人的重量；通过工作末端的设计以及多个末端工具的轮换，可在一次机器人动作中实现多个加工工序，节省机器人定位时间，具有良好的实用性。

Description

一种碳纤维七轴机器人

技术领域

本实用新型涉及到碳纤维材料应用领域，具体涉及到一种碳纤维七轴机器人。

背景技术

传统机器人一般最多具有六个自由度，其中，前三个自由度引导夹手装置至所需的位置，而后三个自由度用来决定末端执行装置的方向。在三维空间内，刚体需要六个独立参数确定其位姿，因此，机器人的任务空间最多需要六个自由度就足够了，一般不要求机器人具有六个以上的独立自由度，而过多的自由度就会产生冗余自由度。

冗余自由度机器人，是指含有主动关节数多于完成某一作业任务所需的最少自由度数的一类机器人，增加的自由度可以使到达同一末端点时，机器人臂具有多种形态，便于避让零部件；另一方面，增加的自由度是以增加机械臂的数量来实现的，更多的机械臂会增加机器人的驱动负担，不利于机器人的驱动。

在传统的电路板装配过程中，通常需要进行拧螺丝、上胶水、胶水干燥等操作，传统的作业方法都是通过人手工完成的，但随着人力成本的提高以及制作效率和精度的要求，人力作业已逐渐不能满足生产需求。

实用新型内容

为了克服所述问题，本实用新型提供了一种碳纤维七轴机器人，通过冗余自由度的设置，使机械臂的行动更为灵活；使用碳纤维材料作为机械臂主体材料，在保证刚性和强度的同时，极大的减少了机器人的重量；通过工作末端的设计以及多个末端工具的轮换，可在一次机器人动作中实现多个加工工序，节省机器人定位时间，具有良好的实用性。

相应的，本实用新型提供了一种碳纤维七轴机器人，该碳纤维七轴机器人包括旋转底座、六根机械臂、驱动系统和工作末端；

所述六根机械臂包括依次连接的第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂和第六臂；所述机械臂包括由碳纤维材料制成的中空主体，所述中空主体的始端和末端分别嵌有用于连接的金属法兰；

所述驱动系统包括七台驱动电机，所述七台驱动电机的本体分别固定于所述底座和所述六根机械臂的末端上；

所述第一臂始端与所述底座上的驱动电机输出端连接，其余机械臂的始端分别与前一级机械臂末端上的驱动电机输出端连接；

所述工作末端与所述第六臂上的驱动电机输出端连接。

所述机械臂的始端平面与末端平面垂直。

所述金属法兰包括用于固定内部零部件的固定面和用于自身嵌入固定的嵌入面；在所述固定面的外周，设置有用于内部零部件固定的螺孔；所述固定面在朝向所述嵌入面方向延伸出防止扭转的凸缘。

所述驱动电机分别固定于对应机械臂末端的金属法兰上，输出端为电机转轴；

所述电机转轴的末端径向截面形状非圆形；

在机械臂始端的金属法兰内，固定设置有连接板；所述连接板中部开有与前一级机械臂驱动电机的转轴末端径向截面形状相同的通孔。

所述工作末端包括连接架、电动起子、点胶筒和热风枪；

所述连接架分为用于与所述第六臂末端的驱动电机连接的上连接架和用于安装末端工具的下连接架，所述上连接架和所述下连接架之间通过连接柱连接；

所述电动起子、点胶筒和热风枪分别固定于所述下连接架上。

本实用新型提供了一种碳纤维七轴机器人，通过冗余自由度的设置，使机械臂的行动更为灵活；使用碳纤维材料作为机械臂主体材料，在保证刚性和强度的同时，极大的减少了机器人的重量；通过工作末端的设计以及多个末端工具的轮换，可在一次机器人动作中实现多个加工工序，节省机器人定位时间，具有良好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1示出了本实用新型实施例的碳纤维七轴机器人三维结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例的机械臂三维结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例的机械臂正视图；

图4示出了本实用新型实施例的金属法兰三维结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例连接有连接板的金属法兰三维结构示意图；

图6示出了本实用新型实施例的底座、第一臂和第二臂剖视图；

图7示出了本实用新型实施例的工作末端局部放大图；

图8示出了本实用新型实施例的工作末端三维结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型实施例的碳纤维七轴机器人三维结构示意图。本实用新型实施例提供了一种碳纤维七轴机器人，包括有底座100、六根机械臂和工作末端200。

图2示出了本实用新型实施例的机械臂三维结构示意图，图3示出了本实用新型实施例的机械臂正视图。六根机械臂依次分别为第一臂101、第二臂102、第三臂103、第四臂104、第五臂105和第六臂106。六根机械臂结构相同，分别包括碳纤维制成的中空主体和分别设置于机械臂两端的金属法兰107；由于碳纤维不耐磨，因此，需要金属法兰107作为连接件，在碳纤维的中空主体成型时嵌在中空主体的两端；也可以通过粘合剂将金属法兰107粘合在中空主体的两端。

为了控制算法的简化，所述机械臂的始端平面与末端平面垂直。

图4示出了本实用新型实施例的金属法兰三维结构示意图。本实用新型实施例的金属法兰分为固定面和嵌入面，固定面用于固定内部零部件，嵌入面则用于嵌入固定在中空本体的两端，二者之间通过台阶过渡。在金属法兰107固定面的外周，设置有用于内部零部件固定的螺孔109；固定面在朝向嵌入面方向延伸出防止扭转的凸缘108。

图5示出了本实用新型实施例连接有连接板的金属法兰三维结构示意图，图6示出了本实用新型实施例的底座、第一臂和第二臂剖视图。现以底座、第一臂、第二臂为例对本实用新型实施例的驱动结构做介绍。在底座100的中部以及每一根机械臂末端的金属法兰107内，分别固定有驱动电机，如图6的底座100中部固定有第一驱动电机401，第一臂末端的金属法兰107内固定有第二驱动电机402，第二臂末端的金属法兰107内固定有第三驱动电机403；相应的，在每一根机械臂始端的金属法兰107内固定有连接板110，如第一臂101的第一连接板501、第二臂的第二连接板502.

按照连接顺序，即底座、第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂、第六臂的顺序，布置在前一部件上的驱动电机分别与后一部件的连接板进行连接，如布置于底座100上的第一驱动电机401与第一臂的第一连接板501连接，布置于第一臂101上的第二驱动电机402与第二臂的第二连接板502连接。

为了使电机转轴可有效驱动连接板并带动机械臂进行转动，本实用新型实施例的驱动电机转轴末端径向截面形状为非圆形，在对应的连接板中央也开有与所述转轴末端形状相同的通孔；驱动电机的转轴配合在对应连接板的通孔内。

进一步的，在第六臂106的末端，设置有工作末端200。本实用新型实施例以实现拧螺丝、点胶、风干三个动作为目的进行工作末端的设计。

本实用新型实施例的工作末端包括连接架、电动起子201、点胶筒202和热风枪203。连接架分为上连接架和下连接架，上连接架用于与第六笔106末端的驱动电机连接，并受其驱动，下连接架用于安装末端工具，上连接架和下连接架之间通过连接柱连接。

图7示出了本实用新型实施例的工作末端局部放大图，图8示出了本实用新型实施例的工作末端三维结构示意图。由于工厂内常用气体作为动力源，因此，本实用新型实施例的电动起子包括气动马达2010和批头2020，气动马达2010在压缩机供气的情况下，驱动批头2020旋转，从而实现拧螺丝动作。

点胶筒202包括气压接口2020和点胶针头2021，其内部设置有活塞，通过控制气压接口2020的气压，驱动活塞运动，使胶水通过点胶针头2021流出。

热风枪203包括风压接口和电热阻丝，电热阻丝设置于热风枪203内部，压缩空气通过风压接口输入，经电热阻丝加热后，从下部的风口吹出，可使胶水快速凝固。

具体作业中，本实用新型实施例的碳纤维七轴机器人先通过各个机械臂的联动调整工作末端的位置，首先使电动起子对准电路板上需要作业的螺丝并拧入螺丝；然后第六臂的驱动电机控制连接架旋转，将末端工具切换成点胶筒并在拧入螺丝的四周上胶水；最终，第六臂的驱动电机控制连接架旋转，将末端工具切换成热风枪，热风枪启动，对螺丝四周的胶水进行吹热风，使胶水快速烘干，作业完毕。

本实用新型实施例提供的碳纤维七轴机器人，通过冗余自由度的设置，使机械臂的行动更为灵活；使用碳纤维材料作为机械臂主体材料，在保证刚性和强度的同时，极大的减少了机器人的重量；通过工作末端的设计以及多个末端工具的轮换，可在一次机器人动作中实现多个加工工序，节省机器人定位时间，具有良好的实用性。

以上对本实用新型实施例所提供的一种碳纤维七轴机器人进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式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 (5)

1.一种碳纤维七轴机器人，其特征在于，所述七轴机器人包括旋转底座、六根机械臂、驱动系统和工作末端；

所述六根机械臂包括依次连接的第一臂、第二臂、第三臂、第四臂、第五臂和第六臂；所述机械臂包括由碳纤维材料制成的中空主体，所述中空主体的始端和末端分别嵌有用于连接的金属法兰；

所述驱动系统包括七台驱动电机，所述七台驱动电机的本体分别固定于所述底座和所述六根机械臂的末端上；

所述第一臂始端与所述底座上的驱动电机输出端连接，其余机械臂的始端分别与前一级机械臂末端上的驱动电机输出端连接；

所述工作末端与所述第六臂上的驱动电机输出端连接。

2.如权利要求1所述的碳纤维七轴机器人，其特征在于，所述机械臂的始端平面与末端平面垂直。

3.如权利要求2所述的碳纤维七轴机器人，其特征在于，所述金属法兰包括用于固定内部零部件的固定面和用于自身嵌入固定的嵌入面；在所述固定面的外周，设置有用于内部零部件固定的螺孔；所述固定面在朝向所述嵌入面方向延伸出防止扭转的凸缘。

4.如权利要求3所述的碳纤维七轴机器人，其特征在于，所述驱动电机分别固定于对应机械臂末端的金属法兰上，输出端为电机转轴；

所述电机转轴的末端径向截面形状非圆形；

在机械臂始端的金属法兰内，固定设置有连接板；所述连接板中部开有与前一级机械臂驱动电机的转轴末端径向截面形状相同的通孔。

5.如权利要求1所述的碳纤维七轴机器人，其特征在于，所述工作末端包括连接架、电动起子、点胶筒和热风枪；

所述连接架分为用于与所述第六臂末端的驱动电机连接的上连接架和用于安装末端工具的下连接架，所述上连接架和所述下连接架之间通过连接柱连接；

所述电动起子、点胶筒和热风枪分别固定于所述下连接架上。