CN208179510U - 六轴串并混联机器人 - Google Patents

Abstract

六轴串并混联机器人，包括固定盘和活动盘，固定盘上设有三个驱动可伸缩中间杆的旋转串联驱动装置，中间杆分别带动第一、二、三串联输出装置旋转，中间杆设于两盘之间，三个串联输出装置设于活动盘下方，相邻两串联输出装置的旋转面垂直；所固定盘下均布有三个并联驱动装置；每个并联驱动装置驱动一大臂，大臂远离驱动装置的一端铰接小臂，小臂另一端铰接在活动盘的侧面。并联驱动装置驱动大臂进而带动小臂实现活动盘在XOY平面及Z轴方向运动，活动盘配合三个旋转串联驱动装置带动中间杆进而带动三个串联输出装置实现各个方向的旋转，提高运动灵活性，在保证运动范围的基础上提高运动速度与精度，同时整体刚性好，负载大，结构稳定。

Description

六轴串并混联机器人

技术领域

本实用新型属于机器人领域，尤其是涉及六轴串并混联机器人。

背景技术

目前工业上广泛应用的机器人有串联和并联两种机器人，多自由度串联机器人多应用在焊接、搬运、涂装、切割领域，其控制简单，活动范围大，但由于自身控制原理，累计误差较大，精度低，速度慢；并联机器人结构稳定，刚性好，负载较大，但是在空间内的灵活运动相对较差。因此，如何设计一种误差小、精度高且灵活的机器人成为本领域技术人员研究的课题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提供一种串并混联机器人，克服了现有串联机器人的累计误差大，精度差和并联机器人灵活性较差的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

六轴串并混联机器人，包括固定盘和活动盘，所述固定盘上设有三个旋转串联驱动装置，每个串联驱动装置均驱动一个可伸缩中间杆旋转，三个中间杆分别带动第一串联输出装置、第二串联输出装置及第三串联输出装置旋转，所述中间杆设于所述固定盘和所述活动盘之间，所述第一串联输出装置、第二串联输出装置及第三串联输出装置设于所述活动盘下方，所述第一串联输出装置的旋转面平行于活动盘，所述第二串联输出装置的旋转面垂直于所述第一串联输出装置的旋转面，所述第三串联输出装置的旋转面垂直于第二串联输出装置的旋转面；所述固定盘下表面的边缘均布有第一并联驱动装置、第二并联驱动装置和第三并联驱动装置；第一并联驱动装置、第二并联驱动装置和第三并联驱动装置各驱动一个并联大臂，每个并联大臂远离相应驱动装置的一端铰接一并联小臂，所述并联小臂远离相应大臂的一端铰接在活动盘的侧面。

所述串联驱动装置和第一并联驱动装置、第二并联驱动装置及第三并联驱动装置均包括电机和减速机，所述电机驱动减速机。

所述小臂包括两个平行设置的小臂杆，两所述小臂杆的一端分别通过连接球头连接到相应大臂的两侧，两小臂另一端分别通过连接球头连接到活动盘的侧面，每个小臂杆的两端靠近连接球头附近均设有弹簧挂架，两小臂杆相同位置的弹簧挂架间连接有弹簧。

所述可伸缩中间杆包括连接块、十字万向节和第一固定座，所述第一固定座一端连接十字万向节，另一端两侧固定两平行设置的伸缩管，所述伸缩管的另一端固定在第二固定座上，伸缩管内设有伸缩轴，所述伸缩轴与所述第二固定座通过滑动直线轴承连接，所述伸缩轴远离所述伸缩管的一端固定在第三固定座上，所述第三固定座的中间通过滑动直线轴承连接一伸缩轴，该伸缩轴一端伸出所述第三固定座固定在第二固定座的中间，另一端设有U 型连接块，十字万向节远离第一固定座的一端通过一连接块与相应的串联驱动装置连接。

所述第三串联输出装置包括第一驱动盘，所述第一驱动盘由第一驱动块驱动，所述第一驱动盘中心固定连接第六锥齿轮轴的一端，所述第六锥齿轮轴的另一端设有第六锥齿轮，所述第六锥齿轮上啮合第五锥齿轮，所述第五锥齿轮固定在第四五锥齿轮轴的一端，所述第四五锥齿轮轴的另一端固定有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮啮合第三锥齿轮，所述第三锥齿轮固设在第三串联输出轴上，所述第六锥齿轮轴与所述第三串联输出轴平行设置，所述第四五锥齿轮轴垂直于所述第六锥齿轮轴；

所述第二串联输出装置包括空心的第二驱动盘，所述第二驱动盘由第二驱动块驱动，所述第二驱动盘固定连接空心的第二锥齿轮轴的一端，所述第二锥齿轮轴的另一端设有空心的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮啮合空心的第一锥齿轮，所述第一锥齿轮固定在空心的第二串联输出轴一端，所述第二锥齿轮通过轴承套设在第六锥齿轮上方的第六锥齿轮轴上，所述第二驱动盘通过轴承套设在第一驱动盘下方的第六锥齿轮轴上，所述第一锥齿轮通过轴承套设在第五锥齿轮右侧的第四五锥齿轮轴上；

所述第一串联输出装置包括空心的第三驱动盘，所述第三驱动盘由第三驱动块驱动，所述第三驱动盘固定连接空心的第一串联输出轴一端，所述第三驱动盘通过轴承套设在第二驱动盘下方的第二锥齿轮轴上；

所述第一驱动块、所述第二驱动块和所述第三驱动块分别与对应的中间杆的U型连接块连接。

所述第一驱动盘、第二驱动盘和第三驱动盘均向外延伸出一凸块，第一驱动块、第二驱动块和第三驱动块分别设于对应的驱动盘上的凸块上，每个凸块对应位于相应中间杆的下方。

所述三个旋转串联驱动装置外罩设有上盖。

所述第一并联驱动装置、第二并联驱动装置和第三并联驱动装置外设有外壳。

所述第一驱动块、第二驱动块和第三驱动块的顶部设有一连接部，所述连接部上设有水平设置的通孔，所述U型连接块的开口两侧设有通孔，所述连接部设于U型连接块开口之间通过销轴与U型连接块连接。

相对于现有技术，本实用新型所述的六轴串并混联机器人具有以下优势：

由于采用上述技术方案：

1.本实用新型固定盘上的三个并联驱动装置驱动三个并联大臂进而带动并联小臂实现了活动盘在XOY平面运动及Z轴方向运动，活动盘配合三个旋转串联驱动装置带动中间杆进而带动三个串联输出装置实现各个方向的旋转，提高机器人运动灵活性，在保证运动范围的基础上提高运动速度与精度，同时机器人整体的刚性好，负载大，结构稳定；

2.本实用新型结构简单，体积小，操作容易；

3.小臂与大臂通过球头连接，转动灵活、旋转角度大、精度高、安装方便且结构刚性和稳定性更好；

4.可伸缩中间杆通过底座，直线滑动轴承及伸缩管和伸缩轴组成，结构简单、可伸缩调节范围广；

5.第一、二、三串联输出装置结构紧凑、小巧，同时实现了刚性好和负载大的功能。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是本实用新型中间杆的结构示意图；

图4是本实用新型活动盘及其下方的内部结构示意图；

图5是图4沿B-B方向的剖面图；

图6是图4的右视图；

图7是图4的后视图；

图8是图1的部分放大图；

图9是图8中A部的放大图。

附图标记说明：

1、上盖；2、固定盘；3、并联大臂；4、外壳；5、并联小臂；6、中间杆；7、活动盘；8、第一并联驱动装置；9、第二并联驱动装置；10、第三并联驱动装置；11、第一串联输出装置；12、第二串联输出装置；13、第三串联输出装置；14、凸块；51、连接球头；52、弹簧挂架；53、弹簧；54、小臂杆；61、连接块；62、十字万向节；63、伸缩管；64、滑动直线轴承； 65、伸缩轴；66、第一固定座；67、U型连接块；68、第二固定座；69、第三固定座；111、第三驱动块；112、第三驱动盘；113、第一串联输出轴； 121、第一锥齿轮；122、第二锥齿轮；123、第二锥齿轮轴；124、第二驱动盘；125、第二驱动块；126、第二串联输出轴；131、第三锥齿轮；132、第四五锥齿轮轴；133、第四锥齿轮；134、第五锥齿轮；135、第六锥齿轮； 136、第六锥齿轮轴；137、第一驱动盘；138、第一驱动块；139、第三串联输出轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1-9所示，六轴串并混联机器人，包括固定盘2和活动盘7，所述固定盘2上设有三个旋转串联驱动装置，每个串联驱动装置均驱动一个可伸缩中间杆6旋转，三个中间杆6分别带动第一串联输出装置11、第二串联输出装置12及第三串联输出装置13旋转，所述中间杆6设于所述固定盘2和所述活动盘7之间，所述第一串联输出装置11、第二串联输出装置12及第三串联输出装置13设于所述活动盘7下方，所述第一串联输出装置11的旋转面平行于活动盘7，所述第二串联输出装置12的旋转面垂直于所述第一串联输出装置11的旋转面，所述第三串联输出装置13的旋转面垂直于第二串联输出装置12的旋转面；所述固定盘2下表面的边缘均布有第一并联驱动装置8、第二并联驱动装置9和第三并联驱动装置10；第一并联驱动装置8、第二并联驱动装置9和第三并联驱动装置10各驱动一个并联大臂3，每个并联大臂3远离相应驱动装置的一端铰接一并联小臂5，所述并联小臂5远离相应大臂的一端铰接在活动盘7的侧面。

所述串联驱动装置和第一并联驱动装置8、第二并联驱动装置9及第三并联驱动装置10均包括电机和减速机，所述电机驱动减速机。

所述小臂包括两个平行设置的小臂杆54，两所述小臂杆54的一端分别通过连接球头51连接到相应大臂的两侧，两小臂另一端分别通过连接球头 51连接到活动盘7的侧面，每个小臂杆54的两端靠近连接球头51附近均设有弹簧53挂架52，两小臂杆54相同位置的弹簧53挂架52间连接有弹簧 53。

所述可伸缩中间杆6包括连接块61、十字万向节62和第一固定座66，所述第一固定座66一端连接十字万向节62，另一端两侧固定两平行设置的伸缩管63，所述伸缩管63的另一端固定在第二固定座68上，伸缩管63内设有伸缩轴65，所述伸缩轴65与所述第二固定座68通过滑动直线轴承64 连接，所述伸缩轴65远离所述伸缩管63的一端固定在第三固定座69上，所述第三固定座69的中间通过滑动直线轴承64连接一伸缩轴65，该伸缩轴 65一端伸出所述第三固定座69固定在第二固定座68的中间，另一端设有U 型连接块67，十字万向节62远离第一固定座66的一端通过一连接块与相应的串联驱动装置连接。

所述第三串联输出装置13包括第一驱动盘137，所述第一驱动盘137 由第一驱动块138驱动，所述第一驱动盘137中心固定连接第六锥齿轮轴136 的一端，所述第六锥齿轮轴136的另一端设有第六锥齿轮135，所述第六锥齿轮135上啮合第五锥齿轮134，所述第五锥齿轮134固定在第四五锥齿轮轴132的一端，所述第四五锥齿轮轴132的另一端固定有第四锥齿轮133，所述第四锥齿轮133啮合第三锥齿轮131，所述第三锥齿轮131固设在第三串联输出轴139上，所述第六锥齿轮轴136与所述第三串联输出轴139平行设置，所述第四五锥齿轮轴132垂直于所述第六锥齿轮轴136；

所述第二串联输出装置12包括空心的第二驱动盘124，所述第二驱动盘 124由第二驱动块125驱动，所述第二驱动盘124固定连接空心的第二锥齿轮轴123的一端，所述第二锥齿轮轴123的另一端设有空心的第二锥齿轮 122，所述第二锥齿轮122啮合空心的第一锥齿轮121，所述第一锥齿轮121 固定在空心的第二串联输出轴126一端，所述第二锥齿轮122通过轴承套设在第六锥齿轮135上方的第六锥齿轮轴136上，所述第二驱动盘124通过轴承套设在第一驱动盘137下方的第六锥齿轮轴136上，所述第一锥齿轮通过轴承套设在第五锥齿轮134右侧的第四五锥齿轮轴132上；

所述第一串联输出装置11包括空心的第三驱动盘112，所述第三驱动盘 112由第三驱动块111驱动，所述第三驱动盘112固定连接空心的第一串联输出轴113一端，所述第三驱动盘112通过轴承套设在第二驱动盘124下方的第二锥齿轮轴123上；

所述第一驱动块138、所述第二驱动块125和所述第三驱动块111分别与对应的中间杆6的U型连接块67连接。

所述第一驱动盘137、第二驱动盘124和第三驱动盘112均向外延伸出一凸块14，第一驱动块138、第二驱动块125和第三驱动块111分别设于对应的驱动盘上的凸块14上，每个凸块14对应位于相应中间杆6的下方。

所述三个旋转串联驱动装置外罩设有上盖1。

所述第一并联驱动装置8、第二并联驱动装置9和第三并联驱动装置10 外设有外壳4。上盖1和外壳4的设置既美观又防尘，延长电机、减速机的使用寿命。

所述第一驱动块138、第二驱动块125和第三驱动块111的顶部设有一连接部，所述连接部上设有水平设置的通孔，所述U型连接块67的开口两侧设有通孔，所述连接部设于U型连接块67开口之间通过销轴与U型连接块67连接。

工作原理：

六轴串并混联机器人包括三个并联机械臂(并联大臂3、并联小臂5)与三个串联机械臂(第一串联输出装置11、第二串联输出装置12和第三串联输出装置13)。三个并联机械臂固定在固定盘2上，通过伺服电机不同角度的旋转驱动，控制活动盘7实现XOY平面运动和Z轴方向运动的平移；三个串联机械臂固定在活动盘7上，在固定盘2上装有伺服电机，活动盘7带动串联机械臂做同步运动，通过三个平面内的旋转运动使得机械手能够实现空间内的灵活运动。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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 (9)

1.六轴串并混联机器人，其特征在于：包括固定盘和活动盘，所述固定盘上设有三个旋转串联驱动装置，每个串联驱动装置均驱动一个可伸缩中间杆旋转，三个中间杆分别带动第一串联输出装置、第二串联输出装置及第三串联输出装置旋转，所述中间杆设于所述固定盘和所述活动盘之间，所述第一串联输出装置、第二串联输出装置及第三串联输出装置设于所述活动盘下方，所述第一串联输出装置的旋转面平行于活动盘，所述第二串联输出装置的旋转面垂直于所述第一串联输出装置的旋转面，所述第三串联输出装置的旋转面垂直于第二串联输出装置的旋转面；所述固定盘下表面的边缘均布有第一并联驱动装置、第二并联驱动装置和第三并联驱动装置；第一并联驱动装置、第二并联驱动装置和第三并联驱动装置各驱动一个并联大臂，每个并联大臂远离相应驱动装置的一端铰接一并联小臂，所述并联小臂远离相应大臂的一端铰接在活动盘的侧面。

2.根据权利要求1所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述串联驱动装置和第一并联驱动装置、第二并联驱动装置及第三并联驱动装置均包括电机和减速机，所述电机驱动减速机。

3.根据权利要求1所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述小臂包括两个平行设置的小臂杆，两所述小臂杆的一端分别通过连接球头连接到相应大臂的两侧，两小臂另一端分别通过连接球头连接到活动盘的侧面，每个小臂杆的两端靠近连接球头附近均设有弹簧挂架，两小臂杆相同位置的弹簧挂架间连接有弹簧。

4.根据权利要求1所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述可伸缩中间杆包括连接块、十字万向节和第一固定座，所述第一固定座一端连接十字万向节，另一端两侧固定两平行设置的伸缩管，所述伸缩管的另一端固定在第二固定座上，伸缩管内设有伸缩轴，所述伸缩轴与所述第二固定座通过滑动直线轴承连接，所述伸缩轴远离所述伸缩管的一端固定在第三固定座上，所述第三固定座的中间通过滑动直线轴承连接一伸缩轴，该伸缩轴一端伸出所述第三固定座固定在第二固定座的中间，另一端设有U型连接块，十字万向节远离第一固定座的一端通过一连接块与相应的串联驱动装置连接。

5.根据权利要求4所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述第三串联输出装置包括第一驱动盘，所述第一驱动盘由第一驱动块驱动，所述第一驱动盘中心固定连接第六锥齿轮轴的一端，所述第六锥齿轮轴的另一端设有第六锥齿轮，所述第六锥齿轮上啮合第五锥齿轮，所述第五锥齿轮固定在第四五锥齿轮轴的一端，所述第四五锥齿轮轴的另一端固定有第四锥齿轮，所述第四锥齿轮啮合第三锥齿轮，所述第三锥齿轮固设在第三串联输出轴上，所述第六锥齿轮轴与所述第三串联输出轴平行设置，所述第四五锥齿轮轴垂直于所述第六锥齿轮轴；

所述第二串联输出装置包括空心的第二驱动盘，所述第二驱动盘由第二驱动块驱动，所述第二驱动盘固定连接空心的第二锥齿轮轴的一端，所述第二锥齿轮轴的另一端设有空心的第二锥齿轮，所述第二锥齿轮啮合空心的第一锥齿轮，所述第一锥齿轮固定在空心的第二串联输出轴一端，所述第二锥齿轮通过轴承套设在第六锥齿轮上方的第六锥齿轮轴上，所述第二驱动盘通过轴承套设在第一驱动盘下方的第六锥齿轮轴上，所述第一锥齿轮通过轴承套设在第五锥齿轮右侧的第四五锥齿轮轴上；

所述第一串联输出装置包括空心的第三驱动盘，所述第三驱动盘由第三驱动块驱动，所述第三驱动盘固定连接空心的第一串联输出轴一端，所述第三驱动盘通过轴承套设在第二驱动盘下方的第二锥齿轮轴上；

所述第一驱动块、所述第二驱动块和所述第三驱动块分别与对应的中间杆的U型连接块连接。

6.根据权利要求5所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述第一驱动盘、第二驱动盘和第三驱动盘均向外延伸出一凸块，第一驱动块、第二驱动块和第三驱动块分别设于对应的驱动盘上的凸块上，每个凸块对应位于相应中间杆的下方。

7.根据权利要求1所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述三个旋转串联驱动装置外罩设有上盖。

8.根据权利要求1所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述第一并联驱动装置、第二并联驱动装置和第三并联驱动装置外设有外壳。

9.根据权利要求5所述的六轴串并混联机器人，其特征在于：所述第一驱动块、第二驱动块和第三驱动块的顶部设有一连接部，所述连接部上设有水平设置的通孔，所述U型连接块的开口两侧设有通孔，所述连接部设于U型连接块开口之间通过销轴与U型连接块连接。