CN208592849U - 一种基于空心驱动器的七轴关节机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人领域，尤指一种基于空心驱动器的七轴关节机器人。本实用新型七轴关节机器人采用空心驱动器，空心驱动器由直流无刷电机和谐波减速器构成，采用该一体机空心驱动器时，电源线和信号线可以通过空心轴穿过电机和谐波减速器，解决了机器人走线的问题，可以实现360度旋转，而且尺寸大大减小，重量减轻，从而减小了机器人各关键的外形尺寸;此外，还能够增加机器人的有效负载，提高机器人的电机、减速器和机器人本体的寿命；本实用新型机器人结构紧凑、刚度大、精度高，而且运动平稳性大大增加，振动和噪音小，灵活性更好，精度更高。

Description

一种基于空心驱动器的七轴关节机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，尤指一种基于空心驱动器的七轴关节机器人。

背景技术

随着科学技术不断地发展进步，自动化技术发展也非常的迅速；作为自动化技术的代表，机器人正被广泛地应用于工业化生产以及商业活动过程中。

现有技术中存在形式各样的机器人产品；然而，对于现有的机器人而言，其一般通过伺服电机驱动来实现关节动作，设计不合理、安装不方便且灵活性较差。

发明内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，安装方便、操作简单、使用更加方便灵巧、精度高。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，包括固定座、底座、第一臂体、第二臂体、第一关节壳体、第二关节壳体、第三关节壳体、第四关节壳体、第五关节壳体和第六关节壳体，所述底座下端与固定座上端螺接，所述竖向设置的第一关节壳体下端与底座上端可相对转动连接，所述横向设置的第二关节壳体右端与第一关节壳体一侧可相对转动连接，所述竖向设置的第一臂体下端与第二关节壳体上端螺接，所述竖向设置的第三关节壳体下端与第一臂体上端螺接，所述横向设置的第四关节壳体右端与第三关节壳体一侧可相对转动连接，所述横向设置的第二臂体的后端与第四关节壳体前侧螺接，所述横向设置的第五关节壳体后端与第二臂体前端可相对转动连接，所述横向设置的第六关节壳体的左端与第五关节壳体的右侧可相对转动连接，所述竖向设置的第七关节壳体后侧与第六关机壳体前侧可相对转动连接；

所述第一关节壳体内部嵌装有与底座连接且驱动第一关节壳体转动的第一空心驱动器，所述第二关节壳体内部嵌装有与第一关节壳体连接且驱动第二关节壳体转动的第二空心驱动器，所述第三关节壳体内部嵌装有与第一臂体上端连接且驱动第三关节壳体转动的第三空心驱动器，所述第四关节壳体内部嵌装有与第三关节壳体连接且驱动第四关节壳体转动的第四空心驱动器，所述第五关节壳体内部嵌装有与第二臂体连接且驱动第五关节壳体转动的第五空心驱动器，所述第六关节壳体内部嵌装有与第五关节壳体连接且驱动第六关节壳体转动的第六空心驱动器，所述第七关节壳体内部嵌装有与第六关节壳体连接且驱动第七关节壳体转动的第七空心驱动器。

进一步地，所述第一空心驱动器、第二空心驱动器、第三空心驱动器、第四空心驱动器、第五空心驱动器、第六空心驱动器和第七空心驱动器分别包括空心直流无刷电机和空心谐波减速器，所述空心直流无刷电机与空心谐波减速器连接，由空心直流无刷电机驱动空心谐波减速器。

进一步地，还包括控制器，所述控制器分别通过电机驱动器与第一空心驱动器、第二空心驱动器、第三空心驱动器、第四空心驱动器、第五空心驱动器、第六空气驱动器和第七空心驱动器电连接。

进一步地，所述控制器为人机交互式自由控制和信号反馈式的运动控制器。

进一步地，所述第一关节壳体、第二关节壳体、第三关节壳体、第四关节壳体、第五关节壳体、第六关节壳体、第七关节壳体分别包括有壳体主体、与壳体主体螺接的壳体盖体。

进一步地，所述第一臂体和第二臂体均为空心管体。

本实用新型的有益效果在于：本实用新型七轴关节机器人采用空心驱动器，空心驱动器由直流无刷电机和谐波减速器构成，采用该一体机空心驱动器时，电源线和信号线可以通过空心轴穿过电机和谐波减速器，解决了机器人走线的问题，可以实现360度旋转，而且尺寸大大减小，重量减轻，从而减小了机器人各关键的外形尺寸;此外，还能够增加机器人的有效负载，提高机器人的电机、减速器和机器人本体的寿命；本实用新型机器人结构紧凑、刚度大、精度高，而且运动平稳性大大增加，振动和噪音小，灵活性更好，精度更高。

附图说明

图1 是本实用新型的结构示意图。

图2 是本实用新型的剖视图。

附图标号说明：1. 固定座；2. 底座； 31.第一关节壳体；32.第二关节壳体；33.第三关节壳体；34.第四关节壳体；35.第五关节壳体；36.第六关节壳体；37.第七关节壳体；41.第一空心驱动器；42.第二空心驱动器；43.第三空心驱动器；44.第四空心驱动器；51.第一臂体；52.第二臂体；61.空心直流无刷电机；62.空心谐波减速器。

具体实施方式

请参阅图1-2所示，本实用新型关于一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，包括固定座1、底座2、第一臂体51、第二臂体52、第一关节壳体31、第二关节壳体32、第三关节壳体33、第四关节壳体34、第五关节壳体35和第六关节壳体36，所述底座2下端与固定座1上端螺接，所述竖向设置的第一关节壳体31下端与底座2上端可相对转动连接，所述横向设置的第二关节壳体32右端与第一关节壳体31一侧可相对转动连接，所述竖向设置的第一臂体51下端与第二关节壳体32上端螺接，所述竖向设置的第三关节壳体33下端与第一臂体51上端螺接，所述横向设置的第四关节壳体34右端与第三关节壳体33一侧可相对转动连接，所述横向设置的第二臂体52的后端与第四关节壳体34前侧螺接，所述横向设置的第五关节壳体35后端与第二臂体52前端可相对转动连接，所述横向设置的第六关节壳体36的左端与第五关节壳体35的右侧可相对转动连接，所述竖向设置的第七关节壳体后侧与第六关机壳体前侧可相对转动连接；

所述第一关节壳体31内部嵌装有与底座2连接且驱动第一关节壳体31转动的第一空心驱动器41，所述第二关节壳体32内部嵌装有与第一关节壳体31连接且驱动第二关节壳体32转动的第二空心驱动器42，所述第三关节壳体33内部嵌装有与第一臂体51上端连接且驱动第三关节壳体33转动的第三空心驱动器43，所述第四关节壳体34内部嵌装有与第三关节壳体33连接且驱动第四关节壳体34转动的第四空心驱动器44，所述第五关节壳体35内部嵌装有与第二臂体52连接且驱动第五关节壳体35转动的第五空心驱动器，所述第六关节壳体36内部嵌装有与第五关节壳体35连接且驱动第六关节壳体36转动的第六空心驱动器，所述第七关节壳体内部嵌装有与第六关节壳体36连接且驱动第七关节壳体转动的第七空心驱动器。

本实用新型七轴关节机器人采用空心驱动器，空心驱动器由直流无刷电机和谐波减速器构成，采用该一体机空心驱动器时，电源线和信号线可以通过空心轴穿过电机和谐波减速器，解决了机器人走线的问题，可以实现360度旋转，而且尺寸大大减小，重量减轻，从而减小了机器人各关键的外形尺寸;此外，还能够增加机器人的有效负载，提高机器人的电机、减速器和机器人本体的寿命；本实用新型机器人结构紧凑、刚度大、精度高，而且运动平稳性大大增加，振动和噪音小，灵活性更好，精度更高。

进一步地，所述第一空心驱动器41、第二空心驱动器42、第三空心驱动器43、第四空心驱动器44、第五空心驱动器、第六空心驱动器和第七空心驱动器（附图未标注）分别包括空心直流无刷电机61和空心谐波减速器62，所述空心直流无刷电机61与空心谐波减速器62连接，由空心直流无刷电机61驱动空心谐波减速器62。

进一步地，还包括控制器，所述控制器分别通过电机驱动器与第一空心驱动器41、第二空心驱动器42、第三空心驱动器43、第四空心驱动器44、第五空心驱动器、第六空气驱动器和第七空心驱动器电连接。其中，所述控制器为人机交互式自由控制和信号反馈式的运动控制器。

采用上述方案，本实施例采用高性能的电机驱动器，采用总线控制，可以实现一拖七个电机，本实施例人机交互式自由控制和信号反馈式的运动控制器，机器人操作简单，使用更方便灵巧，精度高，能够用于编程控制、调试、示教和操作；而且运动控制器采用现有技术中的可编程控制器即可，只要能够实现在本实用新型中的作用即可，在此不作限制。

进一步地，所述第一关节壳体31、第二关节壳体32、第三关节壳体33、第四关节壳体34、第五关节壳体35、第六关节壳体36、第七关节壳体分别包括有壳体主体、与壳体主体螺接的壳体盖体（附图未标注）。

进一步地，所述第一臂体51和第二臂体52均为空心管体。

本实施例的第一臂体51、第二臂体52以及各空心驱动器分别为中空结构，该结构设计能够使得电源线、信号线自由且安全地穿过空心的关节组件，使每一轴都可以实现自由360°的旋转，大大增加了机器人的灵活度。其中，由于使用了空心驱动器，使得机器人的外形尺寸和整机重量大大减小，从而提高了机器人的负载、运动精度、稳定性和使用寿命。此外，本实施例的每个关节组件的驱动器都可安装霍尔传感器等，使得该机器人操作更灵活轻便。

在本实施例中，通过控制器控制第一空心驱动器41、第二空心驱动器42、第三空心驱动器43、第四空心驱动器44、第五空心驱动器、第六空心驱动器、第七空心驱动器动作，进而实现七轴动作；其中，本实用新型的七个关节组件由一套机器人控制器加以控制，并且每一个关节都能够反馈：力矩、加速度、速度、温度、角度等信息到控制器,该机器人由统一的控制系统控制，通过一轴至七轴将被抓取的工件或物体实现七个自由度的空间自由运动。本实施例能够有效地应用于工业机器人、教育机器人或者服务机器人等，如机器人自动化生产设备。

在本实施例中，通过控制器控制第一空心驱动器41的空心直流无刷电机61启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第一关节壳体31转动，以实现第一轴动作；当第二空心驱动器42的空心直流无刷电机61启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第二关节壳体32转动，且第二关节壳体32带动第一臂体51同步转动，进而实现第二轴动作；当第三空心驱动器43的空心直流无刷电机61启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第三关节壳体33转动，以实现第三轴动作；第四空心驱动器44的空心直流无刷电机61启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第四关节壳体34转动，且第四关节壳体34带动第二臂体52同步转动，进而实现第三轴动作；当第五空心驱动器的空心直流无刷电机451启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第五关节壳体35转动，以实现第五轴动作；当第六空心驱动器的空心直流无刷电机61启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第六关节壳体36转动，以实现第六轴动作；当第七空心驱动器的空心直流无刷电机61启动时，空心直流无刷电机61经空心谐波减速器62减速后驱动第七关节壳体37转动，以实现第七轴动作。

以上实施方式仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，其特征在于：包括固定座、底座、第一臂体、第二臂体、第一关节壳体、第二关节壳体、第三关节壳体、第四关节壳体、第五关节壳体和第六关节壳体，所述底座下端与固定座上端螺接，所述竖向设置的第一关节壳体下端与底座上端可相对转动连接，所述横向设置的第二关节壳体右端与第一关节壳体一侧可相对转动连接，所述竖向设置的第一臂体下端与第二关节壳体上端螺接，所述竖向设置的第三关节壳体下端与第一臂体上端螺接，所述横向设置的第四关节壳体右端与第三关节壳体一侧可相对转动连接，所述横向设置的第二臂体的后端与第四关节壳体前侧螺接，所述横向设置的第五关节壳体后端与第二臂体前端可相对转动连接，所述横向设置的第六关节壳体的左端与第五关节壳体的右侧可相对转动连接，所述竖向设置的第七关节壳体后侧与第六关机壳体前侧可相对转动连接；

所述第一关节壳体内部嵌装有与底座连接且驱动第一关节壳体转动的第一空心驱动器，所述第二关节壳体内部嵌装有与第一关节壳体连接且驱动第二关节壳体转动的第二空心驱动器，所述第三关节壳体内部嵌装有与第一臂体上端连接且驱动第三关节壳体转动的第三空心驱动器，所述第四关节壳体内部嵌装有与第三关节壳体连接且驱动第四关节壳体转动的第四空心驱动器，所述第五关节壳体内部嵌装有与第二臂体连接且驱动第五关节壳体转动的第五空心驱动器，所述第六关节壳体内部嵌装有与第五关节壳体连接且驱动第六关节壳体转动的第六空心驱动器，所述第七关节壳体内部嵌装有与第六关节壳体连接且驱动第七关节壳体转动的第七空心驱动器。

2.根据权利要求1所述的一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，其特征在于：所述第一空心驱动器、第二空心驱动器、第三空心驱动器、第四空心驱动器、第五空心驱动器、第六空心驱动器和第七空心驱动器分别包括空心直流无刷电机和空心谐波减速器，所述空心直流无刷电机与空心谐波减速器连接，由空心直流无刷电机驱动空心谐波减速器。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，其特征在于：还包括控制器，所述控制器分别通过电机驱动器与第一空心驱动器、第二空心驱动器、第三空心驱动器、第四空心驱动器、第五空心驱动器、第六空气驱动器和第七空心驱动器电连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，其特征在于：所述控制器为人机交互式自由控制和信号反馈式的运动控制器。

5.根据权利要求1所述的一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，其特征在于：所述第一关节壳体、第二关节壳体、第三关节壳体、第四关节壳体、第五关节壳体、第六关节壳体、第七关节壳体分别包括有壳体主体、与壳体主体螺接的壳体盖体。

6.根据权利要求1所述的一种基于空心驱动器的七轴关节机器人，其特征在于：所述第一臂体和第二臂体均为空心管体。