CN208759578U - 一种六自由度机器人 - Google Patents

Abstract

一种六自由度机器人，其特征是它包括底座（1）、大臂（2）、中间臂（3）、小臂（4）、执行臂（5）和折臂（6），折臂（6）安装在底座（1）上并能绕A轴回转，大臂（2）的一端安装在折臂（6）上并能绕B轴来回摆动旋转，中间臂（3）的一端安装在大臂（2）的另一端上并能绕大臂上对应的C轴来回摆动旋转，中间臂（3）的另一端与小臂（4）的一端相连并能带动小臂（4）绕水平轴（D）回转，小臂（4）的另一端与执行臂（5）的一端相连并能带动执行臂（5）绕E轴左右摆动，执行臂（5）的下端带动承载物绕F轴加转。本实用新型结构简单，体积小，成本低。

Description

一种六自由度机器人

技术领域

本实用新型涉及一种机器人技术，尤其是一种低成本的小型机器人，具体地说是一种工业生产、科研教学、商业服务、娱乐表演等场合使用的六自由度机器人。

背景技术

近年来机器人迅速发展，已经被大多数人认识、接受，并希望机器人进入我们的生活。然而到目前进入日常生活的仍然只是玩具机器人，有工作能力的工业机器人只应用在大型制造业生产线上。这是因为工业机器人的三大关键技术减速机、电机、控制系统难度大门槛高，标准工业机器人价格平均8万元起，协作机器人价格20万元起。而大多数商业应用的需求希望机械臂的价格低于2万元，而且必须使用协作机器人。另一方面，移动机器人及智能人形机器人需要更加轻巧的机械臂，工业机器人（包括协作机器人）因为有很大的控制柜和高耗电问题难以应用。这是当前的国际性难题。另外，申请人在为大量的社会需求提供咨询的过程中发现，自从新零售概念提出以来，无人零售行业发展十分迅速，无人咖啡店、无人奶茶店、无人超市、无人厨房等服务大量出现，并急需服务型机械臂，整体需求将远远超过工业机器人的规模。这些需求的共同特点是，工作环境狭窄，需要人机协作，要求机械臂有较好的灵活性和精度，并且成本控制十分敏感。如果使用工业机器人，也可以获得较好的演示效果，但成本过高无法商业推广。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有的机器人由于体积大、造价高难以在大量新兴行业推广应用的问题，设计一种体积小、结构简单，成本低的六自由度机器人。

本实用新型的技术方案是：

一种六自由度机器人，其特征是它包括底座1、大臂2、中间臂3、小臂4、执行臂5和折臂6，折臂6安装在底座1上并能绕A轴回转，大臂2的一端安装在折臂6上并能绕B轴来回摆动旋转，中间臂3的一端安装在大臂2的另一端上并能绕大臂上对应的C轴来回摆动旋转，中间臂3的另一端与小臂4的一端相连并能带动小臂4绕水平轴D回转，小臂4的另一端与执行臂5的一端相连并能带动执行臂5绕E轴左右摆动，执行臂5的下端带动承载物绕F轴加转；所述的A轴为底座1的中心垂直轴，所述的B轴为与A轴空间垂直的水平轴，所述的C轴为与B轴空间平行的水平轴，D轴为与C轴空间垂直的水平轴，所述的E轴为与D轴空间垂直的水平轴，所述的F轴为与E轴空间垂直相交的垂直轴。

所述的A轴、C轴和D轴均由谐波减速器和步进电机驱动。

所述的A轴由第一谐波减速器7和第一步进电机8，C轴和D轴均由第二谐波减速器9和第二步进电机10。

所述的B轴由第一步进电机8、同步传动带14和第一谐波减速器7驱动。

所述的E轴由第二步进电机10 和伞齿加同步带轮二级减速机构11驱动。

所述的F轴由第二步进电机10和齿轮二级减速机构13驱动。

本实用新型的有益效果：

本实用新型将谐波减速器和步进电机作为六个自由度驱动轴的驱动机构，不仅体积小，重量轻，而且能大大降低制造成本，整机价格可控制在2万元以内。

本实用新型具有高性能高精度，达到工业机器人标准。

本实用新型采用驱控一体嵌入式设计，不需要外置的控制柜。

本实用新型结构轻巧、低电压低耗电，可以锂电池供电长时间工作，特别适合智能人形服务机器人应用，及移动底盘上安装。

附图说明

图1是本实用新型的正视结构示意图。

图2是本实用新型的六轴结构示意图。

图3是图1的后视剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图1-3所示。

一种六自由度机器人，它包括底座1、大臂2、中间臂3、小臂4、执行臂5和折臂6，底座1连接有控制接口15，折臂6安装在底座1上并能绕A轴回转，大臂2的一端安装在折臂6上并能绕B轴来回摆动旋转，中间臂3的一端安装在大臂2的另一端上并能绕大臂上对应的C轴来回摆动旋转，中间臂3的另一端与小臂4的一端相连并能带动小臂4绕水平轴D回转，小臂4的另一端与执行臂5的一端相连并能带动执行臂5绕E轴左右摆动，执行臂5的下端带动承载物绕F轴加转，如图1所示；所述的A轴为底座1的中心垂直轴，所述的B轴为与A轴空间垂直的水平轴，所述的C轴为与B轴空间平行的水平轴，D轴为与C轴空间垂直的水平轴，所述的E轴为与D轴空间垂直的水平轴，所述的F轴为与E轴空间垂直相交的垂直轴，如图2所示。

本实用新型各轴（B轴除外）的具体驱动结构如图3所示 B轴的驱动如图1所示， B轴由一个第一步进电机8（可采用规格为57的步进电机，下同）、一个同步传动带14和一个第一谐波减速器7（可采用规格为17的谐波减速器，下同）驱动。A轴、C轴和D轴均由谐波减速器和步进电机驱动。所述的A轴由第一谐波减速器7和第一步进电机8，C轴和D轴均由一个第二谐波减速器9（可采用规格为14的谐波减速器，下同）和一个第二步进电机10（可采用规格为42的步进电机，下同）。E轴由一个第二步进电机10 和一个由伞齿加同步带轮二级减速机构11组成的机构驱动。F轴由第二步进电机10和齿轮二级减速机构13驱动。

本实用新型的六轴机械臂基体材质采用2A12铝合金，它具有强度高重量轻，所有关节部位全安装有高级滚动轴承，转动灵活阻力小承载大；机械臂六个关节处通过设计光电校准开关，能确保机械臂的运行精度，其重复定位精度可达到0.1mm。机械臂外设计有高强度工程塑料保护壳，保护机械臂运行时不被划伤等，另外使得整个机械臂更加美观。整个机械臂总重量只有15Kg,末端承载为1Kg。

本实用新型具备以下优点：

1、较高的灵活性和较高的精度，2、较慢的工作速度和较低的工作负载，3、低电压低耗电以提高安全性，4、小巧紧凑节省空间，没有外置控制柜。

本实用新型的控制系统可采用多处理器设计，嵌入机械臂内部，通过底层控制算法，模块化设计，通过高速总线、多处理器、并行计算、分布式控制等技术实现低成本高性能。

伺服驱动系统可采用磁编码器伺服控制器，它性能理想，价格低廉，最重要的是控制板小巧，可以根据需要设计，使驱动电路也完全嵌入机械臂内部。

精密减速机占据机械臂很大一部分成本。本实用新型根据服务机械臂工作特点设计了零间隙精密减速机系列，采用差分原理，构造精巧简洁，速比有36，50，100等。详见中国专利2018209676282，使用成本远低于普通的谐波减速机。

本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (6)

1.一种六自由度机器人，其特征是它包括底座（1）、大臂（2）、中间臂（3）、小臂（4）、执行臂（5）和折臂（6），折臂（6）安装在底座（1）上并能绕A轴回转，大臂（2）的一端安装在折臂（6）上并能绕B轴来回摆动旋转，中间臂（3）的一端安装在大臂（2）的另一端上并能绕大臂上对应的C轴来回摆动旋转，中间臂（3）的另一端与小臂（4）的一端相连并能带动小臂（4）绕水平轴（D）回转，小臂（4）的另一端与执行臂（5）的一端相连并能带动执行臂（5）绕E轴左右摆动，执行臂（5）的下端带动承载物绕F轴加转；所述的A轴为底座（1）的中心垂直轴，所述的B轴为与A轴空间垂直的水平轴，所述的C轴为与B轴空间平行的水平轴， D轴为与C轴空间垂直的水平轴，所述的E轴为与D轴空间垂直的水平轴，所述的F轴为与E轴空间垂直相交的垂直轴。

2.根据权利要求1所述的六自由度机器人，其特征是所述的A轴、C轴和D轴均由谐波减速器和步进电机驱动。

3.根据权利要求2所述的六自由度机器人，其特征是所述的A轴由第一谐波减速器（7）和第一步进电机（8），C轴和D轴均由第二谐波减速器（9）和第二步进电机（10）。

4.根据权利要求1所述的六自由度机器人，其特征是所述的B轴由第一步进电机（8）、同步传动带（14）和第一谐波减速器（7）驱动。

5.根据权利要求1所述的六自由度机器人，其特征是所述的E轴由第二步进电机（10）和伞齿加同步带轮二级减速机构（11）驱动。

6.根据权利要求1所述的六自由度机器人，其特征是所述的F轴由第二步进电机（10）和齿轮二级减速机构（13）驱动。