CN209648729U - 采用模块化关节的机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种采用模块化关节的机器人，底座、旋转座、摆臂、大臂、旋转臂、小臂和机械手；所述底座与旋转座之间形成第一关节；所述旋转座与摆臂之间形成第二关节；所述摆臂与大臂之间形成第三关节；所述大臂与旋转臂之间形成第四关节；所述旋转臂与小臂之间形成第五关节；所述小臂与机械手之间形成第六关节；所述第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节均为模块化关节；该机器人关节采用模块化设计，学生可以便捷的将机器人的关节位置进行拆装，提高机器人教学效果。

Description

采用模块化关节的机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体涉及一种采用模块化关节的机器人。

背景技术

随着社会的进步，机械手臂是目前在工业机器人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、教育教学、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。在教育教学方面能让学生了解机械臂的工作过程，了解力的产生到转化的过程；因此，学校经常组织学生到工厂考察学习各种机械臂工作，由于，工厂都是大型机械臂，学生进入学习很不方便，且存在较多安全隐患。

现有技术中，许多教学设备供应商致力于工业机器人生产线的小型化与轻量化，实现了将大型工业机器人变成了教学演示产品，可布置在教室、书房等研究和学习场所；在机器人教学实践过程中，学生除了可以通过观看教学型机器人的工作来学习机器人的有关知识外，还需要亲手拆卸机器人，从而了解机器人的内部构造，然而现有的教学型机器人仅仅实现了工业机器人的小型化和轻量化，其可拆卸性能较差，学生在拆卸时，仍然需要花费大量精力，如若操作不规范，容易导致机器人结构受损。

因此，需要一种便于拆装的采用模块化关节的机器人，该机器人的关节采用模块化设计，学生可以便捷的将机器人进行拆装，提高机器人教学的效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种便于拆装的采用模块化关节的机器人。

本实用新型的采用模块化关节的机器人包括：底座、旋转座、摆臂、大臂、旋转臂、小臂和机械手；所述底座与旋转座之间形成第一关节；所述旋转座与摆臂之间形成第二关节；所述摆臂与大臂之间形成第三关节；所述大臂与旋转臂之间形成第四关节；所述旋转臂与小臂之间形成第五关节；所述小臂与机械手之间形成第六关节；所述第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节均为模块化关节；

所述模块化关节包括：臂体Ⅰ，所述臂体Ⅰ为圆筒结构，其前端设有开口，后端设有可拆卸的端盖；臂体Ⅱ，所述臂体Ⅱ端部形成可外套于臂体Ⅰ前端的罩体；模块化驱动机构，所述模块化驱动机构包括固定于所述臂体Ⅰ前端面的驱动电机和传动连接于所述驱动电机输出轴的驱动盘；所述驱动盘通过紧固件可拆卸式固定于所述罩体的端面；

进一步，在所述第一关节处，底座作为模块化关节的臂体Ⅰ，旋转座作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第二关节处，旋转座作为模块化关节的臂体Ⅰ，摆臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第三关节处，摆臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，大臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第四关节处，大臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，旋转臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第五关节处，旋转臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，小臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第六关节处，小臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，机械手作为模块化关节的臂体Ⅱ；

进一步，所述摆臂包括连接管和固定于所述连接管两端的前端筒体和后端筒体；所述前端筒体和后端筒体分别作为第二关节的臂体Ⅱ和第三关节的臂体Ⅰ；

进一步，所述臂体Ⅰ内固定有轴承座；所述驱动电机的输出轴外套有与所述驱动盘相互固定的轴套；所述轴承座与轴套之间通过轴承可转动支承；

进一步，所述轴套后端形成凸缘，轴套前端外套有垫圈；所述轴承的内圈通过所述凸缘和垫圈进行轴向定位；所述驱动电机壳体的前端面固定有法兰；所述轴承座的前端沿径向向内一体成型有挡圈；所述轴承的外圈通过该挡圈和法兰进行轴向定位；

进一步，所述驱动盘的后端面设有绕其圆心设置的弧形滑槽；所述轴承座前端面固定有与所述弧形滑槽滑动配合的限位柱；

进一步，所述轴承为深沟球轴承；

进一步，所述罩体的外端面分布有沉头孔Ⅰ，且沉头孔Ⅰ设有用于连接驱动盘前端面的螺钉Ⅰ；

进一步，所述臂体Ⅰ的前端面分布有沉头孔Ⅱ，且沉头孔Ⅱ设有用于连接轴承座前端面的螺钉Ⅱ；

进一步，所述法兰端面分布有通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，且通孔Ⅰ和通孔Ⅱ内分别对应设置有螺钉Ⅲ和螺钉IV，并分别对应通过螺钉Ⅲ和螺钉IV连接轴承座和驱动电机壳体。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的采用模块化关节的机器人，驱动电机的输出轴转动时，通过驱动盘驱动臂体Ⅱ相对于臂体Ⅰ转动；臂体Ⅱ的罩体外套于臂体Ⅰ，这种设置方式可一定程度防止杂质进入到臂体Ⅰ内；需要拆卸该机器人关节时，可先打开端盖，解除驱动盘与臂体Ⅱ罩体端部之间的连接后，整个臂体Ⅱ可与臂体Ⅰ分离；在解除电机与臂体Ⅰ的固定后，整个驱动机构可以从动臂体Ⅰ后端移出，因此，本实用新型的机器人关节具有容易拆卸的优点，便于学生了解机器人的内部结构。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明：

图1为本实用新型的立体图；

图2为本实用新型的第一、第二关节的示意图；

图3为图2中A-A剖视图；

图4为本实用新型的第三关节的示意图；

图5为图4中B-B剖视图；

图6为本实用新型第四至第六关节的示意图；

图7为图6的左视图；

图8为图7中A-A剖视图；

图9为本实用新型的模块化关节的示意图。

具体实施方式

图1是本实用新型的结构示意图；如图所示，本实施例的采用模块化关节的机器人，包括底座1、旋转座2、摆臂3、大臂4、旋转臂5、小臂6和机械手；所述底座1与旋转座2之间形成第一关节；所述旋转座2与摆臂3之间形成第二关节；所述摆臂3与大臂4之间形成第三关节；所述大臂4与旋转臂5之间形成第四关节；所述旋转臂5与小臂6之间形成第五关节；所述小臂6与机械手之间形成第六关节；

所述第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节均为模块化关节；所述模块化关节包括：臂体Ⅰ13，所述臂体Ⅰ13为圆筒结构，其前端设有开口，后端设有可拆卸的端盖；臂体Ⅱ14，所述臂体Ⅱ14端部形成可外套于臂体Ⅰ13前端的罩体；模块化驱动机构，所述模块化驱动机构包括固定于所述臂体Ⅰ13前端面的驱动电机7和传动连接于所述驱动电机7输出轴15的驱动盘10；所述驱动盘10通过紧固件可拆卸式固定于所述罩体的端面。本文中提到的“前”指的是沿轴线朝向臂体Ⅱ14的方向，反之为“后”。另外，本文的附图中未表示出机械手的机构，机械手可以采用现有的机械爪，或者用于夹持刀具的刀座，其固定于第六关节的驱动盘10即可。驱动电机7的输出轴15开设有键槽，键槽内设置平键，驱动盘10外套于驱动电机7的输出轴15，其通过所述平键与驱动盘10实现传动连接；驱动电机7的输出轴15通过臂体Ⅰ13前端的开口伸出并传动连接于驱动盘10，驱动电机7的输出轴15转动时，通过驱动盘10驱动臂体Ⅱ14相对于臂体Ⅰ13转动；臂体Ⅱ14的罩体外套于臂体Ⅰ13，这种设置方式可一定程度防止杂质进入到臂体Ⅰ13内；需要拆卸该机器人关节时，可先打开端盖，解除驱动盘10与臂体Ⅱ14罩体端部之间的连接后，整个臂体Ⅱ14可与臂体Ⅰ13分离；在解除电机7与臂体Ⅰ13的固定后，整个驱动机构可以从动臂体Ⅰ13后端移出，因此，本实用新型的机器人关节具有容易拆卸的优点，便于学生了解机器人的内部结构。

优选实施方式中，在所述第一关节处，底座1作为模块化关节的臂体Ⅰ13，旋转座2作为模块化关节的臂体Ⅱ14；在所述第二关节处，旋转座2作为模块化关节的臂体Ⅰ13，摆臂3作为模块化关节的臂体Ⅱ14；在所述第三关节处，摆臂3作为模块化关节的臂体Ⅰ13，大臂4作为模块化关节的臂体Ⅱ14；在所述第四关节处，大臂4作为模块化关节的臂体Ⅰ13，旋转臂5作为模块化关节的臂体Ⅱ14；在所述第五关节处，旋转臂5作为模块化关节的臂体Ⅰ13，小臂6作为模块化关节的臂体Ⅱ14；在所述第六关节处，小臂6作为模块化关节的臂体Ⅰ13，机械手作为模块化关节的臂体Ⅱ14；

优选实施方式中，所述摆臂3包括连接管和固定于所述连接管两端的前端筒体和后端筒体；所述前端筒体和后端筒体分别作为第二关节的臂体Ⅱ14和第三关节的臂体Ⅰ13，摆臂3采用这种结构一方面能保证其强度，另一方面能降低摆臂3的自重。

优选实施方式中，所述臂体Ⅰ13内固定有轴承座9；所述驱动电机7的输出轴15外套有与所述驱动盘10相互固定的轴套11；所述轴承座9与轴套11之间通过轴承12可转动支承；驱动盘10通过螺钉等紧固件与轴套11固定连接，因此，轴套11将随驱动电机7的输出轴15一同转动，轴承12外套于该轴套11用于支撑轴套11和驱动电机7的输出轴15转动。

优选实施方式中，所述轴套11后端形成凸缘，轴套11前端外套有垫圈16；所述轴承12的内圈通过所述凸缘和垫圈16进行轴向定位；因此，轴承12内圈在工作中不会发生轴向窜动。所述驱动电机7壳体的前端面固定有法兰8；所述轴承座9的前端沿径向向内一体成型有挡圈；所述轴承12的外圈通过该挡圈和法兰8进行轴向定位，确保轴承12的外圈在工作中不会发生轴向窜动。

优选实施方式中，所述驱动盘10的后端面设有绕其圆心设置的弧形滑槽17，该弧形滑槽17的圆心位置与驱动盘10相同；所述轴承座9前端面固定有与所述弧形滑槽17滑动配合的限位柱；该弧形滑槽17对应的圆心角为驱动盘10可以转动的范围，从而限制臂体Ⅱ14的转动范围。

优选实施方式中，所述轴承12为深沟球轴承12。

优选实施方式中，所述罩体的外端面分布有沉头孔Ⅰ，且沉头孔Ⅰ设有用于连接驱动盘10前端面的螺钉Ⅰ；驱动盘10的前端面对应分布有螺纹孔，螺钉Ⅰ穿过沉头孔Ⅰ连接于该螺纹孔实现罩体与驱动轴之间的相互固定。所述臂体Ⅰ13的前端面分布有沉头孔Ⅱ，且沉头孔Ⅱ设有用于连接轴承座9前端面的螺钉Ⅱ；轴承座9的前端面对应分布有螺纹孔，螺钉Ⅱ穿过沉头孔Ⅱ与该螺纹孔配合实习臂体Ⅰ13与轴承座9的相对固定。所述法兰8端面分布有通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，且通孔Ⅰ和通孔Ⅱ内分别对应设置有螺钉Ⅲ和螺钉IV，并分别对应通过螺钉Ⅲ和螺钉IV连接轴承座9和驱动电机7壳体，因此，法兰8、驱动电机7壳体和轴承座9之间相互固定。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种采用模块化关节的机器人，其特征在于，包括：底座、旋转座、摆臂、大臂、旋转臂、小臂和机械手；

所述底座与旋转座之间形成第一关节；所述旋转座与摆臂之间形成第二关节；所述摆臂与大臂之间形成第三关节；所述大臂与旋转臂之间形成第四关节；所述旋转臂与小臂之间形成第五关节；所述小臂与机械手之间形成第六关节；

所述第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节均为模块化关节；

所述模块化关节包括：

臂体Ⅰ，所述臂体Ⅰ为圆筒结构，其前端设有开口，后端设有可拆卸的端盖；

臂体Ⅱ，所述臂体Ⅱ端部形成可外套于臂体Ⅰ前端的罩体；

模块化驱动机构，所述模块化驱动机构包括固定于所述臂体Ⅰ前端面的驱动电机和传动连接于所述驱动电机输出轴的驱动盘；所述驱动盘通过紧固件可拆卸式固定于所述罩体的端面。

2.根据权利要求1所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于：在所述第一关节处，底座作为模块化关节的臂体Ⅰ，旋转座作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第二关节处，旋转座作为模块化关节的臂体Ⅰ，摆臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第三关节处，摆臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，大臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第四关节处，大臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，旋转臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第五关节处，旋转臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，小臂作为模块化关节的臂体Ⅱ；在所述第六关节处，小臂作为模块化关节的臂体Ⅰ，机械手作为模块化关节的臂体Ⅱ。

3.根据权利要求1所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于：所述摆臂包括连接管和固定于所述连接管两端的前端筒体和后端筒体；所述前端筒体和后端筒体分别作为第二关节的臂体Ⅱ和第三关节的臂体Ⅰ。

4.根据权利要求1所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于：所述臂体Ⅰ内固定有轴承座；所述驱动电机的输出轴外套有与所述驱动盘相互固定的轴套；所述轴承座与轴套之间通过轴承可转动支承。

5.根据权利要求4所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于:所述轴套后端形成凸缘，轴套前端外套有垫圈；所述轴承的内圈通过所述凸缘和垫圈进行轴向定位；所述驱动电机壳体的前端面固定有法兰；所述轴承座的前端沿径向向内一体成型有挡圈；所述轴承的外圈通过该挡圈和法兰进行轴向定位。

6.根据权利要求4所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于:所述驱动盘的后端面设有绕其圆心设置的弧形滑槽；所述轴承座前端面固定有与所述弧形滑槽滑动配合的限位柱。

7.根据权利要求4所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于:所述轴承为深沟球轴承。

8.根据权利要求4所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于:所述罩体的外端面分布有沉头孔Ⅰ，且沉头孔Ⅰ设有用于连接驱动盘前端面的螺钉Ⅰ。

9.根据权利要求4所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于:所述臂体Ⅰ的前端面分布有沉头孔Ⅱ，且沉头孔Ⅱ设有用于连接轴承座前端面的螺钉Ⅱ。

10.根据权利要求5所述的采用模块化关节的机器人，其特征在于:所述法兰端面分布有通孔Ⅰ和通孔Ⅱ，且通孔Ⅰ和通孔Ⅱ内分别对应设置有螺钉Ⅲ和螺钉IV，并分别对应通过螺钉Ⅲ和螺钉IV连接轴承座和驱动电机壳体。