CN211137149U - 一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人 - Google Patents

一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人 Download PDF

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郭廷山
王恒
陈杰
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一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,属于七轴协作机器人制造领域,本实用新型为了解决现有技术中的七轴协作机器人的各个轴本体组件都是采用竖直排列的,导致其工作空间偏小,工作盲点较大,在空间狭小的区域灵活性和智能性较差的问题,本实用新型通过对现有七轴协作机器人中各个轴主体组件的结构进行改进,将现有部分竖直的轴主体组件改进为偏置设计,以获得更大的工作范围,并且减少工作范围内工作盲点,本实用新型主要用于狭小环境中的人机协作,实现自动化生产。

Description

一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人
技术领域
本实用新型属于七轴协作机器人制造领域,具体涉及一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人。
背景技术
随着近几年我国制造业劳动力成本的大幅攀升、工业制造业朝着集约化智能化的方向升级以及工业机器人领域发展,通过协作机器人代替人工劳动力已经成为一种时代进步的趋势,目前传统的协作机器人具有六个自由度,机器人手臂运动姿态较为单一,在申请号为201822172428.0专利名称为《一种七轴协作机器人》的实用新型专利的公开文件中记载了一种具有七个自由度的机器人,它很好的解决了机器人手臂运动姿态较为单一的问题,但是这种机器人本身还存着缺陷,由于该机器人的各个轴本体组件都是采用竖直排列设置,导致其工作空间偏小,工作盲点较大,在空间狭小的区域灵活性和智能性较差。因此研发一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人是很符合实际需要的。
实用新型内容
本实用新型为了解决现有技术中的七轴协作机器人的各个轴本体组件都是采用竖直排列的,导致其工作空间偏小,工作盲点较大,在空间狭小的区域灵活性和智能性较差的问题,进而提供了一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人;
一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,所述七轴协作机器人包括基座、第一轴本体组件、第二轴本体组件、第三轴本体组件、第四轴本体组件、第五轴本体组件、第六轴本体组件、末端接口法兰、第一模块化关节、第二模块化关节、第三模块化关节、第四模块化关节、第五模块化关节、第六模块化关节和第七模块化关节,所述基座的顶部法兰连接端与第一模块化关节的固定端固定连接,第一模块化关节的输出轴与第一轴本体组件的竖直转动端固定连接,第一轴本体组件的水平转动端与第二模块化关节的固定端固定连接,第二模块化关节的输出轴与第二轴本体组件的水平转动端,第二轴本体组件的竖直转动端与第三模块化关节的固定端固定连接,第三模块化关节的输出轴与第三轴本体组件的竖直转动端,第三轴本体组件的水平转动端与第四模块化关节的固定端固定连接,第四模块化关节的输出轴与第四轴本体组件的水平转动端固定连接,第四轴本体组件的竖直转动端与第五模块化关节的固定端固定连接,第五模块化关节的输出轴与第五轴本体组件的竖直转动端固定连接,第五轴本体组件的水平转动端与第六模块化关节的固定端固定连接,第六模块化关节的输出轴与第六轴本体组件的水平转动端固定连接,第六轴本体组件的竖直转动端与第七模块化关节的固定端固定连接,第七模块化关节的输出轴与末端接口法兰固定连接,所述第一轴本体组件、第二轴本体组件、第三轴本体组件、第四轴本体组件均为偏置结构,第一轴本体组件与第二轴本体组件偏置方向相同,第三轴本体组件与第四轴本体组件偏置方向相同,第一轴本体组件与第三轴本体组件偏置方向相反,所述第六模块化关节与第七模块化关节的连接处为球型关节设计;
进一步地,所述各模块化关节集成有电机、驱动器、减速器、编码器、制动器、控制模块以及各IO接口;
进一步地,所述模块化关节采用中空设计,电机电源线、气源、各控制线路均集成于七轴协作机器人内部;
进一步地,所述七轴协作机器人还包括第一轴后盖、第二轴后盖、第三轴后盖、第四轴后盖和第六轴后盖,所述第一轴后盖安装在第二轴本体组件上,第二轴后盖安装在第二轴本体组件上,第三轴后盖安装在第三轴本体组件上,第四轴后盖安装在第四轴本体组件上,第六轴后盖安装在第六轴本体组件上;
进一步地,所述七轴协作机器人还包括第一装饰环和第二装饰环,第一装饰环套装在第三模块化关节上,第二装饰环套装在第五模块化关节上;
进一步地,所述第一轴本体组件与第二轴本体组件结构相同,第三轴本体组件与第四轴本体组件结构相同;
进一步地,所述末端接口法兰集成有电气接口和气动接口;
进一步地,所述末端接口法兰还具有示教握持部与示教按钮,所述示教握持部和示教按钮分别位于末端接口法兰两端。
本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:
1、本实用新型提供的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人相比较现有的七轴协助机器人中四个轴主体组件均采用偏置设计,因此所相邻两个轴主体组件的连接关节不在同一竖直线上,可以增加七轴协作机器人的工作区域,减小工作盲区。
2、本实用新型提供的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人中的第一轴本体组件与第二轴本体组件实现了模块化设计,第三轴本体组件与第四轴本体组件实现了模块化设计,相互能够互换,具有良好的替换性。
3、本实用新型提供的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人中第六模块化关节与第七模块化关节的连接为球型关节设计,使机器人整体更加紧凑,且腕关节的可旋转范围可达300°以上,使机器人运动的姿态更加灵活丰富。
附图说明
图1为本实用新型的轴侧示意图;
图2为本实用新型的主视示意图;
图3为本实用新型的侧视示意图;
图4为本实用新型的主剖示意图图;
图5为本实用新型中第六模块化关节与第七模块化关节组成示意图;
图6为本实用新型在所述X-Z面的工作范围示意图;
图7为现有七轴协作机器人所述X-Z面的工作范围示意图;
图中1基座、2第一轴本体、3第一轴后盖、4第二轴后盖、5第二轴本体、6第三轴装饰环、7第三轴本体、8第三轴后盖、9第四轴后盖、10第四轴本体、11第五轴装饰环、12第五轴本体、13第六轴后盖、14第六轴本体、15末端接口法兰、16第一模块化关节、17第二模块化关节、18第三模块化关节、19第四模块化关节、20第五模块化关节、21第六模块化关节和22第七模块化关节。
具体实施方式
具体实施方式一:参照图1至图5说明本实施方式,本实施方式提供了一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,所述七轴协作机器人包括基座1、第一轴本体组件2、第二轴本体组件5、第三轴本体组件7、第四轴本体组件10、第五轴本体组件12、第六轴本体组件14、末端接口法兰15、第一模块化关节16、第二模块化关节17、第三模块化关节18、第四模块化关节19、第五模块化关节20、第六模块化关节21和第七模块化关节22,所述基座1的顶部法兰连接端与第一模块化关节16的固定端固定连接,第一模块化关节16的输出轴与第一轴本体组件2的竖直转动端固定连接,第一轴本体组件2的水平转动端与第二模块化关节17的固定端固定连接,第二模块化关节17的输出轴与第二轴本体组件5的水平转动端固定连接,第二轴本体组件5的竖直转动端与第三模块化关节18的固定端固定连接,第三模块化关节18的输出轴与第三轴本体组件7的竖直转动端固定连接,第三轴本体组件7的水平转动端与第四模块化关节19的固定端固定连接,第四模块化关节19的输出轴与第四轴本体组件10的水平转动端固定连接,第四轴本体组件10的竖直转动端与第五模块化关节20的固定端固定连接,第五模块化关节20的输出轴与第五轴本体组件12的竖直转动端固定连接,第五轴本体组件12的水平转动端与第六模块化关节21的固定端固定连接,第六模块化关节21的输出轴与第六轴本体组件14的水平转动端固定连接,第六轴本体组件14的竖直转动端与第七模块化关节22的固定端固定连接,第七模块化关节22的输出轴与末端接口法兰15固定连接,其特征在于:所述第一轴本体组件2、第二轴本体组件5、第三轴本体组件7、第四轴本体组件10均为偏置结构,第一轴本体组件2与第二轴本体组件5偏置方向相同,第三轴本体组件7与第四轴本体组件10偏置方向相同,第一轴本体组件2与第三轴本体组件7偏置方向相反,所述第六模块化关节21与第七模块化关节22的连接为球型关节设计。
本实施方式中所述的机器人本体采用高强度铝合金铸造成型,使机器人的自重轻、力学性能好,而负载能力高,所述偏置设计为同一轴主体的输入端的轴线和输出端的轴线不在同一平面上(即输入端并不在输出端的正下方),通过如图6~7所示,以竖直向上为Z方向,垂直于页面为Y方向建立笛卡尔坐标系;图7为未采用偏置结构的协作机器人的X-Z面运动范围图,可见在中间区域形成了较大的中空区域,且中空区域在图中左右对称,故机器人在三位空间不能到达此区域,运动空间受限;图6为所述多关节偏置高集成度七轴协作机器人的X-Z面运动范围图,得益于所述第一轴本体组件、第二轴本体组件、第三轴本体组件、第四轴本体组件的偏置设计,使机器人具有更大的工作空间,且中空区域在图中左右不对称,故机器人实则具有更大的工作空间,所述第六模块化关节21与第七模块化关节22连接采用球型关节设计,使机器人整体更加紧凑,且腕关节的可旋转范围可达300°以上,使机器人运动的姿态更加灵活丰富,同时本实用新型中所述第三模块化关节18与第四模块化关节19结构相近,与第五模块化关节20结构相同,其输出力矩相同且大小较第一模块化关节16与第二模块化关节17次之;所述第六模块化关节21与第七模块化关节22结构相同,其输出力矩最小,其中第一模块化关节16、第三模块化关节18、第五模块化关节20和第七模块化关节22的角位移范围为-175°-175°,第二模块化关节17的角位移范围为-100°-150°,第四模块化关节19的角位移范围为-150°-100°,第六模块化关节21的角位移范围为-155°-155°。
具体实施方式二:参照图1至图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一所述的各模块化关节作进一步限定,本实施方式中,所述各模块化关节集成有电机、驱动器、减速器、编码器、制动器、控制模块以及各IO接口。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式三:参照图1至图3说明本实施方式,本实施方式是对各模块化关节作进一步限定,本实施方式中,所述各模块化关节采用中空设计,电机电源线、气源、各控制线路均集成于七轴协作机器人内部。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式四:参照图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一所述的七轴协作机器人作进一步限定,本实施方式中,所述七轴协作机器人还包括第一轴后盖3、第二轴后盖4、第三轴后盖8、第四轴后盖9和第六轴后盖13,所述第一轴后盖3安装在第二轴本体组件5上,第二轴后盖4安装在第二轴本体组件5上,第三轴后盖8安装在第三轴本体组件7上,第四轴后盖9安装在第四轴本体组件10上,第六轴后盖13安装在第六轴本体组件14上。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中所述的所有轴后盖均采用塑料材质,所述每个轴本体组件与轴后盖之间的连接方式简单可靠,并具有密封功能,易于所述多关节偏置七轴协作机器人的装配、检查及拆修。
具体实施方式五:参照图1至图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一所述的七轴协作机器人作进一步限定,本实施方式中,所述七轴协作机器人还包括第一装饰环6和第二装饰环11,第一装饰环6套装在第三模块化18上,第二装饰环11套装在第五模块化20上。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式六:参照图2和图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一所述的第一轴本体组件2、第二轴本体组件5、第三轴本体组件7与第四轴本体组件10作进一步限定,本实施方式中,所述第一轴本体组件2与第二轴本体组件5结构相同,第三轴本体组件7与第四轴本体组件10结构相同。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
本实施方式中模块化关节的布局能使所述七轴协作机器人安装于地板、天花板、侧壁等多种工况,使协作机器人的使用更加灵活丰富。
具体实施方式七:参照图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一所述的末端接口法兰15作进一步限定,本实施方式中,所述末端接口法兰15集成有电气接口和气动接口。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
具体实施方式八:参照图3说明本实施方式,本实施方式是对具体实施方式一所述的末端接口法兰15作进一步限定,本实施方式中,所述末端接口法兰15还具有示教握持部与示教按钮,所述示教握持部和示教按钮分别位于末端接口法兰15两端。其它组成及连接方式与具体实施方式一相同。
本实用新型已以较佳实施案例揭示如上,然而并非用以限定本实用新型,任何熟悉本专业的技术人员,在不脱离本实用新型技术方案范围内,当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例,但是凡是未脱离本实用新型技术方案的内容,依据本实用新型的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属本实用新型技术方案范围。
工作原理
本实用新型提供的七轴协作机器人,在工作时主要依靠机器人组成中的各个模块化关节转动,同时带动每个模块化关节所连接的两个轴主体组件实现不同方向的转动,通过多个转动的自由组合,以达到在现有工作空间内通过最佳的工作角度进行工作的效果。

Claims (8)

1.一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,所述七轴协作机器人包括基座(1)、第一轴本体组件(2)、第二轴本体组件(5)、第三轴本体组件(7)、第四轴本体组件(10)、第五轴本体组件(12)、第六轴本体组件(14)、末端接口法兰(15)、第一模块化关节(16)、第二模块化关节(17)、第三模块化关节(18)、第四模块化关节(19)、第五模块化关节(20)、第六模块化关节(21)和第七模块化关节(22),所述基座(1)的顶部法兰连接端与第一模块化关节(16)的固定端固定连接,第一模块化关节(16)的输出轴与第一轴本体组件(2)的竖直转动端固定连接,第一轴本体组件(2)的水平转动端与第二模块化关节(17)的固定端固定连接,第二模块化关节(17)的输出轴与第二轴本体组件(5)的水平转动端,第二轴本体组件(5)的竖直转动端与第三模块化关节(18)的固定端固定连接,第三模块化关节(18)的输出轴与第三轴本体组件(7)的竖直转动端,第三轴本体组件(7)的水平转动端与第四模块化关节(19)的固定端固定连接,第四模块化关节(19)的输出轴与第四轴本体组件(10)的水平转动端固定连接,第四轴本体组件(10)的竖直转动端与第五模块化关节(20)的固定端固定连接,第五模块化关节(20)的输出轴与第五轴本体组件(12)的竖直转动端固定连接,第五轴本体组件(12)的水平转动端与第六模块化关节(21)的固定端固定连接,第六模块化关节(21)的输出轴与第六轴本体组件(14)的水平转动端固定连接,第六轴本体组件(14)的竖直转动端与第七模块化关节(22)的固定端固定连接,第七模块化关节(22)的输出轴与末端接口法兰(15)固定连接,其特征在于:所述第一轴本体组件(2)、第二轴本体组件(5)、第三轴本体组件(7)、第四轴本体组件(10)均为偏置结构,第一轴本体组件(2)与第二轴本体组件(5)偏置方向相同,第三轴本体组件(7)与第四轴本体组件(10)偏置方向相同,第一轴本体组件(2)与第三轴本体组件(7)偏置方向相反,所述第六模块化关节(21)与第七模块化关节(22)的连接为球型关节设计。
2.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述各模块化关节集成有电机、驱动器、减速器、编码器、制动器、控制模块以及各IO接口。
3.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述各模块化关节采用中空设计,电机电源线、气源、各控制线路均集成于七轴协作机器人内部。
4.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述七轴协作机器人还包括第一轴后盖(3)、第二轴后盖(4)、第三轴后盖(8)、第四轴后盖(9)和第六轴后盖(13),所述第一轴后盖(3)安装在第二轴本体组件(5)上,第二轴后盖(4)安装在第二轴本体组件(5)上,第三轴后盖(8)安装在第三轴本体组件(7)上,第四轴后盖(9)安装在第四轴本体组件(10)上,第六轴后盖(13)安装在第六轴本体组件(14)上。
5.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述七轴协作机器人还包括第一装饰环(6)和第二装饰环(11),第一装饰环(6)套装在第三模块化关节(18)上,第二装饰环(11)套装在第五模块化关节(20)上。
6.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述第一轴本体组件(2)与第二轴本体组件(5)结构相同,第三轴本体组件(7)与第四轴本体组件(10)结构相同。
7.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述末端接口法兰(15)集成有电气接口和气动接口。
8.根据权利要求1中所述的一种多关节偏置高集成度七轴协作机器人,其特征在于:所述末端接口法兰(15)还具有示教握持部与示教按钮,所述示教握持部和示教按钮分别位于末端接口法兰(15)两端。
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