CN212763448U - 一种五自由度机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种五自由度机器人，包括底部组件、腰部组件、大臂组件、小臂组件和手腕组件，所述底部组件上端设有腰部组件，所述腰部组件上方设有大臂组件，所述大臂组件的右侧设有小臂组件，所述小臂组件的右侧设有手腕组件，通过底部组件、腰部组件、大臂组件、小臂组件和手腕组件中的各个步进电机作为动力源，且行星减速机进行减速动作，使得能够实现底座的旋转、腰部的上下运动、大臂的旋转、小臂的旋转及手腕部位的旋转五个自由度的运动，该机器人兼顾灵活性与成本，具有结构简单、可靠性高、工作空间大、灵活性较高、重量轻及体积小等优点，此机构操作过程简单且结构可靠，为人们提供了方便。

Description

一种五自由度机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种五自由度机器人。

背景技术

在科技日新月益的发展之下，机器人与人类的手最大区别就在于精确度与耐力度，也就是机器人的最大的优势，机器人是可以重复的坐同一动作，在机械正常情况下永远也不会觉得累，在工业技术不断发展的同时，机器人的应用也会将越来越广泛，机器人是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，但现有技术一般有2-3个自由度，不能同时满足不同角度、不同高度、不同范围的工作要求，若2-3台机器人同时进行完成工资，需要投入的成本就增高很多。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种五自由度机器人，通过各组件之间的电机传动,可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种五自由度机器人，包括底部组件、腰部组件、大臂组件、小臂组件和手腕组件，所述底部组件上端设有腰部组件，所述腰部组件上方设有大臂组件，所述大臂组件的右侧设有小臂组件，所述小臂组件的右侧设有手腕组件。

进一步的，所述底部组件包括底座下箱体，所述底座下箱体内设有底座蜗杆，所述底座蜗杆左侧通过底端电机端法兰与底座步进电机右侧连接，所述底座蜗杆和底座步进电机的连接处设有键，所述底座蜗杆左侧设有底座蜗杆末端法兰，所述底座蜗杆的螺纹处设有相对应的底座蜗轮，所述底座蜗轮孔槽内设有底座蜗轮轴，所述底座蜗轮轴上方外表面设有底座蜗轮用套筒，所述底座蜗轮轴上端设有底座上端盖，通过底座步进电机的输入端与外部电源的输出端电连接作为驱动源，由此带动底座蜗杆和底座蜗轮的传动，使得底座蜗轮轴带动底部组件转动。

进一步的，所述腰部组件包括腰部大箱体，所述腰部大箱体内设有腰部大圆柱齿轮，所述腰部大圆柱齿轮上设有两个圆形孔槽，所述腰部大圆柱齿轮圆形孔槽内部分别设有腰部小圆柱齿轮和腰部大圆柱齿轮轴，所述腰部小圆柱齿轮和腰部大圆柱齿轮轴左侧分别设有腰部步进电机和腰部行星减速机，所述腰部小圆柱齿轮和腰部大圆柱齿轮轴与腰部步进电机和腰部行星减速机连接处设有腰部盖板，通过腰部步进电机的输入端与外部电源的输出端的电连接作为驱动源，使得腰部小圆柱齿轮带动腰部大圆柱齿轮转动，且腰部行星减速机通过腰部大圆柱齿轮轴使得腰部大圆柱齿轮减速转动，所述腰部大箱体起到固定、支撑及密封作用。

进一步的，所述大臂组件包括大臂左端盖，所述大臂左端盖通过大臂大锥齿轮轴与大臂右端盖连接，所述大臂大锥齿轮轴外表面设有大臂大锥齿轮套筒，所述大臂大锥齿轮套筒外表面设有大臂大锥齿轮轴，所述大臂大锥齿轮轴下端设有相对应的大臂小锥齿轮，所述大臂小锥齿轮下端设有大臂小锥齿轮用套筒，所述大臂小锥齿轮用套筒内设有大臂步进电机，所述大臂步进电机下端通过大臂法兰与大臂行星减速机上端连接，通过大臂步进电机的输入端与外部电源的输出端电连接作为动力源，通过大臂大锥齿轮轴和大臂小锥齿轮的连接翻遍力矩的方向，实现传动方向的的改变，且通过大臂大锥齿轮轴传递到大臂行星减速机进行减速后输出到传动装置，以此带动小臂组件转动，所述大臂行星减速机将大臂步进电机的转速降低，且大臂步进电机和大臂行星减速机紧密联合并装配在大臂外壳里面，降低大臂重心到第二转动关节的受力距离，即降低力矩，以及减小空间占用面积。

进一步的，所述小臂组件包括小臂左端盖，所述小臂左端盖上端通过小臂大锥齿轮轴与小臂右端盖连接，所述小臂大锥齿轮轴左侧外部面设有小臂大锥齿轮用套圈，所述小臂大锥齿轮轴外部面设有小臂大锥齿轮，所述小臂大锥齿轮下端设有相对应的小臂小锥齿轮，所述小臂小锥齿轮下端设有小臂小锥齿轮用套筒，所述小臂小锥齿轮下端通过小臂法兰与小臂行星减速机上端连接，所述小臂行星减速机下端设有小臂步进电机，所述小臂组件为悬臂梁结构型，通过小臂步进电机的输入端和外部电源的输出端的电连接，且通过小臂行星减速机的减速，使得小臂小锥齿轮带动小臂大锥齿轮的传动，以此实现小臂组件的传动。

进一步的，所述手腕组件包括手腕左端盖，所述手腕左端盖右侧设有手腕手腕右端盖，所述手腕左端盖和手腕右端盖之间设有手腕轴，所述手腕轴下端通过手腕法兰与手腕行星减速机上端连接，所述手腕行星减速机下端设有手腕步进电机，因为腕部空间减小，质量要求较轻，因此手腕行星减速机具有高传动比、质量轻机体积小等优点，通过手腕步进电机的输入端和外部电源的输出端电连接，以此手腕步进电机配合高传动比的手腕行星减速机直接输出。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本五自由度机器人，具有以下好处：

1、本实用新型上设置了底座步进电机，通过底座步进电机作为动力源，带动底座蜗杆和底座蜗轮转动，使得底座蜗轮轴带动上方腰部组件转动，实现第一自由度的转动。

2、本实用新型上设置了腰部步进电机，通过腰部步进电机作为动力源，使得腰部小圆柱齿轮带动腰部大圆柱齿轮转动，且通过腰部行星减速机带动腰部大圆柱齿轮轴进行减速，通过腰部大圆柱齿轮带动大臂转动上下遇到运动，实现第二自由度的转动。

3、本实用新型上设置大臂步进电机，通过大臂步进电机作为动力源，使得大臂小锥齿轮和大臂大锥齿轮的相对传动，且大臂行星减速机的减速运动，使得小臂组件进行运动，实现第三自由度的转动。

4、本实用新型上设置小臂步进电机,通过小臂步进电机作为动力源，且小臂行星减速机进行减速，使得小臂小锥齿轮和小臂大锥齿轮的相对运动，带动手腕组件的传动，实现第四自由度的转动。

5、本实用新型上设置手腕步进电机，通过手腕步进电机作为动力源，且手腕行星减速机的减速，且通过手腕法兰末端执行器的连接，使得末端执行器进行运动，实现地五自由度的转动。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型底部组件结构示意图；

图3为本实用新型腰部组件结构示意图；

图4为本实用新型大臂组件结构示意图；

图5为本实用新型小臂组件结构示意图；

图6为本实用新型手腕组件结构示意图。

图中：1底部组件、2腰部组件、3大臂组件、4小臂组件、5手腕组件、6底座下箱体、7底座蜗杆、8键、9底座电机端法兰、10底座步进电机、11底座蜗轮轴、12底座蜗轮、13底座蜗杆末端法兰、14底座蜗轮用套筒、15底座上端盖、16腰部大箱体、17腰部小圆柱齿轮、18腰部大圆柱齿轮轴、19腰部大圆柱齿轮、20腰部盖板、21腰部步进电机、22腰部行星减速机、23大臂步进电机、24大臂行星减速机、25大臂左端盖、26大臂法兰、27大臂小锥齿轮用套筒、28大臂小锥齿轮、29大臂大锥齿轮轴、30大臂大锥齿轮套筒、31大臂大锥齿轮、32大臂右端盖、33小臂右端盖、34小臂大锥齿轮用套圈、35小臂小锥齿轮、36小臂小锥齿轮用套筒、37小臂法兰、38小臂大锥齿轮、39小臂大锥齿轮轴、40小臂左端盖、41小臂行星减速机、42小臂步进电机、43手腕轴、44手腕法兰、45手腕左端盖、46手腕行星减速机、47手腕步进电机、48手腕右端盖。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-6，本实用新型提供一种技术方案：一种五自由度机器人，包括底部组件1、腰部组件2、大臂组件3、小臂组件4和手腕组件5，底部组件1 上端设有腰部组件2，腰部组件2上方设有大臂组件3，大臂组件3的右侧设有小臂组件4，小臂组件4的右侧设有手腕组件5，底部组件1包括底座下箱体6，底座下箱体6内设有底座蜗杆7，底座蜗杆7左侧通过底端电机端法兰9与底座步进电机10右侧连接，底座蜗杆7和底座步进电机10的连接处设有键8，底座蜗杆7左侧设有底座蜗杆末端法兰13，底座蜗杆7的螺纹处设有相对应的底座蜗轮12，底座蜗轮12孔槽内设有底座蜗轮轴11，底座蜗轮轴11上方外表面设有底座蜗轮用套筒14，底座蜗轮轴11上端设有底座上端盖15，通过底座步进电机10的输入端与外部电源的输出端电连接作为驱动源，由此带动底座蜗杆7和底座蜗轮12的传动，使得底座蜗轮轴11带动底部组件转动，腰部组件2包括腰部大箱体16，腰部大箱体16内设有腰部大圆柱齿轮19，腰部大圆柱齿轮19上设有两个圆形孔槽，腰部大圆柱齿轮19圆形孔槽内部分别设有腰部小圆柱齿轮17和腰部大圆柱齿轮轴18，腰部小圆柱齿轮17和腰部大圆柱齿轮轴18左侧分别设有腰部步进电机21和腰部行星减速机22，腰部小圆柱齿轮17和腰部大圆柱齿轮轴18与腰部步进电机21和腰部行星减速机22连接处设有腰部盖板20，通过腰部步进电机21的输入端与外部电源的输出端的电连接作为驱动源，使得腰部小圆柱齿轮17带动腰部大圆柱齿轮19转动，且腰部行星减速机22通过腰部大圆柱齿轮轴18使得腰部大圆柱齿轮19减速转动，腰部大箱体16起到固定、支撑及密封作用，大臂组件3包括大臂左端盖25，大臂左端盖25通过大臂大锥齿轮轴29与大臂右端盖32连接，大臂大锥齿轮轴29外表面设有大臂大锥齿轮套筒30，大臂大锥齿轮套筒30外表面设有大臂大锥齿轮轴29，大臂大锥齿轮轴29下端设有相对应的大臂小锥齿轮28，大臂小锥齿轮28下端设有大臂小锥齿轮用套筒27，大臂小锥齿轮用套筒27内设有大臂步进电机23，大臂步进电机23下端通过大臂法兰26与大臂行星减速机24上端连接，通过大臂步进电机23的输入端与外部电源的输出端电连接作为动力源，通过大臂大锥齿轮轴29和大臂小锥齿轮28的连接翻遍力矩的方向，实现传动方向的的改变，且通过大臂大锥齿轮轴29传递到大臂行星减速机24进行减速后输出到传动装置，以此带动小臂组件4转动，大臂行星减速机24将大臂步进电机23的转速降低，且大臂步进电机23和大臂行星减速机24紧密联合并装配在大臂外壳里面，降低大臂重心到第二转动关节的受力距离，即降低力矩，以及减小空间占用面积，小臂组件4包括小臂左端盖40，小臂左端盖40上端通过小臂大锥齿轮轴39与小臂右端盖33连接，小臂大锥齿轮轴39左侧外部面设有小臂大锥齿轮用套圈34，小臂大锥齿轮轴39外部面设有小臂大锥齿轮38，小臂大锥齿轮38下端设有相对应的小臂小锥齿轮35，小臂小锥齿轮35下端设有小臂小锥齿轮用套筒36，小臂小锥齿轮35下端通过小臂法兰37与小臂行星减速机41上端连接，小臂行星减速机41下端设有小臂步进电机42，小臂组件4为悬臂梁结构型，通过小臂步进电机42的输入端和外部电源的输出端的电连接，且通过小臂行星减速机41的减速，使得小臂小锥齿轮35带动小臂大锥齿轮38的传动，以此实现小臂组件4的传动，手腕组件5包括手腕左端盖45，手腕左端盖45右侧设有手腕手腕右端盖48，手腕左端盖45和手腕右端盖48之间设有手腕轴43，手腕轴43下端通过手腕法兰44与手腕行星减速机46上端连接，手腕行星减速机46下端设有手腕步进电机47，因为腕部空间减小，质量要求较轻，因此手腕行星减速机46具有高传动比、质量轻机体积小等优点，通过手腕步进电机47的输入端和外部电源的输出端电连接，以此手腕步进电机47配合高传动比的手腕行星减速机46直接输出。

在使用时：

打开外部电源，使得底座步进电机10转动，使得底座蜗杆7带动底座蜗轮12转动，然后使得底座蜗轮轴11带动底座上端盖15上端的腰部组件2转动，以此实现第一自由度传动，通过腰部步进电机21带动腰部小圆柱齿轮17转动，且通过腰部行星减速机22的减速作用，使得腰部大圆柱齿轮19与大臂组件3的连接，使得大臂组件3进行上下运动，以此实现第二自由度的传动，通过大臂步进电机23带动大臂小锥齿轮28的转动，且通过大臂行星减速机24的减速，使得大臂大专齿轮31带动转动装置的运动，使得小臂组件进行旋转运动，以此实现第三自由度的传动，通过小臂步进电机42与小臂行星减速机41的紧密连接，使得小臂小锥齿轮35带动小臂大锥齿轮38的转动，且小臂大锥齿轮38与手腕组件5的连接，使得手腕组件5进行旋转运动，以此实现第四自由度的传动，通过手腕步进电机47与手腕行星减速机46的紧密连接，且手腕轴43末端执行器的连接，使得末端执行器的旋转运动，以此实现第五自由度的转动。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种五自由度机器人，包括底部组件（1）、腰部组件（2）、大臂组件（3）、小臂组件（4）、手腕组件（5），其特征在于：所述底部组件（1）上端设有腰部组件（2），所述腰部组件（2）上方设有大臂组件（3），所述大臂组件（3）的右侧设有小臂组件（4），所述小臂组件（4）的右侧设有手腕组件（5）。

2.根据权利要求1所述的一种五自由度机器人，其特征在于：所述底部组件（1）包括底座下箱体（6），所述底座下箱体（6）内设有底座蜗杆（7），所述底座蜗杆（7）左侧通过底端电机端法兰（9）与底座步进电机（10）右侧连接，所述底座蜗杆（7）和底座步进电机（10）的连接处设有键（8），所述底座蜗杆（7）左侧设有底座蜗杆末端法兰（13），所述底座蜗杆（7）的螺纹处设有相对应的底座蜗轮（12），所述底座蜗轮（12）孔槽内设有底座蜗轮轴（11），所述底座蜗轮轴（11）上方外表面设有底座蜗轮用套筒（14），所述底座蜗轮轴（11）上端设有底座上端盖（15）。

3.根据权利要求1所述的一种五自由度机器人，其特征在于：所述腰部组件（2）包括腰部大箱体（16），所述腰部大箱体（16）内设有腰部大圆柱齿轮（19），所述腰部大圆柱齿轮（19）上设有两个圆形孔槽，所述腰部大圆柱齿轮（19）圆形孔槽内部分别设有腰部小圆柱齿轮（17）和腰部大圆柱齿轮轴（18），所述腰部小圆柱齿轮（17）和腰部大圆柱齿轮轴（18）左侧分别设有腰部步进电机（21）和腰部行星减速机（22），所述腰部小圆柱齿轮（17）和腰部大圆柱齿轮轴（18）与腰部步进电机（21）和腰部行星减速机（22）连接处设有腰部盖板（20）。

4.根据权利要求1所述的一种五自由度机器人，其特征在于：所述大臂组件（3）包括大臂左端盖（25），所述大臂左端盖（25）通过大臂大锥齿轮轴（29）与大臂右端盖（32）连接，所述大臂大锥齿轮轴（29）外表面设有大臂大锥齿轮套筒（30），所述大臂大锥齿轮套筒（30）外表面设有大臂大锥齿轮轴（29），所述大臂大锥齿轮轴（29）下端设有相对应的大臂小锥齿轮（28），所述大臂小锥齿轮（28）下端设有大臂小锥齿轮用套筒（27），所述大臂小锥齿轮用套筒（27）内设有大臂步进电机（23），所述大臂步进电机（23）下端通过大臂法兰（26）与大臂行星减速机（24）上端连接。

5.根据权利要求1所述的一种五自由度机器人，其特征在于：所述小臂组件（4）包括小臂左端盖（40），所述小臂左端盖（40）上端通过小臂大锥齿轮轴（39）与小臂右端盖（33）连接，所述小臂大锥齿轮轴（39）左侧外部面设有小臂大锥齿轮用套圈（34），所述小臂大锥齿轮轴（39）外部面设有小臂大锥齿轮（38），所述小臂大锥齿轮（38）下端设有相对应的小臂小锥齿轮（35），所述小臂小锥齿轮（35）下端设有小臂小锥齿轮用套筒（36），所述小臂小锥齿轮（35）下端通过小臂法兰（37）与小臂行星减速机（41）上端连接，所述小臂行星减速机（41）下端设有小臂步进电机（42）。

6.根据权利要求1所述的一种五自由度机器人，其特征在于：所述手腕组件（5）包括手腕左端盖（45），所述手腕左端盖（45）右侧设有手腕右端盖（48），所述手腕左端盖（45）和手腕右端盖（48）之间设有手腕轴（43），所述手腕轴（43）下端通过手腕法兰（44）与手腕行星减速机（46）上端连接，所述手腕行星减速机（46）下端设有手腕步进电机（47）。

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