CN212825387U - 一种scara机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，公开了一种SCARA机器人，包括第一转臂、第一驱动机构、第二转臂、第二驱动机构、取料机构、纵向驱动机构、旋转驱动机构以及控制电路；第一驱动机构用于驱动第一转臂转动，第二转臂转动连接于第一转臂的一端，第二驱动机构用于驱动第二转臂转动，取料机构用于抓取或下放物料，纵向驱动机构以及旋转驱动机构都设置在第二转臂上并分别连接并驱动取料机构沿纵向运动以及进行旋转运动，控制电路分别与第一驱动机构、第二驱动机构、纵向驱动机构以及旋转驱动机构电性连接并使用总线控制的方式对以上四种驱动机构进行控制；本申请提供的一种SCARA机器人，工作范围大，精度高，减少了线束的布置，节约了成本。

Description

一种SCARA机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种SCARA机器人。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。SCARA(Selective ComplianceAssembly RobotArm，中文译名:选择顺应性装配机器手臂)是一种圆柱坐标型的特殊类型的工业机器人。SCARA机器人在X、Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，此特性特别适合于装配工作以及分拣工作。

现有技术中，经常使用脉冲控制的方式对SCARA机器人进行控制，而对于SCARA机器人这种需要使用很多电机的设备，在使用PLC控制时，会出现布线困难的现象，并且线路一多就容易产生信号干扰问题，导致设备不稳定。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种SCARA机器人，旨在解决现有技术中，常用的脉冲控制的方式布线困难且容易产生信号干扰问题，导致设备不稳定。

本实用新型是这样实现的，提供一种SCARA机器人，包括：

第一转臂；

第一驱动机构，用于驱动所述第一转臂转动；

第二转臂，所述第二转臂转动连接于所述第一转臂的一端；

第二驱动机构，用于驱动所述第二转臂相对于所述第一转臂转动；

取料机构，用于抓取或下放物料；

纵向驱动机构，设置在所述第二转臂上，所述纵向驱动机构连接所述取料机构，所述纵向驱动机构用于驱动所述取料机构沿纵向运动；

旋转驱动机构，设置在所述第二转臂上，所述旋转驱动机构连接所述取料机构，所述旋转驱动机构用于驱动所述取料机构沿其本体的中心线旋转；

控制电路，所述控制电路分别与所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述纵向驱动机构以及所述旋转驱动机构进行电性连接，所述控制电路使用总线控制的方式对所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述纵向驱动机构以及所述旋转驱动机构进行控制。

进一步地，所述第一转臂包括可转动的第一转动部以及第二转动部，所述第二转动部转动连接于所述第一转动部的一端；所述第一驱动机构用于驱动所述第一转动部转动。

进一步地，所述第一转动部包括转动件、固定件以及连接所述转动件以及所述固定件的连接臂；所述第一驱动机构用于驱动所述转动件转动，所述转动件转动带动所述连接臂以及所述固定件运动。

进一步地，所述连接臂为圆柱形套筒，所述圆柱形套筒沿其轴向一端与所述转动件连接，另一端与所述固定件连接。

进一步地，所述第一驱动机构为第一关节模组，所述第一关节模组包括第一伺服电机、第一伺服驱动器以及第一编码器，所述第一伺服电机、所述第一伺服驱动器以及所述第一编码器集成为一体；所述第一伺服电机用于驱动所述转动件转动；所述第一伺服驱动器电性连接所述第一伺服电机，所述第一伺服驱动器用于对所述第一伺服电机进行驱动；所述第一编码器电性连接所述第一伺服驱动器，所述第一编码器用于测量所述第一伺服电机的行程以及转速。

进一步地，所述第二转臂与所述第二转动部固定连接；所述第二驱动机构用于驱动所述第二转动部转动，所述第二转动部转动带动所述第二转臂转动。

进一步地，所述第二驱动机构为第二关节模组，所述第二关节模组包括第二伺服电机、第二伺服驱动器以及第二编码器，所述第二伺服电机、所述第二伺服驱动器以及所述第二编码器集成为一体；所述第二伺服电机用于驱动所述第二转动部转动；所述第二伺服驱动器电性连接所述第二伺服电机，所述第二伺服驱动器用于对所述第二伺服电机进行驱动；所述第二编码器电性连接所述第二伺服驱动器，所述第二编码器用于测量所述第二伺服电机的行程以及转速。

进一步地，所述纵向驱动机构包括第一驱动元件，所述第一驱动元件包括第一闭环步进电机、第一闭环步进电机驱动器以及第三编码器，所述第一闭环步进电机、所述第一闭环步进电机驱动器以及所述第三编码器集成为一体；所述第一闭环步进电机驱动器与所述第一闭环步进电机电性连接，所述第一闭环步进电机驱动器用于对所述第一闭环步进电机进行驱动；所述第三编码器用于测量所述第一闭环步进电机的行程以及转速。

进一步地，所述纵向驱动机构还包括第一同步带轮、第二同步带轮、第一同步带、丝杆、第一螺母座以及用于安装所述取料机构的连接件；所述第一驱动元件固定设置在所述第二转臂上，所述第一驱动元件的输出端连接所述第一同步带轮，沿所述第二转臂长度方向的延伸方向设置有第二同步带轮，所述第一同步带套设在所述第一同步带轮以及所述第二同步带轮外表面，所述丝杆一端与所述第二同步带轮的内圈固定连接，所述第一螺母座内圈与所述丝杆螺纹配合，所述第一螺母座连接所述连接件；所述第一驱动元件用于驱动所述第一同步带轮旋转，带动所述第一同步带运动，进而带动所述第二同步带轮旋转，带动所述丝杆旋转，使与之配合的所述第一螺母座纵向运动，带动所述连接件纵向运动，进而带动所述取料机构纵向运动。

进一步地，所述旋转驱动机构包括第二驱动元件，所述第二驱动元件包括第二闭环步进电机、第二闭环步进电机驱动器以及第四编码器，所述第二闭环步进电机、所述第二闭环步进电机驱动器以及所述第四编码器集成为一体；所述第二闭环步进电机驱动器与所述第二闭环步进电机电性连接，所述第二闭环步进电机驱动器用于对所述第二闭环步进电机进行驱动；所述第四编码器用于测量所述第二闭环步进电机的行程以及转速。

与现有技术相比，本实用新型主要有以下有益效果：

上述提供的一种SCARA机器人，通过第一转臂以及第二转臂的旋转功能使取料机构可以在第一转臂以及第二转臂运动结合而形成的圆弧面内进行取放料工作，工作范围大；纵向驱动机构可以驱动取料机构沿纵向进行取放料工作，旋转驱动机构驱动取料机构旋转，使物料可以旋转到合适的角度；总线控制的方式精度更高，并且减少了线束的布置以及相关控制设备的布置，节省了空间，节约了成本。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种SCARA机器人的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的一种SCARA机器人的立体示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种SCARA机器人的剖面示意图。

附图标记：1-第一转臂，11-第一转动部，111-转动件，112-固定件，113- 连接臂，12-第二转动部，2-第二转臂，3-取料机构，4-纵向驱动机构，41-第一驱动元件，42-第一同步带轮，43-第二同步带轮，44-第一同步带，45-丝杆，46- 第一螺母座，47-连接件，48-轴承，5-旋转驱动机构，51-第二驱动元件，52-第三同步带轮，53-第四同步带轮，54-第二同步带，55-第二螺母座，6-波纹管， 7-第一驱动机构，8-第二驱动机构。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

以下结合具体实施例对本实用新型的实现进行详细的描述。

请参阅图1，图1示出了本实用新型提供的一种SCARA机器人的结构示意图，同时参阅图2以及图3，本实施例提供的一种SCARA机器人，包括第一转臂1、第一驱动机构、第二转臂2、第二驱动机构、取料机构3、纵向驱动机构4、旋转驱动机构5以及控制电路。其中，第一驱动机构用于驱动第一转臂1转动，第二转臂2转动连接于第一转臂1的一端，第二驱动机构用于驱动第二转臂2相对于第一转臂1转动，取料机构3用于抓取或下放物料，纵向驱动机构4设置在第二转臂2上，纵向驱动机构4连接取料机构3，纵向驱动机构4用于驱动取料机构3沿纵向运动，旋转驱动机构5设置在第二转臂2上，旋转驱动机构5连接取料机构3，旋转驱动机构5用于驱动取料机构3沿其本体的中心线旋转，控制电路分别与第一驱动机构、第二驱动机构、纵向驱动机构4以及旋转驱动机构5进行电性连接，控制电路使用总线控制的方式对第一驱动机构、第二驱动机构、纵向驱动机构4以及旋转驱动机构5进行控制。

当第一驱动机构驱动第一转臂1转动时，第一转臂1带动第二转臂2以及其上的取料机构3运动，实现了以一条圆弧线为运动轨迹的运动方式，这时，第二驱动机构驱动第二转臂2转动，第二转臂2带动其上的取料机构3运动，第一转臂1与第二转臂2相结合，实现了以圆弧面为运动轨迹的运动方式。取料机构3可以在圆弧面所在的范围内进行取料工作，其中，纵向驱动机构4驱动取料机构3沿纵向进行取放料工作，旋转驱动机构5驱动取料机构3旋转，使物料可以旋转到合适的角度。

总线控制，即现场总线控制，现场总线位于生产控制和网络机构底层，是工厂底层设备之间的通信网络。工厂底层应用现场总线技术的好处在于可以实现工厂信息纵向集成的透明通信，即从管理层到自动化底层的数据存取。现场总线采用数字信号传输，允许在一条通信线缆上挂接多个现场设备，当需要增加现场控制设备时，可就近连接在原有的通信线上，无需增设其它任何组件。在这里，四个驱动元件可以使用一条驱动线缆进行控制，减少了布线空间与布线成本，同时减少了控制设备所占用的空间。

上述提供的一种SCARA机器人，通过第一转臂1以及第二转臂2的旋转功能使取料机构3可以在第一转臂1以及第二转臂2运动结合而形成的圆弧面内进行取放料工作，工作范围大；纵向驱动机构4可以驱动取料机构3沿纵向进行取放料工作，旋转驱动机构5驱动取料机构3旋转，使物料可以旋转到合适的角度；总线控制的方式精度更高，并且减少了线束的布置以及相关控制设备的布置，节省了空间，节约了成本。

作为本实用新型的一种实施方式，第一转臂1包括可转动的第一转动部11 以及第二转动部12，第二转动部12转动连接于第一转动部11的一端；第一驱动机构用于驱动第一转动部11转动。

具体地，第一转臂1还包括固定设置的法兰盘，第一转动部11设置在法兰盘上，并在法兰盘上转动，第一转臂1可通过法兰盘安装在支座上或者其他设备上。

当第一驱动机构驱动第一转动部11转动时，设置在其上的第二转动部12 跟随第一转动部11运动。

优选地，第一转动部11包括转动件111、固定件112以及连接转动件111 以及固定件112的连接臂113；第一驱动机构7用于驱动转动件111转动，转动件111转动带动连接臂113以及固定件112运动。

具体地，连接臂113为圆柱形套筒，圆柱形套筒沿其轴向一端与转动件111 连接，另一端与固定件112连接。一方面，圆柱形套筒具有刚性好、强度高的特点，可以与接合转动件与固定件，使结构更牢固；另一方面，由于其圆柱形的形状，使其在运动时风阻小，提高了设备的工作效率。

进一步地，第一驱动机构7为第一关节模组，第一关节模组包括第一伺服电机、第一伺服驱动器以及第一编码器，第一伺服电机、第一伺服驱动器以及第一编码器集成为一体；第一伺服电机用于驱动转动件111转动；第一伺服驱动器电性连接第一伺服电机，第一伺服驱动器用于对第一伺服电机进行驱动；第一编码器用于测量第一伺服电机的行程以及转速。既往的伺服驱动器都单独设置在设备之外，体积大，在这里，将驱动器集成在伺服电机上，减小了设备的占用空间；另外，第一关节模组具有精度高、抗过载能力强以及稳定的优点。

优选地，第二转臂2与第二转动部12固定连接；第二驱动机构用于驱动第二转动部12转动，第二转动部12转动带动第二转臂2转动。

具体地，第二转臂2为长条形板块，沿其长度方向，板块的一端与第二转动部12固定连接，另一端安装有纵向驱动机构4以及旋转驱动机构5。

再者，第二驱动机构8为第二关节模组，第二关节模组包括第二伺服电机、第二伺服驱动器以及第二编码器，第二伺服电机、第二伺服驱动器以及第二编码器集成为一体；第二伺服电机用于驱动第二转动部12转动；第二伺服驱动器电性连接第二伺服电机，第二伺服驱动器用于对第二伺服电机进行驱动；第二编码器用于测量第二伺服电机的行程以及转速。既往的伺服驱动器都单独设置在设备之外，体积大，在这里，将驱动器集成在伺服电机上，减小了设备的占用空间；另外，第二关节模组具有精度高、抗过载能力强以及稳定的优点。

可选地，取料机构3包括吸嘴，吸嘴用于抓取或下放物料。

进一步地，取料机构3还包括真空发生器；真空发生器连通吸嘴；吸嘴与被吸取的物料之间形成负压状态，物料被吸附在吸嘴上，吸嘴与被吸取的物料之间恢复至大气压，物料被下放。这种吸取方式结构简单，适用于吸取体积小、质量轻的电子元件，并且由于其独特的结构特点，不会对元件造成伤害。

可选地，取料机构3包括气动夹爪，气动夹爪用于抓取或下放物料。

再者，纵向驱动机构4包括第一驱动元件41，第一驱动元件41包括第一闭环步进电机、第一闭环步进电机驱动器以及第三编码器，第一闭环步进电机、第一闭环步进电机驱动器以及第三编码器集成为一体；第一闭环步进电机驱动器与第一闭环步进电机电性连接，第一闭环步进电机驱动器用于对第一闭环步进电机进行驱动；第三编码器用于测量第一闭环步进电机的行程以及转速。闭环步进电机结合绝对式编码器，可以解决传统电机丢步的情况，定位更准确。在总线的控制方式下，闭环步进电机可在众多应用中取代伺服电机。闭环步进电机不仅能够准确调节转速和位置，还能调节转矩。由此，使用闭环步进电机不仅能够获得最大转矩、最高效率和最佳动力，还能将转矩波动性降至最低，使电机运行的更为安静。

优选地，纵向驱动机构4还包括第一同步带轮42、第二同步带轮43、第一同步带44、丝杆45、第一螺母座46以及用于安装取料机构3的连接件47；第一驱动元件41固定设置在第二转臂2上，第一驱动元件41的输出端连接第一同步带轮42，沿第二转臂2长度方向的延伸方向设置有第二同步带轮43，第一同步带44套设在第一同步带轮42以及第二同步带轮43外表面，丝杆45一端与第二同步带轮43的内圈固定连接，第一螺母座46内圈与丝杆45螺纹配合，第一螺母座46连接连接件47；第一驱动元件41用于驱动第一同步带轮42旋转，带动第一同步带44运动，进而带动第二同步带轮43旋转，带动丝杆45 旋转，使与之配合的第一螺母座46纵向运动，带动连接件47纵向运动，进而带动取料机构3纵向运动。

可选地，纵向驱动机构4还包括轴承48，轴承48外圈与第一螺母座46固定连接，轴承48内圈与连接件47固定连接。轴承48的设置使连接件47既可以随第一螺母座46纵向运动，在只有轴承48内圈转动时，连接件47又可以进行旋转等运动。

进一步地，旋转驱动机构5包括第二驱动元件51，第二驱动元件51包括第二闭环步进电机、第二闭环步进电机驱动器以及第四编码器，第二闭环步进电机、第二闭环步进电机驱动器以及第四编码器集成为一体；第二闭环步进电机驱动器与第二闭环步进电机电性连接，第二闭环步进电机驱动器用于对第二闭环步进电机进行驱动；第四编码器用于测量第二闭环步进电机的行程以及转速。闭环步进电机结合绝对式编码器，可以解决传统电机丢步的情况，定位更准确。在总线的控制方式下，闭环步进电机可在众多应用中取代伺服电机。闭环步进电机不仅能够准确调节转速和位置，还能调节转矩。由此，使用闭环步进电机不仅能够获得最大转矩、最高效率和最佳动力，还能将转矩波动性降至最低，使电机运行的更为安静。

再者，旋转驱动机构5还包括第三同步带轮52、第四同步带轮53、第二同步带54以及第二螺母座55；第二驱动元件51固定设置在第二转臂2上，第四驱动元件的输出端连接第三同步带轮52，沿第二转臂2长度方向的延伸方向设置有第四同步带轮53，第二同步带54套设在第三同步带轮52以及第四同步带轮53外表面，第四同步带轮53固定连接第二螺母座55；连接件47上沿轴向具有贯通的凹槽，第二螺母座55内圈上具有与凹槽配合的凸起结构，使连接件 47相对于第二螺母座55可以沿轴向运动，不可以进行旋转运动；第二驱动元件51用于驱动第三同步带轮52旋转，带动第二同步带54运动，进而带动第四同步带轮53旋转，带动第二螺母座55旋转，带动连接件47进行旋转运动，进而带动取料机构3进行旋转运动。

具体地，第二螺母座55内圈与连接件47上的凹槽之间也可设置滚珠，滚珠的部分本体陷入第二螺母座55内圈内，滚珠的另一端与连接件47接触，也可实现连接件47相对于第二螺母座55可以沿轴向运动，不可以进行旋转运动。

再者，控制电路使用CANopen协议进行总线通讯。CANopen是一种架构在控制局域网路(Controller AreaNetwork，CAN)上的高层通讯协定，包括通讯子协定及设备子协定，常在嵌入式系统中使用，也是工业控制常用到的一种现场总线，具有开放兼容性强，扩展性高的优点。

进一步地，SCARA机器人还包括波纹管6，波纹管6用于放置线束。由于第一转臂1与第二转臂2都要运动，所以选用有调节余地的波纹管6放置线束，既可以保护线束，又可以规整线束。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种SCARA机器人，其特征在于，包括：

第一转臂；

第一驱动机构，用于驱动所述第一转臂转动；

第二转臂，所述第二转臂转动连接于所述第一转臂的一端；

第二驱动机构，用于驱动所述第二转臂相对于所述第一转臂转动；

取料机构，用于抓取或下放物料；

纵向驱动机构，设置在所述第二转臂上，所述纵向驱动机构连接所述取料机构，所述纵向驱动机构用于驱动所述取料机构沿纵向运动；

旋转驱动机构，设置在所述第二转臂上，所述旋转驱动机构连接所述取料机构，所述旋转驱动机构用于驱动所述取料机构沿其本体的中心线旋转；

控制电路，所述控制电路分别与所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述纵向驱动机构以及所述旋转驱动机构进行电性连接，所述控制电路使用总线控制的方式对所述第一驱动机构、所述第二驱动机构、所述纵向驱动机构以及所述旋转驱动机构进行控制。

2.根据权利要求1所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述第一转臂包括可转动的第一转动部以及第二转动部，所述第二转动部转动连接于所述第一转动部的一端；所述第一驱动机构用于驱动所述第一转动部转动。

3.根据权利要求2所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述第一转动部包括转动件、固定件以及连接所述转动件以及所述固定件的连接臂；所述第一驱动机构用于驱动所述转动件转动，所述转动件转动带动所述连接臂以及所述固定件运动。

4.根据权利要求3所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述连接臂为圆柱形套筒，所述圆柱形套筒沿其轴向一端与所述转动件连接，另一端与所述固定件连接。

5.根据权利要求3所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述第一驱动机构为第一关节模组，所述第一关节模组包括第一伺服电机、第一伺服驱动器以及第一编码器，所述第一伺服电机、所述第一伺服驱动器以及所述第一编码器集成为一体；所述第一伺服电机用于驱动所述转动件转动；所述第一伺服驱动器电性连接所述第一伺服电机，所述第一伺服驱动器用于对所述第一伺服电机进行驱动；所述第一编码器用于测量所述第一伺服电机的行程以及转速。

6.根据权利要求2所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述第二转臂与所述第二转动部固定连接；所述第二驱动机构用于驱动所述第二转动部转动，所述第二转动部转动带动所述第二转臂转动。

7.根据权利要求6所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述第二驱动机构为第二关节模组，所述第二关节模组包括第二伺服电机、第二伺服驱动器以及第二编码器，所述第二伺服电机、所述第二伺服驱动器以及所述第二编码器集成为一体；所述第二伺服电机用于驱动所述第二转动部转动；所述第二伺服驱动器电性连接所述第二伺服电机，所述第二伺服驱动器用于对所述第二伺服电机进行驱动；所述第二编码器用于测量所述第二伺服电机的行程以及转速。

8.根据权利要求1所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述纵向驱动机构包括第一驱动元件，所述第一驱动元件包括第一闭环步进电机、第一闭环步进电机驱动器以及第三编码器，所述第一闭环步进电机、所述第一闭环步进电机驱动器以及所述第三编码器集成为一体；所述第一闭环步进电机驱动器与所述第一闭环步进电机电性连接，所述第一闭环步进电机驱动器用于对所述第一闭环步进电机进行驱动；所述第三编码器用于测量所述第一闭环步进电机的行程以及转速。

9.根据权利要求8所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述纵向驱动机构还包括第一同步带轮、第二同步带轮、第一同步带、丝杆、第一螺母座以及用于安装所述取料机构的连接件；所述第一驱动元件固定设置在所述第二转臂上，所述第一驱动元件的输出端连接所述第一同步带轮，沿所述第二转臂长度方向的延伸方向设置有第二同步带轮，所述第一同步带套设在所述第一同步带轮以及所述第二同步带轮外表面，所述丝杆一端与所述第二同步带轮的内圈固定连接，所述第一螺母座内圈与所述丝杆螺纹配合，所述第一螺母座连接所述连接件；所述第一驱动元件用于驱动所述第一同步带轮旋转，带动所述第一同步带运动，进而带动所述第二同步带轮旋转，带动所述丝杆旋转，使与之配合的所述第一螺母座纵向运动，带动所述连接件纵向运动，进而带动所述取料机构纵向运动。

10.根据权利要求1所述的一种SCARA机器人，其特征在于，所述旋转驱动机构包括第二驱动元件，所述第二驱动元件包括第二闭环步进电机、第二闭环步进电机驱动器以及第四编码器，所述第二闭环步进电机、所述第二闭环步进电机驱动器以及所述第四编码器集成为一体；所述第二闭环步进电机驱动器与所述第二闭环步进电机电性连接，所述第二闭环步进电机驱动器用于对所述第二闭环步进电机进行驱动；所述第四编码器用于测量所述第二闭环步进电机的行程以及转速。

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