CN215465498U - 手腕结构及喷涂机器人 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种手腕结构及喷涂机器人。手腕结构包括：手腕基体，手腕基体内设置有防爆腔体，手腕基体具有能传输气体的开口，开口与防爆腔体连通；喷枪，设置在手腕基体上；管线结构，管线结构穿过防爆腔体，并且与喷枪连接。本申请提供的手腕结构，形成管线结构在手腕结构内部走线/走管，能有效避免对喷涂机器人的作业范围和路径形成干扰的问题，喷涂更灵活，提升喷涂质量和喷涂效率，且手腕结构的管线结构处于防爆环境当中，无需另设额外的管线结构防爆，产品安全性更高，产品结构更加简化，且成本也更低，实现产品性能和成本的兼顾提升。

Description

手腕结构及喷涂机器人

技术领域

本申请涉及喷涂机器人领域，具体涉及一种手腕结构和一种喷涂机器人。

背景技术

随着机器人应用的普及，喷涂工件一般会采用喷涂机器人。传统的喷涂机器人，喷涂工艺包的外部走线布置在手腕的外面，会对喷涂机器人的作业范围和路径形成干扰，影响喷涂质量和喷涂效率。

实用新型内容

本申请的一个目的在于提出一种手腕结构。

为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：

本申请提出一种手腕结构，用于喷涂机器人，所述手腕结构包括：

手腕基体，所述手腕基体内设置有防爆腔体，所述手腕基体具有能传输气体的开口，所述开口与所述防爆腔体连通；

喷枪，设置在所述手腕基体上；

管线结构，所述管线结构穿过所述防爆腔体，并且与所述喷枪连接。

根据本申请一实施例，所述手腕结构还包括：检测装置，设置在所述手腕基体上。

根据本申请一实施例，所述检测装置包括检测单元和通讯单元，所述通讯单元配置为适于与所述喷涂机器人的控制驱动系统以有线或无线的形式电连接。

根据本申请一实施例，所述检测装置位于所述防爆腔体内；或所述手腕基体内设置有安装空间，所述检测装置的至少一部分位于所述安装空间中，其中，所述安装空间与所述防爆腔体连通，或所述手腕基体内设有转换接头且所述转换接头与所述安装空间、所述防爆腔体及所述开口分别连通。

根据本申请一实施例，所述检测装置与所述喷枪之间的距离相对固定。

根据本申请一实施例，所述喷枪相对于所述手腕基体能转动；所述检测装置固定于所述手腕基体，所述喷枪旋转时的中心线与所述检测装置之间的距离相对固定。

根据本申请一实施例，所述喷枪及所述检测装置均设置在所述手腕基体的一端，所述喷枪的两侧分别布置有所述检测装置。

根据本申请一实施例，所述检测装置包括测距传感器或拍摄装置。

根据本申请一实施例，所述手腕结构还包括：一个或多个驱动件，设置于所述防爆腔体内，一个或多个所述驱动件与所述手腕基体传动连接并适于驱动所述手腕基体。

根据本申请一实施例，所述手腕基体包括：第一基体；第二基体，能相对于所述第一基体转动；运动件，设置在所述第二基体上，并能相对于所述第二基体转动；其中，所述防爆腔体包括形成于所述第一基体内的第一腔体和形成于所述第二基体内的第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述第一腔体具有所述开口，一个或多个所述驱动件容纳于所述第一腔体内，并适于对所述第二基体和所述运动件中的至少一者进行驱动，所述喷枪设置在所述运动件上，所述管线结构穿过所述第二腔体。

根据本申请一实施例，所述手腕结构具有第一驱动件和第二驱动件，所述手腕结构还包括：第一减速装置，与所述第一驱动件传动连接；第二减速装置，具有第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构在所述第一减速装置与所述第二基体之间传动，所述第二传动机构在所述第二驱动件与所述运动件之间传动。

根据本申请一实施例，所述第一减速装置包括第一座体、第一输入端和第一齿轮，所述第一座体与所述第一基体连接，所述第一输入端与所述第一驱动件传动连接，所述第一齿轮与所述第一输入端传动连接并能够响应于所述第一输入端的驱动进行转动；所述第一传动机构包括第二齿轮和第二座体，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二座体与所述第二齿轮传动连接并能够响应于所述第二齿轮的驱动进行运动，所述第二基体与所述第二座体连接并能随所述第二座体转动；所述第二传动机构包括第二输入端和第三齿轮，所述第二输入端与所述第二驱动件传动连接，所述第三齿轮与所述第二输入端传动连接并能够响应于所述第二输入端的驱动进行转动，所述运动件设置有第四齿轮，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合。

根据本申请一实施例，所述第二基体具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端位于所述第二基体相对的两侧，所述第一连接端与所述第二减速装置连接，所述第二连接端经由快插接头与所述第一基体连接。

根据本申请一实施例，所述第一基体与所述第二基体之间设置有一个或多个密封件；和/或所述第二基体与运动件之间设置有一个或多个密封件。

根据本申请另一方面还提出一种喷涂机器人，包括：

上述任意一项实施例所述的手腕结构；

气源，与所述手腕结构的手腕基体的开口连通。

根据本申请一实施例，所述喷涂机器人为六轴机器人，所述六轴机器人具有第五轴和第六轴，所述第五轴和所述第六轴形成于所述手腕结构中。

在本申请中，设置手腕结构内部形成防爆腔体，管线结构从内部穿过的防爆腔体，形成管线结构在手腕结构内部走线/走管，能有效避免对喷涂机器人的作业范围和路径形成干扰的问题，喷涂更灵活，提升喷涂质量和喷涂效率，且本结构利用防爆腔体走线/走管，手腕结构的管线结构处于防爆环境当中，无需另设额外的管线结构防爆，产品安全性更高，产品结构更加简化，且成本也更低，实现产品性能和成本的兼顾提升。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。

图1是根据一实施方式示出的手腕结构的剖面示意图。

图2是根据一实施方式示出的一种手腕结构的示意图。

图3是根据一实施方式示出的一种手腕结构的示意图。

图4是根据一实施方式示出的一种手腕结构的立体结构示意图。

图5是根据一实施方式示出的一种手腕结构内部的气路结构示意图。

附图标记说明如下：

手腕结构100；手腕基体110；防爆腔体111；第一腔体1111；第二腔体1112；第一基体112；开口1121；第二基体113；运动件114；第四齿轮1141；安装空间115；喷枪120；管线结构130；检测装置140；第一驱动件151；第二驱动件152；第一同步带153；第二同步带154；第一减速装置161；第一座体1611；第一输入端1612；第一齿轮1613；第二减速装置162；第二齿轮1621；第二座体1622；第二输入端1623；第三齿轮1624；快插接头170；第一密封件181；第二密封件182；第三密封件183，转换接头190。

具体实施方式

尽管本申请可以容易地表现为不同形式的实施方式，但在附图中示出并且在本说明书中将详细说明的仅仅是其中一些具体实施方式，同时可以理解的是本说明书应视为是本申请原理的示范性说明，而并非旨在将本申请限制到在此所说明的那样。

由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本申请的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本申请的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。

在附图所示的实施方式中，方向的指示(诸如上、下、左、右、前和后)用于解释本申请的各种元件的结构和运动不是绝对的而是相对的。当这些元件处于附图所示的位置时，这些说明是合适的。如果这些元件的位置的说明发生改变时，则这些方向的指示也相应地改变。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些示例实施方式使得本申请的描述将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。附图仅为本申请的示意性图解，并非一定是按比例绘制。图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

以下结合本说明书的附图，对本申请的较佳实施方式予以进一步地详尽阐述。

本实施例的手腕结构可用于喷涂机器人。具体举例而言，喷涂机器人具有若干个防爆腔体，各个防爆腔体之间可以彼此连通，也可以互不连通，喷涂机器人附设有气源，气源用于向防爆腔体内输送清洁气体，利用气体对防爆腔体内吹扫，使得防爆腔体内形成正压，从而实现防爆腔体内正压防爆。

请参阅图1，图1是根据本申请一实施例示出的手腕结构的剖面结构示意图。

本申请提出一种手腕结构100，手腕结构100包括手腕基体110、喷枪120和管线结构130。

更详细地，手腕基体110内部中空，使得手腕基体110内限定出防爆腔体111。手腕基体110设置有与防爆腔体111连通的开口1121，开口1121可用于与喷涂机器人的气源连通，例如，开口1121可以与气源直接连通，或者开口1121与气源之间可经由其他防爆腔体111(例如机械臂内的防爆腔体)导通从而实现开口1121与气源之间连通。这样，对于设有本手腕结构100的喷涂机器人，手腕基体110内的防爆腔体111成为喷涂机器人若干防爆腔体之一，以用于当气源向防爆腔体111内吹扫气体时，实现手腕基体110内形成正压防爆的防护作用，安全性、可靠性更高。

手腕基体110上设置有喷枪120。这样，当手腕结构100运用于喷涂机器人，喷涂机器人可通过驱动手腕结构100以控制喷枪120对目标位置进行喷涂。其中，喷枪120上连接有管线结构130，可以理解，管线结构130可具体包括油漆管路和控制管路中的至少一种，以相应地通过管线结构130供喷枪120补充油漆或供喷枪120进行通讯。

其中，管线结构130穿过防爆腔体111。也即，喷枪120所连接的管线结构130穿设于防爆腔体111内，这样，使得手腕结构100处的管线结构130沿手腕结构100内部进行走管/走线，能有效避免对喷涂机器人的作业范围和路径形成干扰的问题，喷涂更灵活，提升喷涂质量和喷涂效率。且本设计中，手腕结构100的管线结构130处于防爆环境当中，无需另设额外的管线结构130防爆，保障产品安全的同时，产品结构更加简化，成本也更低，实现产品性能和成本的兼顾提升。

请参阅图2和图3，图2和图3是根据本申请一实施例示出的手腕结构100在不同的两个视角下的结构示意图。

在一实施例中，手腕结构100还包括检测装置140，检测装置140设置在手腕基体110上。通过设置手腕结构100集成有检测装置140，可以更准确地检测反馈喷枪120的喷涂情况，提升喷涂精度和效率。

举例而言，检测装置140可包括目视装置(也可以称之为视觉模块)，具体例如为拍摄装置，更具体例如为相机、摄像机、目视传感器等。当然，检测装置140也可采用测距传感器、超声波传感器等。

在一实施例中，检测装置140包括检测单元和通讯单元，通讯单元配置为适于与喷涂机器人的控制驱动系统以有线或无线的形式电连接。通过设计使检测装置140通过其通讯单元直接与控制驱动系统通讯电连接，检测装置140反馈的信号可以直接传输至控制驱动系统的控制器进行处理，这样，可以将检测装置140所配套的视觉处理软件或检测装置140所配套的视觉处理硬件集成于喷涂机器人的同一控制器，实现喷涂机器人集成视觉模块和配套视觉处理软件，无需额外独立的工业处理计算机，从而大幅度地降低产品成本。

现有的使用视觉方案的喷涂机器人，集成商自己配备视觉和额外的独立的工业计算机来识别视觉特征，通过独立的工业计算机处理后再通过PLC和喷涂机器人交流实现实时控制，这样的结构不仅控制逻辑运算效率低，且喷涂机器人设备复杂，产品成本非常高。本申请直接在喷涂机器人的手腕结构100上集成检测装置140(具体如手腕结构100上集成视觉模块和配套视觉处理软件)，其对应的处理单元硬件集成在喷涂机器人的控制驱动系统中，或者与喷涂机器人的控制驱动系统共用一个处理单元也是可以的，检测装置140的检测信号无需经工业计算机转换处理，从而提升运算效率，且也节省了工业计算机设备，降低成本。

更详细举例地，手腕结构100适用于喷涂机器人，喷涂机器人具有控制驱动系统，喷涂机器人的末端设置有手腕结构100，控制驱动系统可适于对手腕结构100的驱动件进行控制，以相应调节手腕结构100的姿态等参数，控制驱动系统根据需求也可设置为通过控制手腕结构100所连接的机械臂，以通过机械臂相应控制手腕结构100的位置等参数，从而，相应调节喷涂机器人的喷涂位置、喷涂角度等参数。又或者，控制驱动系统也可与手腕结构100的喷枪120相连，用于控制喷枪120的流量、流速等参数，调节喷涂状态。控制驱动系统具体包括用于处理生成控制信号的控制器，驱动件响应于该控制信号对机械臂或手腕结构100进行驱动。其中，通讯单元可例如为线缆，线缆与检测单元及控制器电连接，实现检测单元与控制器之间经由线缆传输信号。或者，通讯单元可例如为无线通讯模块，无线通讯模块与控制器之间建立无线通讯电连接，实现无线信号传输。控制器集成有对来自检测单元的检测信号进行处理的软件程序或硬件，实现控制器对驱动件控制以及对检测信号进行处理的综合功能。喷涂机器人产品结构更加简化，成本更低。

更进一步地，对于通讯单元适于与喷涂机器人的控制驱动系统以有线形式电连接的方案而言，通讯单元与喷涂机器人的控制驱动系统之间的通讯传输线缆可进一步穿过防爆腔体111进行走线，走线更方便，同时有效避免对喷涂机器人的作业范围和路径形成干扰的问题，喷涂更灵活。

在一实施例中，手腕基体110内设置有安装空间115，检测装置140的至少一部分位于安装空间115中。该结构实现在手腕结构100上直接集成检测装置140(如测距传感器、超声波传感器或相机)，可以更好地实时获得距离位置，提高喷涂精度和质量。

进一步地，手腕基体110内设有转换接头190且转换接头190与安装空间115、防爆腔体111及开口1121分别连通。具体例如图5所示，手腕基体110内设有转换接头190，安装空间115和防爆腔体111通过转换接头190并联于开口1121。这样，手碗结构本身构成防爆空间，防爆气体通过气管由外部的气源沿开口1121通至手腕基体110内，在手腕基体110内部，沿开口1121进入的气体经过转换接头190分成两路，一路对安装空间115位置的检测装置140进行吹扫，一路对手腕结构100内部的防爆腔体111进行吹扫。该结构可实现检测装置140置于正压防爆环境中，无需额外保护罩，节省成本，并且可以更好地防止检测装置140在防爆环境中的碰撞，保障检测效果及产品可靠性。

当然，本设计并不局限于此，在其他实施例中，也可设置检测装置140位于防爆腔体111内。或者，手腕基体110内设置有安装空间115，安装空间115与防爆腔体111连通，并经由防爆腔体111进一步与开口1121连通。同样可以实现检测装置140置于防爆环境当中，实现对检测装置140有效防护。

在一实施例中，检测装置140与喷枪120之间的距离相对固定。更详细例如，检测装置140具有视觉镜头，视觉镜头的安装位置与喷枪120安装位置之间的距离是大致稳定不变的，或者允许两者之间的距离具有较小的变化范围(例如距离的变化范围在0mm～25mm以内)，这样，经过喷涂机器人出场标定，实现实时高精度地检测喷枪120的工作状态，增强了喷枪120作业的安全性能。

可以理解，至于检测装置140与喷枪120之间的具体距离参数的数值选取，本领域技术人员可以根据具体场景需求灵活地进行具体距离参数的数值选定，在此就不对其进行举例和限定了。

更进一步地，喷枪120相对于手腕基体110能转动；检测装置140固定于手腕基体110，喷枪120旋转时的中心线与检测装置140之间的距离相对固定。这样，可以良好地兼顾喷枪120运动需求，同时保障喷枪120与检测装置140之间的距离稳定性需求，从而保障喷涂效果以及目视检测精度。

在一实施例中，如图2所示，喷枪120及检测装置140均设置在手腕基体110的一端，喷枪120的两侧分别布置有检测装置140。这样，可以实现对喷枪120相对两侧进行目视检测，检测更为精准全面，同时可以更好地兼顾喷枪120与检测装置140之间的距离稳定性需求。

在一实施例中，如图1所示，手腕结构100还包括一个或多个驱动件，一个或多个驱动件设置于防爆腔体111内，一个或多个驱动件与手腕基体110传动连接并适于驱动手腕基体110。这样，既保障了对手腕基体110的驱动效率，同时也兼顾地保障了驱动件的安全防爆需求。

在一实施例中，如图1所示，手腕基体110包括：第一基体112、第二基体113和运动件114。第二基体113能相对于第一基体112转动。运动件114设置在第二基体113上，并能相对于第二基体113转动。喷枪120设置在运动件114上。这样，通过第二基体113相对于第一基体112转动，运动件114相对于第二基体113转动，形成两轴的手腕结构100，手腕结构100运动更灵活，从而可以实现更灵活地喷涂，且具有结构简单的优势。

更进一步地，如图1所示，防爆腔体111包括第一腔体1111和第二腔体1112。第一腔体1111形成于第一基体112内，第二腔体1112形成于第二基体113内。第一腔体1111具有该开口1121。第二腔体1112与第一腔体1111连通。这样，沿开口1121供入气体对第一腔体1111及第二腔体1112内吹扫，第一腔体1111及第二腔体1112内均形成正压防爆环境。

喷枪120设置在运动件114上，管线结构130穿过第二腔体1112。这样，既满足管线结构130布线需求，保障手腕基体110活动灵活性，避免管线拉扯问题，同时，使得手腕结构100的管线结构130得到充分覆盖以及防爆保护，产品安全性更高，也省去了额外的防护罩，产品结构更简单，成本更低。

手腕结构100包括至少两个驱动件，具体如图1所示包括：第一驱动件151和第二驱动件152。第一驱动件151和第二驱动件152设置在第一腔体1111内。这样，沿开口1121供入气体对第一腔体1111内吹扫，第一驱动件151及第二驱动件152处于正压防爆环境中，对第一驱动件151和第二驱动件152形成良好地防护作用，且第一驱动件151和第二驱动件152设置在第一腔体1111内的结构也使得第二基体113的驱动能耗相对较低，更利于提升对第二基体113的驱动精度，从而提升喷涂精度。

第一驱动件151用于对第二基体113驱动，第二驱动件152用于对运动件114进行驱动。

进一步地，如图1所示，手腕结构100还包括第一减速装置161和第二减速装置162。第一减速装置161与第一驱动件151传动连接；第二减速装置162具有第一传动机构和第二传动机构，第一传动机构在第一减速装置161与第二基体113之间传动，第二传动机构在第二驱动件152与运动件114之间传动。手腕结构100的第一驱动件151及第二驱动件152对第二基体113及运动件114的驱动采用两个减速装置进行传动，满足第一驱动件151与第二基体113之间传动需求，以及满足第二驱动件152与运动件114之间传动需求的同时，结构更加简化，相应使得产品组装更加方便，也更利于传动机构的集成，这样，手腕基体110内部吹扫的路径更简化，吹扫可以更高效。

进一步地，如图1所示，第一减速装置161包括第一座体1611、第一输入端1612和第一齿轮1613，第一座体1611与第一基体112连接，第一齿轮1613与第一输入端1612传动连接，并能够响应于第一输入端1612的驱动进行转动。第二减速装置162的第一传动机构包括第二齿轮1621和第二座体1622，第二齿轮1621与第一齿轮1613啮合，第二座体1622与第二齿轮1621传动连接，并能够响应于第二齿轮1621的驱动进行运动，第二基体113与第二座体1622连接并能随第二座体1622转动。第二减速装置162的第二传动机构包括第二输入端1623和第三齿轮1624，第三齿轮1624与第二输入端1623传动连接，并能够响应于第二输入端1623的驱动进行转动，第二输入端1623与第二驱动件152传动连接，运动件114设置有第四齿轮1141，第四齿轮1141与第三齿轮1624啮合。满足传动需求的同时，该结构具有传动平稳、集成度高、易于组装、成本低等优点。

在某些更具体的实施例中，如图1所示，第一输入端1612可具体为第一同步带轮，第一驱动件151可具体为电机(具体如伺服电机)，第一同步带轮与电机之间通过第一同步带153进行传动。

在某些更具体的实施例中，如图1所示，第二输入端1623可具体为第二同步带轮，第二驱动件152可具体为电机(具体如伺服电机)，第二同步带轮与电机之间通过第二同步带154进行传动。

如图1所示，第一减速装置161及第二减速装置162分布于第一腔体1111及第二腔体1112外。更详细例如，第一基体112还包括盖体部，盖体部盖设在第一腔体1111的外表面上，与第一腔体1111的外表面围成容纳空间，第一同步带153及第二同步带154分布于容纳空间内，第一减速装置161的第一座体与第一基体112连接，且第一减速装置161分布于容纳空间内，第一驱动件151上的带轮伸入容纳空间与第一同步带153配合。第二减速装置162与第一减速装置161并排设置，实现集成分布。第二减速装置162经由第二座体与第二基体113连接，实现设于第二基体113上，并通过第二带轮与第二同步带154配合以及第二齿轮1621与第一齿轮1613啮合，实现第二减速装置162与第一减速装置161及第二驱动件152之间的传动关联。

在某些更具体的实施例中，如图1所示，第一齿轮1613和第二齿轮1621为匹配的直齿轮组。

在某些更具体的实施例中，如图1所示，第三齿轮1624和第四齿轮1141为匹配的锥齿轮组，通过锥齿轮传动实现转动中心线的调整。

相关联地，通过转换接头190对防爆腔体111内的气路进行导向控制，一路气流经转换接头190进入安装空间115对检测装置140吹扫，一路气流对转换接头190进入第一腔体1111及第二腔体1112进行吹扫，这样，实现对安装空间115吹扫的同时，能更容易地控制气路有效绕开齿轮组(如第三齿轮1624和第四齿轮1141形成的齿轮组)，实现对检测装置140单独吹扫，保障了齿轮组装配空间的密闭性。

在一实施例中，如图4所示，第二基体113具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和第二连接端位于第二基体113相对的两侧，第一连接端与第二减速装置162连接，第二连接端经由快插接头170与第一基体112连接。这样可以实现对第二基体113更平稳地驱动，同时，产品的组装也相对更方便。

在一实施例中，第一基体112与第二基体113之间设置有一个或多个密封件。具体例如图1所示，第一基体112与第二基体113在快插接头170进行连接的部位设置有第三密封件183进行密封，可以更好地保障气密性。

在一实施例中，第二基体113与运动件114之间设置有一个或多个密封件。具体例如图1所示，第二基体113与运动件114之间在第三齿轮1624与第四齿轮1141位置处设置有第一密封件181进行密封，可以更好地保障气密性。

在一实施例中，运动件114上在喷枪120与检测装置140之间设置有第二密封件182。更详细地，如图2所示，运动件114具体为法兰，法兰中部设有通孔，喷枪120位于通孔内。第二基体113上设有安装孔，法兰容纳于安装孔内，并能在安装孔内转动。安装孔的部分内壁面凹陷形成分布于安装孔周向上的凹槽，凹槽内形成安装空间115，检测装置140位于凹槽内。其中，第二密封件182位于安装孔内，第二密封件182呈环形并围绕于法兰的外侧，可以对安装空间115以及法兰与安装孔之间的间隙形成密封，可以更好地保障气密性。

根据本申请另一方面还提出一种喷涂机器人，包括：气源和上述任意一项实施例所述的手腕结构100。气源与手腕结构100的手腕基体110的开口1121连通。气源用于向手腕基体110内提供气体。

根据本申请一实施例，喷涂机器人为六轴机器人，六轴机器人具有第一轴、第二轴、第三轴、第四轴、第五轴、第六轴。可以理解的是，这六轴并非严格地指代为机械类轴部件，而是应当宏观地理解为可以包含能实现相应的转动自由度的结构。

该六轴中，第一至四轴形成于喷涂机器人的机械臂甚至底座等部件上，本领域技术人员可以结合现有技术进行理解，此处不再赘述。

该六轴中，第五轴和第六轴形成于手腕结构100中，第五轴可具体参照附图4理解为绕中心线X的转动自由度，第六轴可具体参照附图4理解为绕中心线Y的转动自由度。

更详细地举例地，如图1至图5所示，该手腕结构100为中空手腕，包括五轴手腕基体110(也即第一基体112)、六轴手腕基体110(也即第二基体113)、五轴驱动电机(也即第一驱动件151)、六轴驱动电机(也即第二驱动件152)、五轴减速装置(也即第一减速装置161)、六轴减速装置(也即第二减速装置162)、五轴传动同步带轮(也即第一同步带153)、六轴转动同步带轮(也即第二同步带154)、五轴传动直齿轮(也即第一齿轮1613)、六轴传动直齿轮(也即第二齿轮1621)、六轴驱动锥齿轮组(也即第三齿轮1624和第四齿轮1141)、末端输出法兰(也即运动件114)及旋转密封件(也即第二密封件182和第三密封件183)。六轴手腕基体110通过六轴减速装置与五轴手腕基体110固定，六轴减速装置包括输入端、输出端和基座(也即第二座体1622)，六轴手腕基体110固定在六轴减速装置的基座，六轴减速装置基座的另一端固定有六轴传动直齿轮。六轴传动直齿轮和五轴传动直齿轮实现动力传动，五轴传动直齿轮安装在五轴减速装置的输出端，五轴减速装置的基座(也即第一座体1611)安装在五轴手腕基体110上，五轴减速装置的输入端通过第一同步带153轮和五轴驱动电机传动连接，实现动力传动。五轴驱动电机为伺服电机，固定在五轴手腕基体110上，实现为喷涂机器人的五轴(X)转动提供动力提供。六轴驱动电机安装在五轴手腕基体110上，通过六轴传动同步带轮将动力传输至六轴减速机的输入端。六轴驱动锥齿轮组由主动锥齿轮(也即第三齿轮1624)和被动锥齿轮(也即第四齿轮1141)组成，实现六轴手腕基体110的传动换向。主动锥齿轮安装在六轴减速装置的输出端，被动锥齿轮安装在末端输出法兰上，末端输出法兰通过轴承固定在六轴手腕基体110上，实现喷涂机器人六轴(Y)传动。五轴手腕基体110、六轴手腕基体110为密闭空间，内部由清洁空气实现吹扫，满足喷涂机器人的防爆要求。

六轴手腕基体110上安装2个喷涂视觉镜头(也即检测装置140)，喷涂视觉镜头的安装空间115和正压防爆腔体111导通，无需额外安装其他防护装置，视觉镜头装置可以为超声波距离传感器和/或工业相机。喷涂视觉镜头的安装位置与喷枪120安装位置之间保持某一数值或某一区间的距离尺寸，使得喷涂视觉镜头的安装位置与喷枪120安装位置之间距离大致稳定，这样，经过喷涂机器人出场标定，实现实时检测喷枪120的工作状态，增强了喷枪120作业的安全性能。喷枪120的具体结构为本领域技术人员熟悉，在此不再赘述。喷枪120安装在按末端输出法兰上，喷枪120位置优选大致在法兰中心，喷枪120的油漆管路和控制管路从内部穿过六轴中空手腕基体110，实现走线方便，提高气管寿命。五轴手腕基体110和六轴手腕基体110通过旋转密封件(也即第三密封件183及第二密封件182)实现正压防爆空间互通。

通过设计该手碗结构本身构成防爆空间，防爆气体通过气管由外部气源通至6轴手腕基体110，进一步地，在手碗结构内部设置转换接头190，经过转换接头190将气流分成两路，一路对传感器部分(如喷涂视觉镜头)进行吹扫，一路对手腕内部空间进行吹扫。为了进一步保证锥齿轮组安装空间115的密闭性，实现对传感器部分(如喷涂视觉镜头)的单独吹扫，优选吹扫传感器部分(如喷涂视觉镜头)的气路绕开齿轮组设置。

本实施例的喷涂机器人及其手腕结构，可以实现如下效果：

1、中空手腕结构简单，安装方便，且方便内部穿过油漆管路和控制管路；

2、手腕结构上直接集成有检测装置(如测距传感器或相机等)，检测装置等部件置于正压防爆环境中，无需额外保护罩，节省成本，同时实时获得更精准的距离位置，防止在防爆环境中的碰撞，同时提高喷涂精度和质量；

3、无需额外独立的工业处理计算机，检测装置直接和机器人控制驱动系统通讯，节省成本。

虽然已参照几个典型实施方式描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种手腕结构，用于喷涂机器人，其特征在于，所述手腕结构包括：

手腕基体，所述手腕基体内设置有防爆腔体，所述手腕基体具有能传输气体的开口，所述开口与所述防爆腔体连通；

喷枪，设置在所述手腕基体上；

管线结构，所述管线结构穿过所述防爆腔体，并且与所述喷枪连接。

2.根据权利要求1所述的手腕结构，其特征在于，还包括：

检测装置，设置在所述手腕基体上。

3.根据权利要求2所述的手腕结构，其特征在于，

所述检测装置包括检测单元和通讯单元，所述通讯单元配置为适于与所述喷涂机器人的控制驱动系统以有线或无线的形式电连接。

4.根据权利要求2或3所述的手腕结构，其特征在于，

所述检测装置位于所述防爆腔体内；或

所述手腕基体内设置有安装空间，所述检测装置的至少一部分位于所述安装空间中，其中，所述安装空间与所述防爆腔体连通，或所述手腕基体内设有转换接头且所述转换接头与所述安装空间、所述防爆腔体及所述开口分别连通。

5.根据权利要求2或3所述的手腕结构，其特征在于，

所述检测装置与所述喷枪之间的距离相对固定。

6.根据权利要求5所述的手腕结构，其特征在于，

所述喷枪相对于所述手腕基体能转动；

所述检测装置固定于所述手腕基体，所述喷枪旋转时的中心线与所述检测装置之间的距离相对固定。

7.根据权利要求2或3所述的手腕结构，其特征在于，

所述喷枪及所述检测装置均设置在所述手腕基体的一端，所述喷枪的两侧分别布置有所述检测装置。

8.根据权利要求2或3所述的手腕结构，其特征在于，

所述检测装置包括测距传感器或拍摄装置。

9.根据权利要求1至3中任一项所述的手腕结构，其特征在于，还包括：

一个或多个驱动件，设置于所述防爆腔体内，一个或多个所述驱动件与所述手腕基体传动连接并适于驱动所述手腕基体。

10.根据权利要求9所述的手腕结构，其特征在于，所述手腕基体包括：

第一基体；

第二基体，能相对于所述第一基体转动；

运动件，设置在所述第二基体上，并能相对于所述第二基体转动；

其中，所述防爆腔体包括形成于所述第一基体内的第一腔体和形成于所述第二基体内的第二腔体，所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述第一腔体具有所述开口，一个或多个所述驱动件容纳于所述第一腔体内，并适于对所述第二基体和所述运动件中的至少一者进行驱动，所述喷枪设置在所述运动件上，所述管线结构穿过所述第二腔体。

11.根据权利要求10所述的手腕结构，其特征在于，所述手腕结构具有第一驱动件和第二驱动件，所述手腕结构还包括：

第一减速装置，与所述第一驱动件传动连接；

第二减速装置，具有第一传动机构和第二传动机构，所述第一传动机构在所述第一减速装置与所述第二基体之间传动，所述第二传动机构在所述第二驱动件与所述运动件之间传动。

12.根据权利要求11所述的手腕结构，其特征在于，

所述第一减速装置包括第一座体、第一输入端和第一齿轮，所述第一座体与所述第一基体连接，所述第一输入端与所述第一驱动件传动连接，所述第一齿轮与所述第一输入端传动连接并能够响应于所述第一输入端的驱动进行转动；

所述第一传动机构包括第二齿轮和第二座体，所述第二齿轮与所述第一齿轮啮合，所述第二座体与所述第二齿轮传动连接并能够响应于所述第二齿轮的驱动进行运动，所述第二基体与所述第二座体连接并能随所述第二座体转动；

所述第二传动机构包括第二输入端和第三齿轮，所述第二输入端与所述第二驱动件传动连接，所述第三齿轮与所述第二输入端传动连接并能够响应于所述第二输入端的驱动进行转动，所述运动件设置有第四齿轮，所述第四齿轮与所述第三齿轮啮合。

13.根据权利要求12所述的手腕结构，其特征在于，

所述第二基体具有第一连接端和第二连接端，所述第一连接端和所述第二连接端位于所述第二基体相对的两侧，所述第一连接端与所述第二减速装置连接，所述第二连接端经由快插接头与所述第一基体连接。

14.根据权利要求10所述的手腕结构，其特征在于，

所述第一基体与所述第二基体之间设置有一个或多个密封件；和/或

所述第二基体与运动件之间设置有一个或多个密封件。

15.一种喷涂机器人，其特征在于，包括：

权利要求1至14中任一项所述的手腕结构；

气源，与所述手腕结构的手腕基体的开口连通。

16.根据权利要求15所述的喷涂机器人，其特征在于，

所述喷涂机器人为六轴机器人，所述六轴机器人具有第五轴和第六轴，所述第五轴和所述第六轴形成于所述手腕结构中。

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