CN216830973U - 六轴机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种六轴机械臂及机器人，包括底座连接法兰、第一关节模组、第二关节模组、大臂、第三关节模组、小臂、第四关节模组、关节法兰、第五关节模组、第六关节模组以及末端连接法兰，第一关节模组的输出端、输入端分别连接底座连接法兰、第二关节模组的输出端，大臂的两端分别连接第二关节模组的输入端、第三关节模组的输入端，小臂的两端分别连接第三关节模组的输出端、第四关节模组的输入端，关节法兰的两端分别连接第四关节模组的输出端、第五关节模组的输入端，第六关节模组的两端分别连接第五关节模组的输出端、末端连接法兰，本实用新型体积与质量小，能够应用于空间受限的空间，结构简单，功率低，成本低。

Description

六轴机械臂及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体地，涉及一种六轴机械臂及机器人。

背景技术

随着机器人技术的不断发展和应用，机器人的优点越来越凸显，比如机器人可以辅助甚至代替人类完成繁重复杂的工作，例如酒店六轴机械臂，代替清洁阿姨打扫酒店卫生间的工作，从而解放或者提高人类的工作效率，其中，一个精巧、灵活、轻便的机械臂决定了机器人功能实现的好坏。

目前，对于小型民用型服务机器人，由于作业空间有限(比如酒店卫生间等)，其移植性并不友好，现有技术中的机械臂存在结构复杂、体积与质量大、功耗高、制作成本高等缺陷，有待于进一步改进。

专利文献CN109202954A公开了一种适用于服务机器人的六自由度机械臂，六自由度机械臂包括：肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件，上述肩关节组件、大臂结构件、肘关节组件、小臂结构件和腕关节组件依次串联连接后作为一个整体与机器人本体连接。本实用新型设置有六个转动自由度，也就是六轴；其中，肩关节俯仰自由度为第一轴，肩关节偏摆自由度为第二轴，肘关节滚转自由度为第三轴，肘关节俯仰自由度为第四轴，腕关节滚转自由度为第五轴，腕关节俯仰自由度为第六轴，各轴联动完成各类动作，但该设计结构复杂，体积和质量大，有待于进一步改进。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种六轴机械臂及机器人。

根据本实用新型提供的一种六轴机械臂，包括底座连接法兰、第一关节模组、第二关节模组、大臂、第三关节模组、小臂、第四关节模组、关节法兰、第五关节模组、第六关节模组以及末端连接法兰；

所述第一关节模组的输出端、输入端分别连接所述底座连接法兰、第二关节模组的输出端，所述大臂的两端分别连接所述第二关节模组的输入端、第三关节模组的输入端，所述小臂的两端分别连接所述第三关节模组的输出端、第四关节模组的输入端，所述关节法兰的两端分别连接第四关节模组的输出端、第五关节模组的输入端，所述第六关节模组的两端分别连接所述第五关节模组的输出端、末端连接法兰。

优选地，所述底座连接法兰具有法兰侧壁以及连接法兰侧壁底部的法兰底板，所述法兰底板中部具有第一空腔；

所述第一关节模组的输入端连接所述法兰侧壁，法兰底板用于连接外部设备，所述第一空腔用于为线缆提供走线通道。

优选地，所述法兰侧壁的边部、法兰底板朝向第一空腔的一侧的边部均为倒角处理的结构。

优选地，所述大臂包括圆杆部以及分别布置在所述圆杆部两端的第一法兰、第二法兰，所述第一法兰、第二法兰呈对称布置，所述第一法兰、圆杆部、第二法兰的中部共同组成第二空腔，第二空腔为线缆提供走线通道。

优选地，所述第一法兰、第二法兰的内壁的边部均为倒角处理的结构。

优选地，所述小臂包括竖部、垂直布置在所述竖部一端的横部以及布置在所述竖部另一端的第三法兰；

所述横部两端的内侧、横部和竖部连接处的内侧面、第三法兰内侧的边部均为倒角处理后的结构。

优选地，所述底座连接法兰、第一关节模组、第二关节模组、大臂、第三关节模组、小臂、第四关节模组、关节法兰、第五关节模组、第六关节模组、末端连接法兰的外壳均采用铝合金。

优选地，第一关节模组、第二关节模组、第三关节模组、第四关节模组、第五关节模组、第六关节模组均为T形结构；

第一关节模组、第二关节模组、第三关节模组、第四关节模组、第五关节模组、第六关节模组均具有用于线缆通过的通道。

优选地，所述末端连接法兰具有接末端执行部法兰端以及接关节模组法兰端；

所述接关节模组法兰端与第六关节模组的输出端连接，所述接末端执行部法兰端与外部设备相连。

根据本实用新型提供的一种机器人，包括六轴机械臂，还包括末端执行部以及机身行走部；

所述底座连接法兰通过自身具有的法兰底板安装在所述机身行走部上，所述末端执行部安装在所述末端连接法兰上。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型中的六轴机械臂采用关节模组、管臂以及法兰相连接的结构，体积与质量小，能够应用于空间受限的空间，结构简单，功率低，成本低。

2、本实用新型中的机器人采用可移动式，且安装六轴机械臂后体积小巧，质量轻便，活动灵活，空间利用率高，能耗低，增加了清洁作业的灵活性。

3、本实用新型中各个部件的内部均具有走线通道，且内壁各个有棱角的位置均采用倒角的结构，能够有效防止线缆损坏，实用性强。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本实用新型中六轴机械臂的结构示意图；

图2为本实用新型中机器人的结构示意图；

图3为本实用新型中底座连接法兰的结构示意图；

图4为本实用新型中大臂的立体结构示意图；

图5为本实用新型中大臂的侧面结构示意图；

图6为本实用新型中小臂的立体结构示意图；

图7为本实用新型中小臂的侧面结构示意图；

图8为本实用新型中关节法兰的结构示意图；

图9为本实用新型中末端连接法兰的结构示意图。

图中示出：

末端执行部001 小臂6

机身行走部002 横部61

六轴机械臂003 竖部62

底座连接法兰1 第三法兰63

法兰侧壁101 第三倒角结构64

第一固定结构1011 端部法兰65

第一空腔102 第二沉头通孔651

法兰底板103 第三空腔66

第一通孔1031 第四关节模组7

第一倒角结构104 关节法兰8

第一关节模组2 第四空腔81

第二关节模组3 第四倒角结构82

大臂4 第五关节模组9

圆杆部401 第六关节模组10

第一法兰402 末端连接法兰11

第二法兰403 第三沉头通孔111

第二空腔404 接末端执行部法兰端112

第二倒角结构405 接关节模组法兰端113

第三关节模组5

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

本实用新型提供了一种六轴机械臂，如图1所示，包括底座连接法兰1、第一关节模组2、第二关节模组3、大臂4、第三关节模组5、小臂6、第四关节模组7、关节法兰8、第五关节模组9、第六关节模组10以及末端连接法兰11，第一关节模组2的输出端、输入端分别连接底座连接法兰1、第二关节模组3的输出端，大臂4的两端分别连接第二关节模组3的输入端、第三关节模组5的输入端，小臂6的两端分别连接第三关节模组5的输出端、第四关节模组7的输入端，关节法兰8的两端分别连接第四关节模组7的输出端、第五关节模组9的输入端，第六关节模组10的输入端连接第五关节模组9的输出端，第六关节模组10的输出端连接末端连接法兰11，本实用新型整体结构连接紧凑，简洁明了，质量轻巧、牢固可靠。

第一关节模组2、第二关节模组3、第三关节模组5、第四关节模组7、第五关节模组9、第六关节模组10均为T形结构，且均具有用于线缆通过的通道。

对于各个关节模组具体的结构和工作原理可参考专利文献CN112223341A、专利文献CN113771086A公开的技术方案，实现本实用新型中的功能，第一关节模组2、第二关节模组3、第三关节模组5优选采用深圳市零差云控科技有限公司的T型关节模组：eRob90T，此关节模组外径96mm,重2.7Kg,启停扭矩107Nm,最大转速60RPM,电压48V,电机功率400W,重复定位精度±10角秒，绝对定位精度±45角秒。第四关节模组7、第五关节模组9、第六关节模组10采用深圳市零差云控科技有限公司的T型关节模组：eRob70T,此关节模组外径73mm,重1.3Kg,启停扭矩36Nm,最大转速60RPM；电压48V,电机功率100W,重复定位精度±10角秒，绝对定位精度±45角秒。以上T型关节模组均具备EtherCAT、CANopen通信功能，开放位置环、速度环、电流环数据及PID实时调节，且其内有18mm的超大中孔，可过线缆等。

如图3所示，底座连接法兰1具有法兰侧壁101以及连接法兰侧壁101底部的法兰底板103，法兰底板103中部具有第一空腔102，第一关节模组2的输入端连接法兰侧壁101，法兰底板103用于连接外部设备，第一空腔102用于为线缆提供走线通道，线缆包括电源线、通信线等。

进一步地，底座连接法兰1底部的法兰底板103上具有8个第一通孔1031，第一通孔1031用于与机器人的机身行走部002固定连接，例如，用杯头内六角螺栓进行紧固，法兰侧壁101上具有20个第一沉头通孔1011，第一沉头通孔1011用于与第一关节模组2的输出端紧固连接。

第一关节模组2的输入端连接法兰侧壁101，法兰底板103用于连接外部设备，第一空腔102用于为线缆提供走线通道，为了保护所通过的线缆不被底座连接法兰1内部的锐角所伤害破损，法兰侧壁101的边部、法兰底板103朝向第一空腔102的一侧的边部均为倒角处理的结构，即第一倒角结构104，使得壁面平滑，线缆在穿过时不容易被损伤。

如图4、图5所示，大臂4包括圆杆部401以及分别布置在圆杆部401两端的第一法兰402、第二法兰403，第一法兰402、第二法兰403呈对称布置，第一法兰402、圆杆部401、第二法兰403的中部共同组成第二空腔404，第二空腔404为线缆提供走线通道，第一法兰402、第二法兰403的内壁的边部均为倒角处理的结构，即第二倒角结构405，使得线缆在穿过时不容易被损伤。

如图6、图7所示，小臂6包括竖部62、垂直布置在竖部62一端的横部61以及布置在竖部62另一端的第三法兰63，横部61两端的内侧、横部61和竖部62连接处的内侧面、第三法兰63内侧的边部均为倒角处理的结构，即第三倒角结构64，使得线缆在穿过时不容易被损伤。

进一步地，小臂6呈T型结构设计，其中横部61设置有端部法兰65，端部法兰65的圆周方向分布了20个第二沉头通孔651，与第三关节模组5的输出端相固接，第三法兰63的圆周方向布置有14个M3螺纹孔，与第四关节模组7的输入端紧固连接，第四关节模组7优选为关节模组eRob70T。为了六轴机械臂003过线方便，小臂6的中央为中空结构，命名为第三空腔66，第三空腔66贯穿小臂6的内部。

底座连接法兰1、第一关节模组2、第二关节模组3、大臂4、第三关节模组5、小臂6、第四关节模组7、关节法兰8、第五关节模组9、第六关节模组10、末端连接法兰11的外壳均采用铝合金。

本实用新型还提供了一种机器人，如图2所示，包括六轴机械臂003，还包括末端执行部001以及机身行走部002，优选用于清洁，底座连接法兰1通过自身具有的法兰底板103安装在机身行走部002上，末端执行部001安装在末端连接法兰11上，机身行走部002底部具有滚轮，具有自驱动移动的功能，能够驱使滚轮滚动进而到的设定的目标位置，完成设定的任务。

由于六自由度的机器人的运动学反解非常复杂，一般没有封闭解。为了得到有效地封闭解，六轴机械臂的布局需满足Pieper准则，即：三个相邻关节轴相交于一点；或者三个相邻关节轴相互平行。

机器人的末端执行部001所佩带的执行工具所需操作空间较大，为了配合末端执行部001所需空间，在第四关节模组7和第五关节模组9间增加一加长关节法兰8，如图8所示，关节法兰8的一端与第四关节模组7的输出端固接，另一端与第五关节模组9的输入端固接，同样地，为了机械臂过线方便，加长关节法兰8的中央为第四空腔81，为了保护所过的线缆不被其内部的锐角伤害破损，其内部所有锐角均需用圆角倒钝，形成第四倒角结构82。

为了使六轴机械臂003与末端执行部001相连接，末端连接法兰11具有接末端执行部法兰端112以及接关节模组法兰端113，接关节模组法兰端113与第六关节模组10的输出端相固接，如图9所示，末端连接法兰11的圆周方向分布了14个第三沉头通孔111，接末端执行部法兰端112通过2-M6的螺栓与末端执行部001相固接。

为了节约能源，减轻能耗，同时又能保证整个机械臂所需的强度、刚度，保证其有足够的抗扭能力，以上部件均采用具有优良的加工性、焊接性、电镀性、良好的抗腐蚀性、高韧性以及加工后不易变形的铝合金材质制作，其中底座连接法兰1、加长关节法兰8、末端连接法兰11采用6系列铝合金6061精加工而成；大臂4、小臂6采用铸造铝合金利用精密铸造模具成形，然后再精加工而成。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种六轴机械臂，其特征在于，包括底座连接法兰(1)、第一关节模组(2)、第二关节模组(3)、大臂(4)、第三关节模组(5)、小臂(6)、第四关节模组(7)、关节法兰(8)、第五关节模组(9)、第六关节模组(10)以及末端连接法兰(11)；

所述第一关节模组(2)的输出端、输入端分别连接所述底座连接法兰(1)、第二关节模组(3)的输出端，所述大臂(4)的两端分别连接所述第二关节模组(3)的输入端、第三关节模组(5)的输入端，所述小臂(6)的两端分别连接所述第三关节模组(5)的输出端、第四关节模组(7)的输入端，所述关节法兰(8)的两端分别连接第四关节模组(7)的输出端、第五关节模组(9)的输入端，所述第六关节模组(10)的两端分别连接所述第五关节模组(9)的输出端、末端连接法兰(11)。

2.根据权利要求1所述的六轴机械臂，其特征在于，所述底座连接法兰(1)具有法兰侧壁(101)以及连接法兰侧壁(101)底部的法兰底板(103)，所述法兰底板(103)中部具有第一空腔(102)；

所述第一关节模组(2)的输入端连接所述法兰侧壁(101)，法兰底板(103)用于连接外部设备，所述第一空腔(102)用于为线缆提供走线通道。

3.根据权利要求2所述的六轴机械臂，其特征在于，所述法兰侧壁(101)的边部、法兰底板(103)朝向第一空腔(102)的一侧的边部均为倒角处理的结构。

4.根据权利要求1所述的六轴机械臂，其特征在于，所述大臂(4)包括圆杆部(401)以及分别布置在所述圆杆部(401)两端的第一法兰(402)、第二法兰(403)，所述第一法兰(402)、第二法兰(403)呈对称布置，所述第一法兰(402)、圆杆部(401)、第二法兰(403)的中部共同组成第二空腔(404)，第二空腔(404)为线缆提供走线通道。

5.根据权利要求4所述的六轴机械臂，其特征在于，所述第一法兰(402)、第二法兰(403)的内壁的边部均为倒角处理的结构。

6.根据权利要求1所述的六轴机械臂，其特征在于，所述小臂(6)包括竖部(62)、垂直布置在所述竖部(62)一端的横部(61)以及布置在所述竖部(62)另一端的第三法兰(63)；

所述横部(61)两端的内侧、横部(61)和竖部(62)连接处的内侧面、第三法兰(63)内侧的边部均为倒角处理后的结构。

7.根据权利要求1所述的六轴机械臂，其特征在于，所述底座连接法兰(1)、第一关节模组(2)、第二关节模组(3)、大臂(4)、第三关节模组(5)、小臂(6)、第四关节模组(7)、关节法兰(8)、第五关节模组(9)、第六关节模组(10)、末端连接法兰(11)的外壳均采用铝合金。

8.根据权利要求1所述的六轴机械臂，其特征在于，第一关节模组(2)、第二关节模组(3)、第三关节模组(5)、第四关节模组(7)、第五关节模组(9)、第六关节模组(10)均为T形结构；

第一关节模组(2)、第二关节模组(3)、第三关节模组(5)、第四关节模组(7)、第五关节模组(9)、第六关节模组(10)均具有用于线缆通过的通道。

9.根据权利要求1所述的六轴机械臂，其特征在于，所述末端连接法兰(11)具有接末端执行部法兰端(112)以及接关节模组法兰端(113)；

所述接关节模组法兰端(113)与第六关节模组(10)的输出端连接，所述接末端执行部法兰端(112)与外部设备相连。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的六轴机械臂，还包括末端执行部(001)以及机身行走部(002)；

所述底座连接法兰(1)通过自身具有的法兰底板(103)安装在所述机身行走部(002)上，所述末端执行部(001)安装在所述末端连接法兰(11)上。

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