CN220389439U - 用于回转体工具的模块化机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于回转体工具的模块化机器人，包括机械臂，所述机械臂包括依次连接设置的第一肩部关节、第二肩部关节、第一连杆、肘部关节、第一腕部关节、第二连杆、第二腕部关节，所述第一肩部关节和所述第二肩部关节的结构相同，其输出的力矩最大，所述肘部关节和所述第一腕部关节的结构相同，其输出的力矩次之，所述第二腕部关节输出的力矩最小，所述肘部关节与所述第一腕部关节直接连接，通过提高第一腕部关节的转速，实现回转体工具的快速、灵活旋转。

Description

用于回转体工具的模块化机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于回转体工具的模块化机器人。

背景技术

在回转体工具应用场景中，目前存在一些常见的方案，包括六自由度及以上的模块化机器人和六轴工业机器人。然而，这些方案都存在一些限制，影响了其在回转体工具应用中的效率和性能。

首先，六自由度及以上的模块化机器人在回转体工具应用中存在自由度冗余的问题。虽然它们具备较高的自由度，但在实际任务中其自由度没有被充分利用，导致机器人运动效率低下，并且增加了控制和计算的复杂性。此外，这种模块化机器人的负载能力相对较低，无法满足一些重负载回转体工具应用的需求。同时，由于复杂的结构和设计，这种机器人的成本也较高。

其次，六轴工业机器人在回转体工具应用中存在本体结构相对笨重、缺乏模块化属性等问题，因此无法快速替换和升级各个关节，限制了机器人使用的灵活性和适应性。此外，在回转体工具应用中，安全问题尤为重要而这种机器人通常缺乏协作机器人的安全属性，无法与人类操作员或其他机器人实现安全合作。另外，六轴工业机器人的工具回转速度相对较慢，影响了任务的执行效率。针对上述上问题，本申请提出了一种用于回转体工具的模块化机器人技术方案。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种用于回转体工具的模块化机器人，包括：机械臂，所述机械臂包括依次连接设置的第一肩部关节、第二肩部关节、第一连杆、肘部关节、第一腕部关节、第二连杆、第二腕部关节；所述第一肩部关节、第二肩部关节、肘部关节、第一腕部关节、第二腕部关节均为电机单独控制，内部都集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为输出法兰端，另一端为外壳连接端；基座，所述基座设置在机械臂的下方，所述基座的外壳连接端与第一肩部关节的输出法兰端固定连接；所述第一肩部关节和所述第二肩部关节的结构相同，其输出的力矩最大，所述肘部关节和所述第一腕部关节的结构相同，其输出的力矩次之，所述第二腕部关节输出的力矩最小；工具法兰，所述工具法兰的外壳连接端与第二腕部关节的输出法兰端固定连接；所述工具法兰的输出法兰端固定安装有用于辅助作业的回转体工具；所述肘部关节与所述第一腕部关节直接连接，通过提高第一腕部关节的转速，实现回转体工具的快速旋转。

进一步的，所述基座的外壳连接端与第一肩部关节的输出法兰端固定连接，所述第一肩部关节的外壳连接端与第二肩部关节的输出法兰端固定连接，所述第二肩部关节的外壳连接端与第一连杆的下部法兰连接端固定连接，所述第一连杆的上部法兰连接端与肘部关节的外壳连接端固定连接，所述肘部关节的输出法兰端与第一腕部关节的外壳连接端固定，所述第一腕部关节的输出法兰端与第二连杆的下部法兰连接端固定，所述第二连杆的上部法兰连接端与第二腕部关节的外壳连接端固定连接，所述第二腕部关节的输出法兰端与工具法兰的外壳连接端固定连接。所述工具法兰的输出法兰端连接辅助作业的设备。

进一步的，所述第一肩部关节、第二肩部关节、肘部关节、第一腕部关节、第二腕部关节的输出法兰端均能够进行正向或者反向的任意一个角度的旋转。

进一步的，所述回转体工具包括焊枪、胶枪、螺丝枪。

进一步的，还包括驱动电源，所述驱动电源分别为所述的各关节的电机驱动器和电机提供电源。

进一步的，还包括控制器和示教器，控制器用于提供电源和传输信号，示教器用于可视化操作机器人。

进一步的，所述基座上设置有航空插头接口，用于CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用。

进一步的，所述工具法兰上还设有航空插头接口，用于对CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用。

进一步的，所述基座的上方的一侧安装有螺丝，用于固定机器人。

与现有技术相比较，本实用新型带来的有益效果是：

通过对机器人采用五自由度和模块化设计，并将第四关节设计在肘部即肘部关节。这种设计不仅可以减轻机器人末端的重量，提高负载能力，并使工具回转速度更快。整体上，该机器人的本体结构较为轻巧，同时具备较大的负载自重比。另外，模块化设计使得机器人的各个部件可以快速替换和升级，提高了其灵活性和适应性。此外，该机器人还具备协作机器人的安全属性，可以与人类操作员或其他机器人实现安全合作。最后，该机器人的工具回转灵活快速，可以提高任务的执行效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一实施例中模块化机器人的结构示意图；

图2为本申请一实施例中模块化机器人的另一角度的结构示意图。

具体实施方式

参选以下本实用新型的优选实施方法的详述以及包括的实施例可更容易地理解本实用新型的内容。除非另有限定，本文使用的所有技术以及科学术语具有与本实用新型所属领域普通技术人员通常理解的相同的含义。当存在矛盾时，以本说明书中的定义为准。

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。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

在本实用新型的描述中，“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型保护一种用于回转体工具的模块化机器人，如图1和图2所示，包括：机械臂，所述机械臂包括依次连接设置的第一肩部关节2、第二肩部关节3、第一连杆4、肘部关节5、第一腕部关节6、第二连杆7、第二腕部关节8；所述第一肩部关节2、第二肩部关节3、肘部关节5、第一腕部关节6、第二腕部关节8均为电机单独控制，内部都集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为输出法兰端，另一端为外壳连接端；基座1，所述基座1设置在机械臂的下方，所述基座1的外壳连接端与第一肩部关节2的输出法兰端固定连接；所述第一肩部关节2和所述第二肩部关节3的结构相同，其输出的力矩最大，所述肘部关节5和所述第一腕部关节6的结构相同，其输出的力矩次之，所述第二腕部关节8输出的力矩最小；工具法兰9，所述工具法兰9的外壳连接端与第二腕部关节8的输出法兰端固定连接；所述工具法兰9的输出法兰端固定安装有用于辅助作业的回转体工具；所述肘部关节5与所述第一腕部关节6直接连接，通过提高第一腕部关节6的转速，实现回转体工具的快速旋转。通过对机器人的模块化设计，特别是肘部关节5的设计减轻了机械臂末端重量，提高了负载能力，提高了工具回转速度。机械臂重量轻，负载自重比大，安全性高，工具回转灵活快速，使得机器人具备较高的灵活性和可扩展性。

在一种实施方式中，所述基座1的外壳连接端与第一肩部关节2的输出法兰端固定连接，所述第一肩部关节2的外壳连接端与第二肩部关节3的输出法兰端固定连接，所述第二肩部关节3的外壳连接端与第一连杆4的下部法兰连接端固定连接，所述第一连杆4的上部法兰连接端与肘部关节5的外壳连接端固定连接，所述肘部关节5的输出法兰端与第一腕部关节6的外壳连接端固定，所述第一腕部关节6的输出法兰端与第二连杆7的下部法兰连接端固定，所述第二连杆7的上部法兰连接端与第二腕部关节8的外壳连接端固定连接，所述第二腕部关节8的输出法兰端与工具法兰9的外壳连接端固定连接，所述工具法兰9的输出法兰端连接辅助作业的设备。

在一种实施方式中，所述第一肩部关节2、第二肩部关节3、肘部关节5、第一腕部关节6、第二腕部关节8的输出法兰端均能够进行正向或者反向的任意一个角度的旋转。

在一种实施方式中，所述回转体工具包括焊枪、胶枪、螺丝枪。

在一种实施方式中，还包括驱动电源，所述驱动电源分别为所述的各关节的电机驱动器和电机提供电源。

在一种实施方式中，还包括控制器和示教器，控制器用于提供电源和传输信号，示教器用于可视化操作机器人。

在一种实施方式中，所述基座1上设置有航空插头接口，用于CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用。

在一种实施方式中，所述工具法兰9上还设有航空插头接口，用于对CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用。CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用航空插头接口，便于安装和维护。

在一种实施方式中，所述基座1的上方的一侧安装有螺丝，用于固定机器人。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种用于回转体工具的模块化机器人，其特征在于，包括：

机械臂，所述机械臂包括依次连接设置的第一肩部关节、第二肩部关节、第一连杆、肘部关节、第一腕部关节、第二连杆、第二腕部关节；所述第一肩部关节、第二肩部关节、肘部关节、第一腕部关节、第二腕部关节均为电机单独控制，内部都集成设有电机驱动器、电机、绝对值编码器、增量编码器、制动器以及减速器，且各个关节的一端为输出法兰端，另一端为外壳连接端；

基座，所述基座设置在机械臂的下方，所述基座的外壳连接端与第一肩部关节的输出法兰端固定连接；所述第一肩部关节和所述第二肩部关节的结构相同，其输出的力矩最大，所述肘部关节和所述第一腕部关节的结构相同，其输出的力矩次之，所述第二腕部关节输出的力矩最小；

工具法兰，所述工具法兰的外壳连接端与第二腕部关节的输出法兰端固定连接；所述工具法兰的输出法兰端固定安装有用于辅助作业的回转体工具；所述肘部关节与所述第一腕部关节直接连接，通过提高第一腕部关节的转速，实现回转体工具的快速旋转。

2.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，所述基座的外壳连接端与第一肩部关节的输出法兰端固定连接，所述第一肩部关节的外壳连接端与第二肩部关节的输出法兰端固定连接，所述第二肩部关节的外壳连接端与第一连杆的下部法兰连接端固定连接，所述第一连杆的上部法兰连接端与肘部关节的外壳连接端固定连接，所述肘部关节的输出法兰端与第一腕部关节的外壳连接端固定，所述第一腕部关节的输出法兰端与第二连杆的下部法兰连接端固定，所述第二连杆的上部法兰连接端与第二腕部关节的外壳连接端固定连接，所述第二腕部关节的输出法兰端与工具法兰的外壳连接端固定连接，所述工具法兰的输出法兰端连接辅助作业的设备。

3.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，所述第一肩部关节、第二肩部关节、肘部关节、第一腕部关节、第二腕部关节的输出法兰端均能够进行正向或者反向的任意一个角度的旋转。

4.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，所述回转体工具包括焊枪、胶枪、螺丝枪。

5.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，还包括驱动电源，所述驱动电源分别为所述的各关节的电机驱动器和电机提供电源。

6.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，还包括控制器和示教器，控制器用于提供电源和传输信号，示教器用于可视化操作机器人。

7.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，所述基座上设置有航空插头接口，用于CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用。

8.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，所述工具法兰上还设有航空插头接口，用于对CAN总线、电源供电线以及传感器的走线使用。

9.根据权利要求1所述的模块化机器人，其特征在于，所述基座的上方的一侧安装有螺丝，用于固定机器人。