CN221089037U - 一种倒挂两轴装箱机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种倒挂两轴装箱机器人。包括底座、第二驱动单元、第二大臂、小臂驱动杆组、第一大臂、小臂、末端构件、第一驱动单元及辅助连杆组件，第一驱动单元和第二驱动单元同轴安装在底座两侧，且输出端分别与第一大臂和第二大臂连接，第一大臂的末端与两个小臂的后端铰接，第二大臂的末端通过小臂驱动杆组与两个小臂的前部或中部连接，末端构件与两个小臂的前端铰接，第一大臂、第二大臂、小臂驱动杆组及小臂形成第一平行四连杆机构；辅助连杆组件设置于小臂的外侧，且与小臂形成第二平行四连杆机构，辅助连杆组件使末端构件始终保持水平姿态。本实用新型结构紧凑，体积小，方便安装、维护及运输。

Description

一种倒挂两轴装箱机器人

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种倒挂两轴装箱机器人。

背景技术

对于自动包装用装箱机器人，现有两轴装箱机器人的电机轴线一般与减速机轴线一起水平布置。此类构型含有如下缺点，其一，两轴装箱机器人整体在减速机轴向空间比较大，需要保证两个摆动臂、底座框架、减速机及电机水平同轴布置，即厂房水平空间利用率较低。其二，底座框架在外，传动杆件在内，维修保养尤其是加注润滑油困难。其三，两个电机在设备外侧，不利于运输包装。因此，急需一种体积小、维修方便及运输的两轴装箱机器人。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种倒挂两轴装箱机器人，以解决现有两轴装箱机器人体积大、维修保养困难及不利于运输包装的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种倒挂两轴装箱机器人，包括底座、第二驱动单元、第二大臂、小臂驱动杆组、第一大臂、小臂、末端构件、第一驱动单元及辅助连杆组件，其中第一驱动单元和第二驱动单元同轴安装在底座的两侧，第一驱动单元和第二驱动单元的输出端分别与第一大臂和第二大臂连接，第一大臂的末端与两个小臂的后端铰接，第二大臂的末端通过小臂驱动杆组与两个小臂的前部或中部连接，末端构件与两个小臂的前端铰接，第一大臂、第二大臂、小臂驱动杆组及小臂形成第一平行四连杆机构；辅助连杆组件设置于小臂的外侧，且与小臂形成第二平行四连杆机构，辅助连杆组件使末端构件始终保持水平姿态。

在一种可能实现的方式中，所述第一驱动单元和第二驱动单元结构相同，均包括伺服电机、锥齿轮减速机、焊接外壳、减速机及中心筒，其中减速机为中空结构，且套装在中心筒的外侧；

减速机和锥齿轮减速机分别安装在焊接外壳的两侧，且非同轴；锥齿轮减速机为L型结构，锥齿轮减速机的输入端与伺服电机连接，锥齿轮减速机的输出端通过齿轮与减速机的输入齿轮啮合，焊接外壳与所述底座连接。

在一种可能实现的方式中，所述底座为U型结构，底座的顶部两端用于与外部固定物连接；所述第一驱动单元和第二驱动单元中的两个伺服电机并列位于所述底座的内侧。

在一种可能实现的方式中，所述第二大臂包括主动第二大臂、同步空心轴及从动第二大臂，其中同步空心轴贯穿所述第一驱动单元和所述第二驱动单元，且同步空心轴的两端分别与主动第二大臂和从动第二大臂的一端固连，主动第二大臂和从动第二大臂的另一端与所述小臂驱动杆组连接；所述第二驱动单元的输出端与主动第二大臂的一端连接，所述第二驱动单元驱动主动第二大臂和从动第二大臂同步转动。

在一种可能实现的方式中，所述小臂驱动杆组包括上轴、小臂驱动杆组侧板及下轴，其中上轴和下轴平行设置，且上轴和下轴的两端通过平行设置的两个小臂驱动杆组侧板转动连接，形成方形框架结构；上轴的两端分别与所述主动第二大臂和所述从动第二大臂的另一端固连，下轴的两端与两个所述小臂固连。

在一种可能实现的方式中，所述第一大臂包括心轴及铰接于心轴两端的主动第一大臂和从动第一大臂，其中心轴的两端分别与两个所述小臂的后端固定连接，主动第一大臂的末端与所述第一驱动单元的输出端连接，从动第一大臂的末端与所述同步空心轴转动连接，且从动第一大臂位于所述第二驱动单元的外侧。

在一种可能实现的方式中，所述辅助连杆组件包括小臂外侧连杆、三角杆及弯杆，其中小臂外侧连杆平行设置于两个所述小臂的外侧，且小臂外侧连杆的前端与所述末端构件铰接；两个所述小臂的后端分别与两个三角杆的顶部铰接，两个三角杆的下端与小臂外侧连杆的后端铰接，两个三角杆的上端分别与两个弯杆的下端铰接，两个弯杆的上端分别与所述第一驱动单元和所述第二驱动单元铰接。

在一种可能实现的方式中，所述小臂外侧连杆包括前轴、小臂外侧连杆侧板及后轴，其中前轴和后轴平行设置，前轴和后轴之间通过平行设置的两个小臂外侧连杆侧板转动连接，形成方形框架结构；前轴的两端与所述末端构件铰接，后轴的两端与分别与两个所述三角杆的下端铰接。

在一种可能实现的方式中，所述末端构件包括末端构件心轴及固设于末端构件心轴两端的两个三角板，其中末端构件心轴的两端分别与两个所述小臂的前端铰接，两个三角板与所述辅助连杆组件铰接，两个三角板的下表面为机器人末端执行器的机械接口。

本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型提供的一种倒挂两轴装箱机器人，采用倒挂方式，整体在减速机轴向空间比较小，两个电机的轴线与两个减速机正交布置，电机长度不占用减速机轴向空间，即厂房水平空间利用率高；同时底座框架在内，传动杆件在外，维修保养尤其是加注润滑油方便。

本实用新型通过两个驱动单元驱动第一大臂和第二大臂的耦合运动，实现末端构件的上升和下降动作，同时通过平行四边形连杆机构的设计，满足装箱机器人对末端构件始终水平向下的要求，该结构简单、紧凑，体积小，加工成本低，方便安装、维护及运输。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在所写的说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型一种倒挂两轴装箱机器人的轴测图；

图2为本实用新型一种倒挂两轴装箱机器人的侧视图；

图3为图2的C-C剖视图；

图4为本实用新型中底座的轴测图；

图5为本实用新型中第一、二驱动单元的轴测图；

图6为本实用新型中第一、二驱动单元的侧视图；

图7为图6的B-B剖视图；

图8为本实用新型中第二大臂的轴测图；

图9为本实用新型中小臂驱动杆组的轴测图；

图10为本实用新型中第一大臂的轴测图；

图11为本实用新型中末端构件的轴测图；

图12为本实用新型中小臂外侧连杆的轴测图。

图中：1-底座，101-底板，102-三角加强筋，103-U型板，104-拉板，105-弯钣，106-C型板，2-第二驱动单元，201-伺服电机，202-锥齿轮减速机，203-焊接外壳，2031-带孔圆板，2032-圆筒，2033-圆环，2034-铰接孔，204-减速机，205-中心筒，206-唇形密封圈，207-齿轮，3-第二大臂，301-主动第二大臂，302-同步空心轴，303-从动第二大臂，4-小臂驱动杆组，401-上轴，402-小臂驱动杆组侧板，403-下轴，5-第一大臂，501-主动第一大臂，502-心轴，503-从动第一大臂，6-小臂，7-末端构件，701-三角板，702-末端构件心轴，8-小臂外侧连杆，801-前轴，802-小臂外侧连杆侧板，803-后轴，9-三角杆，10-弯杆，11-第一驱动单元，12-螺钉，13-轴承Ⅰ，14-轴承Ⅱ。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种倒挂两轴装箱机器人，结构简单、紧凑，体积小，加工成本低，方便安装和维护。参见图1至图3所示，该倒挂两轴装箱机器人，包括底座1、第二驱动单元2、第二大臂3、小臂驱动杆组4、第一大臂5、小臂6、末端构件7、第一驱动单元11及辅助连杆组件，其中第一驱动单元11和第二驱动单元2同轴安装在底座1的两侧，第一驱动单元11和第二驱动单元2的输出端分别与第一大臂5和第二大臂3连接，第一大臂5的末端与两个小臂6的后端铰接，第二大臂3的末端通过小臂驱动杆组4与两个小臂6的前部或中部连接，末端构件7与两个小臂6的前端铰接，第一大臂5、第二大臂3、小臂驱动杆组4及小臂6形成第一平行四连杆机构；辅助连杆组件设置于小臂6的外侧，且与小臂6形成第二平行四连杆机构，辅助连杆组件使末端构件7始终保持水平姿态。

参见图1、图4所示，本实用新型的实施例中，底座1为U型结构，底座1的顶部两端用于与外部固定物连接；第一驱动单元11和第二驱动单元2分别设置于底座1左右两侧，且轴线沿左右方向共线。

具体地，底座1包括底板101、三角加强筋102、U型板103、拉板104、弯钣105及C型板106，其中两个U型板103平行设置且通过两个拉板104和一个弯钣105焊接成U型工字钢焊接结构。两个底板101焊接于U型工字钢焊接结构上面两端，用于整体机器人与其所使用环境、框架的机械安装，形成倒挂的安装方式。两个C型板106分别焊接于U型工字钢焊接结构下部的两侧面，两个C型板106外表面经过加工用于连接第一驱动单元11和第二驱动单元2。

参见图5至图7所示，本实用新型的实施例中，第一驱动单元11和第二驱动单元2结构相同，均包括伺服电机201、锥齿轮减速机202、焊接外壳203、减速机204及中心筒205，其中减速机204为中空结构，且套装在中心筒205的外侧；减速机204和锥齿轮减速机202分别安装在焊接外壳203的两侧，且非同轴；锥齿轮减速机202为L型结构，锥齿轮减速机202的输入端与伺服电机201连接，锥齿轮减速机202的输出端通过齿轮207与减速机204的输入齿轮啮合，焊接外壳203与底座1连接。

优选地，锥齿轮减速机202安装在焊接外壳203的左上象限或右上象限内。本实施例中，锥齿轮减速机202和减速机204的中心连线与竖直面的夹角为32.30度，参见图6所示。该结构使第一驱动单元11和第二驱动单元2中的两个伺服电机201并列位于底座1的U型腔体内侧，结构紧凑，且不发生干涉。

具体地，参见图7所示，焊接外壳203由带孔圆板2031、圆桶2032和圆环2033依次焊接后机加工而成的盆型结构，焊接外壳203的使用位置轴线与地面平行，焊接外壳203的盆口用于安装减速机204。带孔圆板2031左上侧和右上侧各含有一个铰接孔2034，用于辅助连杆组件的铰接。锥齿轮减速机202的输出端安装在带孔圆板2031右上象限中部的减速机接口上。伺服电机201、锥齿轮减速机202位于焊接外壳203一侧面的右上象限内，这样两个驱动单元水平同轴反向安装于底座1上，会优化轴向布置空间，缩短驱动单元的轴向空间。本实施例中，减速机204优选RV200C型中空减速机。中心筒205的一端与减速机204端面静密封连接，中心筒205的另外一端通过唇形密封圈206与减速机204的输出端形成旋转动密封。

参见图8所示，本实用新型的实施例中，第二大臂3包括主动第二大臂301、同步空心轴302及从动第二大臂303，其中同步空心轴302贯穿第一驱动单元11和第二驱动单元2，且同步空心轴302的两端分别与主动第二大臂301和从动第二大臂303的一端固连，主动第二大臂301和从动第二大臂303的另一端与小臂驱动杆组4连接；第二驱动单元2的输出端与主动第二大臂301的一端连接，第二驱动单元2驱动主动第二大臂301和从动第二大臂303同步转动。具体地，主动第二大臂301和从动第二大臂303与同步空心轴302的安装方式为轴孔配合，再通过多个螺钉12固定，参见图3所示。

参见图9所示，本实用新型的实施例中，小臂驱动杆组4包括上轴401、小臂驱动杆组侧板402及下轴403，其中上轴401和下轴403平行设置，两个小臂驱动杆组侧板402平行设置于上轴401和下轴403之间，且两个小臂驱动杆组侧板402的上端通过轴承分别与上轴401的两端转动连接，两个小臂驱动杆组侧板402的下端通过轴承与下轴403的两端转动连接，从而形成方形框架结构；上轴401的两端分别与主动第二大臂301和从动第二大臂303的另一端固连，下轴403的两端与两个小臂6固连。上轴401的两端在分别与主动第二大臂301和从动第二大臂303的末端固定，下轴403的两端分别与两个小臂6的中部固定。

参见图10所示，本实用新型的实施例中，第一大臂5包括心轴502及通过轴承转动连接在心轴502两端的主动第一大臂501和从动第一大臂503，其中心轴502的两端分别与两个小臂6的后端固定连接，主动第一大臂501的末端与第一驱动单元11的输出端连接，从动第一大臂503的末端与同步空心轴302转动连接，且从动第一大臂503位于第二驱动单元2的外侧。

参见图11所示，本实用新型的实施例中，末端构件7包括末端构件心轴702及固设于末端构件心轴702两端的两个三角板701，其中末端构件心轴702的两端通过轴承分别与两个小臂6的前端转动连接，两个三角板701与辅助连杆组件铰接，两个三角板701的下表面为机器人末端执行器的机械接口，包含销钉孔和螺钉光孔。具体地，末端构件心轴702的两端分别与两个三角板701的上角形成正交插接固定。

参见图2、图7、图10所示，本实用新型的实施例中，辅助连杆组件包括小臂外侧连杆8、三角杆9及弯杆10，其中小臂外侧连杆8平行设置于两个小臂6的外侧，且小臂外侧连杆8的前端与末端构件7中三角板701的下部角铰接；两个小臂6的后端或心轴502通过轴承分别与两个三角杆9的顶部铰接，两个三角杆9的下端与小臂外侧连杆8的后端铰接，两个三角杆9的上端分别与两个弯杆10的下端铰接，两个弯杆10的上端分别与第一驱动单元11和第二驱动单元2中带孔圆板2031的铰接孔2034铰接。当两个驱动单元驱动第一大臂5和第二大臂3耦合运动时，实现末端构件7的上升和下降动作，辅助连杆组件保证末端构件7始终保持水平姿态。

参见图12所示，本实用新型的实施例中，小臂外侧连杆8包括前轴801、小臂外侧连杆侧板802及后轴803，其中前轴801和后轴803平行设置，两个小臂外侧连杆侧板802平行设置于前轴801和后轴803之间，且两个小臂外侧连杆侧板802的前端通过轴承分别与前轴801的两端转动连接，两个小臂外侧连杆侧板802的后端通过轴承分别与后轴803的两端转动连接，形成方形框架结构；前轴801的两端分别与末端构件7中的两个三角板701的下后角铰接，后轴803的两端通过轴承分别与两个三角杆9的下端铰接。

本实用新型提供的一种倒挂两轴装箱机器人，整体在减速机轴向空间比较小，两个伺服电机201的轴线与两个减速机204的轴线正交布置，伺服电机201的长度不占用减速机轴向空间，即厂房水平空间利用率高。伺服电机201、锥齿轮减速机202位于焊接外壳203的右上侧，这样两个驱动单元水平同轴反向安装于底座1上，优化轴向布置空间，优化的空间为两个驱动单元的伺服电机201和锥齿轮减速机202轴向位置重叠，两个伺服电机201在设备内侧，利于运输包装。另外，底座1位于两个驱动单元的内侧，驱动单元在外侧，该结构对于维修保养，尤其是加注润滑油非常方便。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，包括底座(1)、第二驱动单元(2)、第二大臂(3)、小臂驱动杆组(4)、第一大臂(5)、小臂(6)、末端构件(7)、第一驱动单元(11)及辅助连杆组件，其中第一驱动单元(11)和第二驱动单元(2)同轴安装在底座(1)的两侧，第一驱动单元(11)和第二驱动单元(2)的输出端分别与第一大臂(5)和第二大臂(3)连接，第一大臂(5)的末端与两个小臂(6)的后端铰接，第二大臂(3)的末端通过小臂驱动杆组(4)与两个小臂(6)的前部或中部连接，末端构件(7)与两个小臂(6)的前端铰接，第一大臂(5)、第二大臂(3)、小臂驱动杆组(4)及小臂(6)形成第一平行四连杆机构；辅助连杆组件设置于小臂(6)的外侧，且与小臂(6)形成第二平行四连杆机构，辅助连杆组件使末端构件(7)始终保持水平姿态。

2.根据权利要求1所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述第一驱动单元(11)和第二驱动单元(2)结构相同，均包括伺服电机(201)、锥齿轮减速机(202)、焊接外壳(203)、减速机(204)及中心筒(205)，其中减速机(204)为中空结构，且套装在中心筒(205)的外侧；

减速机(204)和锥齿轮减速机(202)分别安装在焊接外壳(203)的两侧，且非同轴；锥齿轮减速机(202)为L型结构，锥齿轮减速机(202)的输入端与伺服电机(201)连接，锥齿轮减速机(202)的输出端通过齿轮(207)与减速机(204)的输入齿轮啮合，焊接外壳(203)与所述底座(1)连接。

3.根据权利要求2所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述底座(1)为U型结构，底座(1)的顶部两端用于与外部固定物连接；所述第一驱动单元(11)和第二驱动单元(2)中的两个伺服电机(201)并列位于所述底座(1)的内侧。

4.根据权利要求1所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述第二大臂(3)包括主动第二大臂(301)、同步空心轴(302)及从动第二大臂(303)，其中同步空心轴(302)贯穿所述第一驱动单元(11)和所述第二驱动单元(2)，且同步空心轴(302)的两端分别与主动第二大臂(301)和从动第二大臂(303)的一端固连，主动第二大臂(301)和从动第二大臂(303)的另一端与所述小臂驱动杆组(4)连接；所述第二驱动单元(2)的输出端与主动第二大臂(301)的一端连接，所述第二驱动单元(2)驱动主动第二大臂(301)和从动第二大臂(303)同步转动。

5.根据权利要求4所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述小臂驱动杆组(4)包括上轴(401)、小臂驱动杆组侧板(402)及下轴(403)，其中上轴(401)和下轴(403)平行设置，且上轴(401)和下轴(403)的两端通过平行设置的两个小臂驱动杆组侧板(402)转动连接，形成方形框架结构；上轴(401)的两端分别与所述主动第二大臂(301)和所述从动第二大臂(303)的另一端固连，下轴(403)的两端与两个所述小臂(6)固连。

6.根据权利要求4所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述第一大臂(5)包括心轴(502)及铰接于心轴(502)两端的主动第一大臂(501)和从动第一大臂(503)，其中心轴(502)的两端分别与两个所述小臂(6)的后端固定连接，主动第一大臂(501)的末端与所述第一驱动单元(11)的输出端连接，从动第一大臂(503)的末端与所述同步空心轴(302)转动连接，且从动第一大臂(503)位于所述第二驱动单元(2)的外侧。

7.根据权利要求1所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述辅助连杆组件包括小臂外侧连杆(8)、三角杆(9)及弯杆(10)，其中小臂外侧连杆(8)平行设置于两个所述小臂(6)的外侧，且小臂外侧连杆(8)的前端与所述末端构件(7)铰接；两个所述小臂(6)的后端分别与两个三角杆(9)的顶部铰接，两个三角杆(9)的下端与小臂外侧连杆(8)的后端铰接，两个三角杆(9)的上端分别与两个弯杆(10)的下端铰接，两个弯杆(10)的上端分别与所述第一驱动单元(11)和所述第二驱动单元(2)铰接。

8.根据权利要求7所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述小臂外侧连杆(8)包括前轴(801)、小臂外侧连杆侧板(802)及后轴(803)，其中前轴(801)和后轴(803)平行设置，前轴(801)和后轴(803)之间通过平行设置的两个小臂外侧连杆侧板(802)转动连接，形成方形框架结构；前轴(801)的两端与所述末端构件(7)铰接，后轴(803)的两端与分别与两个所述三角杆(9)的下端铰接。

9.根据权利要求1所述的倒挂两轴装箱机器人，其特征在于，所述末端构件(7)包括末端构件心轴(702)及固设于末端构件心轴(702)两端的两个三角板(701)，其中末端构件心轴(702)的两端分别与两个所述小臂(6)的前端铰接，两个三角板(701)与所述辅助连杆组件铰接，两个三角板(701)的下表面为机器人末端执行器的机械接口。