201124242 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 [0001] 本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種具有複數依次相 連之機械臂之機器人。 【先前彳支術】 [0002] 機器人通常包括複數依次相連之機械臂，設置於其末端 之機械臂，可裝設夾具、切削工具及探測器等以執行相 應動作。每一機械臂藉由驅動部件帶動其繞某一轉動軸 線旋轉。驅動部件一般包括沿各機械臂轉動軸線方向設 置之電機及與電機相連接之減速機構。該減速機構一般 選擇RV (rotate vector)減速機或HD (harmonic drive)減速機，減速機構之輸出端與另一機械臂相連接 以驅動並使該另一機械臂按預設之轉速旋轉，故，各機 械臂沿其轉動軸線方向之尺寸通常較大。另，RV減速機 及HD減速機價格較為昂貴、成本較高，安裝時，RV減速 機、HD減速機及與之連接之電機均需裝設於機器人之殼 體内，從而電機之連接線纜，如電源線、訊號線等需穿 設至殼體内部，易與其他構件纏繞或刮擦而損傷。 [0003] 上述機器人末端之運動軸，比如六軸機器人相互轉動連 接且垂直設置之第五機械臂及第六機械臂，其設置之驅 動元件通常鄰近設置，造成第五機械臂及第六機械臂沿 各自轉動軸線方向之尺寸均較大，增加了機器人整體結 構及佔用之空間，不利於機器人於較狹小空間中之應用 〇 【發明内容】 099100447 表單編號A0101 第4頁/共19頁 0992000990-0 201124242 [0004] [0005] Ο [0006] ❹ 鑒於上述狀況，有必要提供一種佔用空間較小且可方便 連接線纜佈設之機器人。 一種機器人，包括腕部、與腕部轉動連接之第一機械臂 、與第一機械臂轉動連接之第二機械臂、與第二機械臂 轉動連接之第三機械臂、驅動該第一機械臂之第一驅動 器及第一傳動機構、驅動該第二機械臂之第二驅動器及 第二傳動機構，以及驅動該第三機械臂之第三驅動器及 第三傳動機構。第一機械臂、第二機械臂及第三機械臂 分別繞第一軸線、第二軸線及第三軸線轉動。第一驅動 器、第二驅動器及第三驅動器均設於該腕部上。第一機 械臂設有沿該第一軸線方向延伸之中空部，第二傳動機 構包括穿設於該中空部之第一傳動軸，第三傳動機構包 括穿設於該中空部且與該第一傳動軸相套設之第二傳動 轴。 上述機器人之第一至第三驅動器均設於腕部上，與各驅 動器連接之連接線纜可從外部直接接入，從而方便連接 線纜之佈設並可避免連接線纜與其他構件纏繞或刮擦。 第二傳動機構及第三傳動機構分別藉由穿設於第一機械 臂之中空部之第一傳動軸及第二傳動軸進行動力傳輸， 第二機械臂及第三機械臂整體結構緊湊，佔用空間較小 ，有利於機器人於較狹小空間内之應用。.
[0007] 099100447 實施方式】 下面將結合附圖及實施方式對本發明之機器人作進一步 詳細說明。 圖1所示為本發明實施方式機器人100之簡略示意圖。機 表單編號Α0101 第5頁/共19頁 0992000990-0 [0008] 201124242 器人100為六紅 軸機裔人，其包括基座11、可轉動地設置於 土座11之機牟1 、可轉動地設置於機架12之大臂13、盥 大臂13可轉動造& ” 后 勒連接之腕部14，以及依次連接之第一機械 a第一機械臂16及第三機械臂17。第一機械臂15與 广匕4轉動連接，第二機械臂16與第-機械f 15轉動連 ^，第二機械臂17與第二機械臂16轉動連接。第一機械 115、第二機械臂16及第三機械臂17分別繞第一軸線 、第二軸線182及第三軸線183轉動。本實施方式中 ’第—軸線181及第三軸線183均與第二軸線182垂直。 機架12、大臂丨3及腕部14可％別乘旋轉軸線184、185、 186轉動。第三機械臂17之末端安裝夾具、刀具或者探測 儀器等末端執行器，以執行相應任務◊ [0009] [0010] [0011] 請同時參閱圖2至圖6，第一機械臂丨5由第一驅動器21及 第一傳動機構（圖未示）驅動，第二機械臂16由第二驅 動器23及第二傳動機構（圖未示）驅動，第三機械臂17 由第三驅動器25及第三傳動機構（圖未示）驅動。 腕部14用於可轉動地支撐萆、機_臂15，其包括第一支 承部142及與第—支承部142固定連接之第二支承部143 〇 第一支承部142貫通開設一軸孔1421，軸孔1421之二端 設有軸承1423。第一機械臂15由軸承1423支承，並可轉 動地設於軸孔1421中。第一支承部142鄰近軸孔1421之 側部還形成有安裝孔1424，用於將腕部14安裝至可帶動 其旋轉之驅動機構（圖未示）。 099100447 表單編號A0101 第6買/共19頁 0992000990-0 201124242 [0012] Ο [0013] [0014]
[0015] 第二支承部143包括底壁1431及由底壁1431週緣向一侧 延伸之週壁1432。底壁1431與週壁1432圍成一收容空間 1433。週壁1432遠離底壁1431—侧與第一支承部142藉 由螺紋件固定連接。收容空間1433與第一支承部142之軸 孔1421相連通。底壁1431上設有三安裝孔（圖未標）， 第一至第三驅動器21、23、25均固定設置於第二支承部 143之底壁1431上，且第一至第三驅動器21、23、25之 輸出軸（圖未標）相互平行並分別穿設一安裝孔，從而 連接纜線，如電源線、控制訊號線等，均可從外部直接 與第一至第三驅動器21、23、25相連，方便連接纜線之 佈設，還可避免連接纜線與機器人100内部構件纏繞或因 刮擦而損壞。 第一機械臂15中部開設大致沿第一軸線181方向延伸之中 空部151。第一機械臂15—端與腕部14轉動連接，相對之 另一端與第二機械臂16轉動連接。 第一傳動機構設置於第一驅動器21與第一機械臂15鄰近 腕部14之端部間。第一傳動機構為三級圓柱齒輪機構， 其包括與第一驅動器21之輸出軸固定連接之小齒輪221、 固定設置於第一機械臂15外週緣之大齒輪223以及設於小 齒輪221與大齒輪223間之二對中間齒輪226。二對中間 齒輪226分別固定設置於收容空間1433内，並由與第一支 承部142固定連接之二軸承座225轉動支承。大齒輪223 套設於第一機械臂15之外週緣，其直徑較大，從而易於 獲得較大之減速比。 第二傳動機構包括第一傳動軸241，設於第一傳動軸241 099100447 表單編號Α0101 第7頁/共19頁 0992000990-0 201124242 與第二驅動器23間之第一單級圓柱齒輪242。第一傳動軸 241與第二機械臂16間還進一步設有齒輪組（圖未示）， 以將第一傳動軸241之旋轉運動傳送至第二機械臂16。 [0016] 第一單級圓柱齒輪242包括與第二驅動器23之輸出軸固定 連接之小齒輪2421，以及與第一傳動軸241伸入收容空間 1433之一端固定連接之大齒輪2422。 [0017] 第三傳動機構包括第二傳動軸261，設於第二傳動轴261 與第三驅動器25間之第二單級圓柱齒輪262。第二傳動軸 261與第三機械臂17間還進一步設有齒輪組（圖未示）， 以將第二傳動軸261之旋轉運動傳送至第三機械臂17。 [0018] 第二單級圓柱齒輪262包括與第三驅動器25之輸出轴固定 連接之小齒輪2621，以及與第二傳動軸261伸入收容空間 1433之一端固定連接之大齒輪2622。 [0019] 第二傳動軸261開設一沿其軸向貫穿之通孔2612，第一傳 動軸241穿設於通孔2612且二端分別伸出通孔26 12外。 大齒輪2422與大齒輪2622沿第一軸線181方向偏置，可 減小第一機械臂15之徑向尺寸。第二傳動軸261由設於第 一機械臂15中空部151内之軸承1512支承。第一傳動軸 241由設於第二傳動軸261通孔2612内之軸承（圖未示） 支承。可以理解，亦可於第一傳動軸241開設一沿其軸向 貫穿之通孔，而將第二傳動軸261穿設於該通孔且二端分 別伸出通孔外。 [0020] 第一傳動機構、第二傳動機構之第一單級圓柱齒輪242以 及第三傳動機構之第二單級圓柱齒輪262均收容於腕部14 099100447 表單編號A0101 第8頁/共19頁 0992000990-0 201124242 之收容空間1433内，從而使得第一至第三傳動機構設置 較為緊湊地設置於一起，且便於維護。另，第一至第三 傳動機構中所採用之齒輪均可採用傳統普通齒輪，如圓 錐齒輪、圓柱齒輪等，從而可降低成本。 [0021] 可以理解，本發明之機器人100不限於為六軸機器人，其 亦可為僅具有第一至第三機械臂15、16、17之三軸機器 人，此時，腕部14作為基座與地面或其他物體固定。本 發明之機器人100亦可為包括第一至第三機械臂15、16、 17之四軸或者五軸機器人等。 [0022] 綜上所述，本聲明確已符合發明專利之要件，遂依法提 出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方 式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本 案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化 ，皆應涵蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 [0023] 圖1係本發明實施方式之機器人之簡略示意圖。 [0024] 圖2係本發明實施方式之機器人之臂部件之立體圖。 [0025] 圖3係圖2所示臂部件之端面示意圖。 [0026] 圖4係沿圖3中IV-IV方向之剖示圖。 [0027] 圖5係圖2所示臂部件之局部結構之立體分解圖。 [0028] 圖6係圖5所示臂部件之局部結構之立體組裝圖。 【主要元件符號說明】 [0029] 機器人1 0 0 099100447 表單編號A0101 第9頁/共19頁 0992000990-0 201124242 [0030]基座 11 [0031] 機架12 [0032] 大臂13 [0033] 腕部14 [0034] 第一機械臂 15 [0035] 第二機械臂 16 [0036] 第三機械臂 17 [0037] 第一軸線181 [0038] 第二軸線182 [0039] 第三軸線183 [0040] 旋轉軸線184、185、186 [0041] 第一驅動器 21 [0042] 第二驅動器 23 [0043] 第三驅動器 25 [0044] 第一支承部 142 [0045] 第二支承部 143 [0046] 軸孔1421 [0047] 軸承1423 、1512 [0048] 安裝孔1424 099100447 表單編號A0101 第10頁/共19頁 0992000990-0 201124242 [0049] 底壁1431 [0050] 週壁1432 [0051] 收容空間1433 [0052] 中空部1 51 [0053] 小齒輪221、2421 [0054] 大齒輪223、2422 [0055] 中間齒輪226 [0056] 軸承座2 2 5 [0057] 第一傳動軸241 [0058] 第一單級圓柱齒輪 [0059] 第二傳動軸261 [0060] 第二單級圓柱齒輪 [0061] 通孔2612 > 2621 > 2622 242 262 099100447 表單編號A0101 第11頁/共19頁 0992000990-0