一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人，包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂和小臂、設(shè)置在小臂上的運(yùn)動(dòng)單元、以及用于抓取零部件的機(jī)械爪，所述運(yùn)動(dòng)單元包括升降機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械爪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，從而能夠隨升降機(jī)構(gòu)而作升降運(yùn)動(dòng)。該多關(guān)節(jié)機(jī)器人末端小巧靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、控制性能好。
【專利說(shuō)明】一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人已被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，能夠完成焊接、搬運(yùn)、裝配、切割等工作任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)用對(duì)提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，改善勞動(dòng)環(huán)境，保障人生安全，降低生產(chǎn)成本等方面有著十分重要的意義。
[0003]目前，在絕大部分小型件加工的場(chǎng)合，上下料的搬運(yùn)、裝配、碼垛等作業(yè)仍主要由人工完成，由人工來(lái)完成上述作業(yè)存在著效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度高、安全性差等缺點(diǎn)。另外，對(duì)于加工空間狹小的一些工件，若采用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行作業(yè)，要求機(jī)器人的末端能夠伸入加工區(qū)域內(nèi)，這樣才便于作業(yè)，這就要求機(jī)器人的末端小巧、靈活，而傳統(tǒng)SCARA機(jī)器人一般都存在末端體積過(guò)大的缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種末端小巧靈活、占據(jù)空間小、結(jié)構(gòu)緊湊、控制性能好的多關(guān)節(jié)機(jī)器人。
[0005]解決本發(fā)明技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該多關(guān)節(jié)機(jī)器人包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂和小臂、設(shè)置在小臂上的運(yùn)動(dòng)單元、以及用于抓取零部件的機(jī)械爪，所述運(yùn)動(dòng)單元包括升降機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械爪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，從而能夠隨升降機(jī)構(gòu)而作升降運(yùn)動(dòng)。
[0006]優(yōu)選的是,所述運(yùn)動(dòng)單元還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu),所述升降機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作升降運(yùn)動(dòng)，機(jī)械爪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0007]優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、第一同步帶機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)第一同步帶機(jī)構(gòu)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)于小臂上，所述第一同步帶機(jī)構(gòu)包括第一同步帶輪、第二同步帶輪、以及用于連接第一同步帶輪和第二同步帶輪的第一轉(zhuǎn)動(dòng)帶，機(jī)械爪設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，所述第一同步帶輪套裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸在第一同步帶機(jī)構(gòu)的作用下，能夠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]優(yōu)選的是，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)和第三減速器，所述第三電機(jī)的輸出軸與第三減速器的輸入端相連，第三減速器的輸出端與第二同步帶輪相連。
[0009]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述升降機(jī)構(gòu)包括垂直設(shè)于小臂上的絲桿、設(shè)于絲桿上的螺母塊、以及驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺母塊能夠在絲桿上作直線運(yùn)動(dòng)，所述螺母塊與所述轉(zhuǎn)軸相連。
[0010]優(yōu)選的是，所述螺母塊上設(shè)有連接塊，連接塊上設(shè)有支持座，轉(zhuǎn)軸設(shè)于支持座的座體內(nèi)。
[0011]優(yōu)選的是，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四電機(jī)和用于增距的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用第二同步帶機(jī)構(gòu)，所述第二同步帶機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)同步帶輪和用于連接所述兩個(gè)同步帶輪的第二傳動(dòng)帶，第四電機(jī)的輸出軸與上述兩個(gè)同步帶輪中的一個(gè)相連，另一個(gè)同步帶輪與絲桿的頂部相連。[0012]優(yōu)選的是，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括有限位單元，所述限位單元包括限位塊和用于感測(cè)限位塊的限位器，限位塊設(shè)于螺母塊上，所述限位器采用三個(gè)，三個(gè)限位器依次設(shè)于豎直方向上，并分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸的上極限位置、動(dòng)作起點(diǎn)位置和下極限位置。
[0013]優(yōu)選的是，小臂的一端部與大臂的端部鉸接，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)于小臂與大臂鉸接的一端的相對(duì)端上。
[0014]優(yōu)選的是，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括第一動(dòng)力單元，所述第一動(dòng)力單元包括第一電機(jī)和第一減速器，所述第一減速器設(shè)于大臂上，第一電機(jī)設(shè)于小臂上且處于第一減速器的上方，第一電機(jī)的輸出軸穿過(guò)小臂后帶動(dòng)處于其下方的第一減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，第一減速器再帶動(dòng)小臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0015]進(jìn)一步優(yōu)選的是，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括第二動(dòng)力單元，所述第二動(dòng)力單元包括第二電機(jī)和第二減速器，所述第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入端相連，第二減速器的輸出端與大臂相連。
[0016]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0017]本發(fā)明的多關(guān)節(jié)機(jī)器人具有兩個(gè)能夠進(jìn)行水平回轉(zhuǎn)的大臂和小臂，且小臂上還具有能作升降運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)軸，即轉(zhuǎn)軸具有上下平移的自由度，可維持響應(yīng)性能和定位精度并可確保其較大的可動(dòng)范圍，能夠用于承受扭矩和傾覆彎矩。
[0018]該機(jī)器人具有末端小巧，結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高、回差小、傳動(dòng)精度高等優(yōu)點(diǎn)，特別適于加工空間狹小的工件進(jìn)行使用。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為本發(fā)明實(shí)施例2中某一視角的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明實(shí)施例2中另一視角的多關(guān)節(jié)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為圖1中支撐架部分結(jié)構(gòu)的放大視圖。
[0022]其中:10_大臂；20_小臂；30_轉(zhuǎn)軸；31_氣爪；40_升降機(jī)構(gòu)；41_絲桿；411_絲桿固定座；42_螺母塊；43_連接塊；44_支持座；50_轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；51_第一同步帶輪；52_第一傳動(dòng)帶；60_底座；70_支撐架；71_第一架體；72_第二架體；721_支撐臺(tái)；722_滑槽；723_限位器；724-限位塊；80_傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；81_同步帶輪；82_第二傳動(dòng)帶；90_第一電機(jī)；902_第二電機(jī)；903_第二電機(jī)；904_第四電機(jī)；91_第一減速器；912_第二減速器；913_第二減速器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0024]針對(duì)現(xiàn)有的機(jī)器人存在的末端體積大、操作不靈活的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂與小臂，大臂的一端以及與小臂的一端鉸接，小臂的另一端設(shè)置有可以垂直升降且能繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸的下部設(shè)置有機(jī)械爪，用于抓取工件，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人具有末端小巧、結(jié)構(gòu)緊湊與控制性能好的優(yōu)點(diǎn)。
[0025]實(shí)施例1:
[0026]本實(shí)施例中，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂和小臂、設(shè)置在小臂上的運(yùn)動(dòng)單元、以及用于抓取零部件的機(jī)械爪，所述運(yùn)動(dòng)單元包括升降機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械爪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，從而能夠隨升降機(jī)構(gòu)而作升降運(yùn)動(dòng)。
[0027]優(yōu)選的是，所述運(yùn)動(dòng)單元還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu),所述升降機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作升降運(yùn)動(dòng)，機(jī)械爪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0028]優(yōu)選的是，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、第一同步帶機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)第一同步帶機(jī)構(gòu)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)于小臂上，所述第一同步帶機(jī)構(gòu)包括第一同步帶輪、第二同步帶輪、以及用于連接第一同步帶輪和第二同步帶輪的第一轉(zhuǎn)動(dòng)帶，機(jī)械爪設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，所述第一同步帶輪套裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸在第一同步帶機(jī)構(gòu)的作用下，能夠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]優(yōu)選的是，所述升降機(jī)構(gòu)包括垂直設(shè)于小臂上的絲桿、設(shè)于絲桿上的螺母塊、以及驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺母塊能夠在絲桿上作直線運(yùn)動(dòng)，所述螺母塊與所述轉(zhuǎn)軸固連。
[0030]優(yōu)選的是，所述螺母塊上設(shè)有連接塊，連接塊上設(shè)有支持座，轉(zhuǎn)軸設(shè)于支持座的座體內(nèi)。
[0031]優(yōu)選的是，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四電機(jī)和用于增距的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用第二同步帶機(jī)構(gòu)，所述第二同步帶機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)同步帶輪和用于連接所述兩個(gè)同步帶輪的第二傳動(dòng)帶，第四電機(jī)的輸出軸與上述兩個(gè)同步帶輪中的一個(gè)相連，另一個(gè)同步帶輪與絲桿的頂部相連。
[0032]優(yōu)選的是，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)和第三減速器，所述第三電機(jī)的輸出軸與第三減速器的輸入端相連，第三減速器的輸出端與第二同步帶輪相連。
[0033]優(yōu)選的是，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括有限位單元，所述限位單元包括限位塊和用于感測(cè)限位塊的限位器，限位塊設(shè)于螺母塊上，所述限位器采用三個(gè)，三個(gè)限位器依次設(shè)于豎直方向上，并分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸的上極限位置、動(dòng)作起點(diǎn)位置和下極限位置。
[0034]優(yōu)選的是，小臂的一端部與大臂的端部鉸接，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)于小臂與大臂鉸接的一端的相對(duì)端上。
[0035]優(yōu)選的是，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括第一動(dòng)力單元，所述第一動(dòng)力單元包括第一電機(jī)和第一減速器，所述第一減速器設(shè)于大臂上，第一電機(jī)設(shè)于小臂上且處于第一減速器的上方，第一電機(jī)的輸出軸穿過(guò)小臂后帶動(dòng)處于其下方的第一減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，第一減速器再帶動(dòng)小臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0036]優(yōu)選的是，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括第二動(dòng)力單元，所述第二動(dòng)力單元包括第二電機(jī)和第二減速器，所述第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入端相連，第二減速器的輸出端與大臂相連
[0037]本實(shí)施例中，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人的小臂鉸接于大臂的一端，使得小臂可以繞著鉸接點(diǎn)在水平方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸以鉸接點(diǎn)為圓心在水平面內(nèi)擺動(dòng)，從而能夠調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸的位置，使其定位在所要抓取零部件的上方。同時(shí)，由于轉(zhuǎn)軸可以豎直升降，進(jìn)而對(duì)零部件進(jìn)行抓取，在進(jìn)行抓取動(dòng)作的同時(shí)，轉(zhuǎn)軸可以繞著自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以使設(shè)于轉(zhuǎn)軸上的機(jī)械爪與所要抓取的零件結(jié)合地更加緊密，使抓取變得更加牢固。待抓取動(dòng)作完成以后，轉(zhuǎn)軸豎直上升并隨著小臂的轉(zhuǎn)動(dòng)，移動(dòng)到下一個(gè)工位位置，并將其放下。如此反復(fù)動(dòng)作，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人的抓取、移動(dòng)、復(fù)位等功能。當(dāng)移動(dòng)的角度較大或者距離較遠(yuǎn)時(shí)，大臂同樣可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此該機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)在較大的空間范圍內(nèi)進(jìn)行作業(yè)。[0038]實(shí)施例2:
[0039]如圖1、2所示，本實(shí)施例提供一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂10和小臂20、設(shè)置在小臂上的運(yùn)動(dòng)單元、以及用于抓取零部件的機(jī)械爪31，所述運(yùn)動(dòng)單元包括升降機(jī)構(gòu)40，機(jī)械爪31設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)40上，并能夠隨升降機(jī)構(gòu)40而作升降運(yùn)動(dòng)。
[0040]本實(shí)施例中，大臂10的一端部與小臂20的一端部鉸接。機(jī)械爪31具體可采用氣爪。所述氣爪與氣動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，氣爪能夠根據(jù)氣動(dòng)機(jī)構(gòu)的控制而抓取工件或者松開(kāi)工件。
[0041]優(yōu)選地，如果要實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離的傳送，可以增加大臂和/或小臂的長(zhǎng)度，或者增加小臂的數(shù)量，即小臂的數(shù)量采用多個(gè)，多個(gè)小臂依次鉸接，對(duì)于所述多個(gè)小臂中處于兩個(gè)端側(cè)的兩個(gè)最外側(cè)的小臂來(lái)說(shuō)，其中一個(gè)最外側(cè)的小臂與大臂10鉸接，而運(yùn)動(dòng)單元?jiǎng)t設(shè)置在另一最外側(cè)的小臂上。
[0042]本實(shí)施例中，大臂10和小臂20均呈長(zhǎng)條形。優(yōu)選地，大臂10的長(zhǎng)度范圍為400?500mm，小臂20的長(zhǎng)度范圍為350?400mm。本實(shí)施例中，大臂10的長(zhǎng)度為430mm，小臂20的長(zhǎng)度為370mm。
[0043]本實(shí)施例中，大臂10和小臂20均采用鋁合金機(jī)加工或鑄造鋁鑄造加工制成。
[0044]優(yōu)選地,所述運(yùn)動(dòng)單元還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu),所述升降機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作升降運(yùn)動(dòng)，機(jī)械爪31設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
[0045]本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)50包括轉(zhuǎn)軸30、第一同步帶機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)第一同步帶機(jī)構(gòu)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中，轉(zhuǎn)軸30垂直設(shè)于小臂20上，且轉(zhuǎn)軸30設(shè)置在小臂與大臂鉸接的一端的相對(duì)端上。機(jī)械爪31固定在轉(zhuǎn)軸30上并處于轉(zhuǎn)軸的底端。
[0046]本實(shí)施例中,第一同步帶機(jī)構(gòu)包括第一同步帶輪51、第二同步帶輪、以及用于連接第一同步帶輪51和第二同步帶輪的第一傳動(dòng)帶52。第一同步帶輪51和第二同步帶輪在小臂20上相對(duì)設(shè)置。其中，第一同步帶輪51套裝在轉(zhuǎn)軸30的軸身上，具體是套裝在轉(zhuǎn)軸的軸身中部。轉(zhuǎn)軸30在第一同步帶機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)作用下，能夠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)機(jī)械爪31轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0047]其中，第一同步帶輪51的輪徑大于第二同步帶輪，兩者之間的輪徑比為1.25:1。
[0048]由于同步帶機(jī)構(gòu)具有重量輕、成本低，定位精確、結(jié)構(gòu)方便、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用同步帶機(jī)構(gòu)。當(dāng)然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠知曉，第一同步帶機(jī)構(gòu)也能夠由具有相同功能的其他機(jī)構(gòu)所替換，比如，可采用兩個(gè)圓柱齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)。
[0049]具體地，轉(zhuǎn)軸30的軸身與位于小臂20上且靠近小臂一端端部的第一同步帶輪51相連，而第二同步帶輪與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連。進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)軸30通過(guò)自身軸端的軸套以脹合預(yù)緊的方式連接在第一同步帶輪51的輪心位置，即使第一同步帶輪51套裝在轉(zhuǎn)軸的軸身上，從而實(shí)現(xiàn)二者之間的連接以及同步轉(zhuǎn)動(dòng)。其中，連接第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的第二同步帶輪為主動(dòng)輪，則第一同步帶輪51為從動(dòng)輪，在第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下，第二同步帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，并通過(guò)第一傳動(dòng)帶52的動(dòng)力傳遞，帶動(dòng)連接轉(zhuǎn)軸30的第一同步帶輪51轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸30繞著自身軸線進(jìn)行自轉(zhuǎn)。
[0050]第一同步帶輪51和第二同步帶輪與第一傳動(dòng)帶52之間的傳動(dòng)為齒輪齒條配合傳動(dòng)。
[0051]本實(shí)施例中，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)903和第三減速器913。具體來(lái)說(shuō)，第三電機(jī)的輸出軸與第三減速器的輸入端相連，第三減速器的輸出端與第二同步帶輪相連。
[0052]優(yōu)選地，升降機(jī)構(gòu)40采用滾珠絲桿機(jī)構(gòu)。由于滾珠絲桿機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)，因此升降機(jī)構(gòu)40采用滾珠絲桿機(jī)構(gòu)，可以保證轉(zhuǎn)軸30在豎直升降過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定。其中，升降機(jī)構(gòu)40包括垂直設(shè)于小臂20上的絲桿41、設(shè)于絲桿41上的螺母塊42、以及驅(qū)動(dòng)絲桿41轉(zhuǎn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺母塊42能夠在絲桿41上作直線運(yùn)動(dòng)，且螺母塊42與轉(zhuǎn)軸30相連。
[0053]本實(shí)施例中，為了節(jié)約小臂20上的空間，以使整個(gè)結(jié)構(gòu)更加緊湊，優(yōu)選絲桿41自下而上豎直設(shè)置在小臂20上且位于第一同步帶輪51和第二同步帶輪之間的位置，絲桿41的下端通過(guò)軸承以及軸承座固定在小臂20上，同時(shí)為了不與第一同步帶輪51、第二同步帶輪以及第一傳動(dòng)帶52發(fā)生干涉，將絲桿41的下端設(shè)于上述兩個(gè)同步帶輪之間，且處于第一傳動(dòng)帶52的帶體空隙范圍之內(nèi)。絲桿41上的螺母塊42在靠近轉(zhuǎn)軸30的一側(cè)位置上延伸有連接塊43，在螺母塊的連接塊43上設(shè)置有支持座44，轉(zhuǎn)軸30的頂部設(shè)于支持座44的座體內(nèi)。這樣，當(dāng)螺母塊42在絲桿41上作垂直升降運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以通過(guò)支持座44帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸30作上下升降運(yùn)動(dòng)。支持座44主要用于對(duì)轉(zhuǎn)軸30起固定支撐作用，以確保轉(zhuǎn)軸在升降過(guò)程中不會(huì)發(fā)生偏移，同時(shí)也能保證轉(zhuǎn)軸30正常地繞其軸線自轉(zhuǎn)。
[0054]優(yōu)選地，可將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)于第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的上方，以進(jìn)一步節(jié)約小臂20上的空間。
[0055]優(yōu)選地，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四電機(jī)904和用于增距的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80。第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80的傳動(dòng)增矩，將第四電機(jī)904的動(dòng)力傳遞至絲桿41，以帶動(dòng)絲桿41轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)螺母塊42在絲桿41上作上下直線運(yùn)動(dòng)。其中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80可設(shè)于絲桿41的上方。
[0056]本實(shí)施例中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80采用第二同步帶機(jī)構(gòu)，所述第二同步帶機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的同步帶輪81和用于連接上述兩個(gè)同步帶輪的第二傳動(dòng)帶82，第四電機(jī)的輸出軸與上述兩個(gè)同步帶輪中的一個(gè)相連，而另一個(gè)同步帶輪81與絲桿41的頂部相連。
[0057]同理，由于同步帶機(jī)構(gòu)具有重量輕、成本低，定位精確、結(jié)構(gòu)方便、傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，因此傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80采用同步帶機(jī)構(gòu)。當(dāng)然,本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠知曉,第二同步帶機(jī)構(gòu)也能夠由具有相同功能的其他機(jī)構(gòu)所替換，比如，可采用兩個(gè)圓柱齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行傳動(dòng)。
[0058]由于絲桿41的下端通過(guò)軸承以及軸承座固定在小臂20上，為了確保螺母塊42能在絲桿41上作直線運(yùn)動(dòng)，絲桿41的上端必須與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80固連且能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，本實(shí)施例中，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80的結(jié)構(gòu)與轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)50 —樣,也采用同步帶機(jī)構(gòu),然而,第二同步帶機(jī)構(gòu)中的兩個(gè)同步帶輪81的輪徑相等(兩個(gè)同步帶輪81的輪徑減速比為1:1)且小于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)50中第一同步帶輪51以及第二同步帶輪的輪徑，以進(jìn)一步減小第二同步帶機(jī)構(gòu)的體積。
[0059]小臂20上還可設(shè)有支撐架70，支撐架70主要能夠?yàn)閭鲃?dòng)機(jī)構(gòu)80、第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)提供有效的支撐。絲桿41的上端通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80連接第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)均設(shè)置于支撐架70上。
[0060]優(yōu)選地，在考慮支撐架70的支撐作用的同時(shí)，同時(shí)考慮到便于第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80的設(shè)置，以及為了進(jìn)一步節(jié)約小臂20上的空間，而將支撐架70設(shè)置在小臂20上的絲桿41的旁側(cè)。
[0061]本實(shí)施例中，如圖1、2所示，支撐架70包括第一架體71和第二架體72，且第一架體71和第二架體72呈上、下兩段式的結(jié)構(gòu)，二者之間通過(guò)螺栓固連為一體。其中，第二架體72呈門框狀且固連在小臂20上，第一架體71呈板條狀且其上端向兩側(cè)延伸有臺(tái)階狀的支撐臺(tái)721。門框狀的第二架體72罩設(shè)于第二同步帶輪上，這樣，通過(guò)將第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在第二架體72上，而將第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)80設(shè)置在第一架體71上，使得支撐架70既能有效支撐第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，又充分節(jié)省了它們的安裝空間，并使兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)之間互不干涉、互不影響。
[0062]具體地，第一架體包括豎直設(shè)置的板體和設(shè)置在板體上的支撐臺(tái)721。支撐臺(tái)721包括高臺(tái)和低臺(tái)，高臺(tái)和低臺(tái)分設(shè)于板體的兩側(cè)(即高臺(tái)和低臺(tái)由板體分別向其兩側(cè)延伸而形成)，其中高臺(tái)的位置高于低臺(tái)的高度。兩個(gè)同步帶輪81分別位于支撐臺(tái)721的高臺(tái)和低臺(tái)上，第四電機(jī)904(第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))設(shè)于高臺(tái)的下表面上，并處于高臺(tái)上的同步帶輪81的下方，通過(guò)高臺(tái)上的同步帶輪81連接第四電機(jī)的輸出軸,處于低臺(tái)上的同步帶輪81下部設(shè)置絲桿固定座411，絲桿41設(shè)于低臺(tái)的下方，且絲桿41穿過(guò)絲桿固定座411連接低臺(tái)上的同步帶輪81。這樣就既保證了絲桿41與同步帶輪81的固連，又保證了絲桿41的自轉(zhuǎn)，同時(shí)還進(jìn)一步節(jié)約了空間。
[0063]第三電機(jī)903安裝在第二架體72的頂部，并與第四電機(jī)904的位置相對(duì)，由于第二架體72為門框狀，因此第三減速器913可以安裝在門框形的第二架體72內(nèi)，且處于第三電機(jī)903的下部并處于轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)50中的第二同步帶輪的上方，通過(guò)第三減速器913下部的輸出端連接第二同步帶輪，從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力的傳遞。
[0064]優(yōu)選地，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括控制單元(圖中未示出)和限位單元。所述限位機(jī)構(gòu)包括限位塊724和用于感測(cè)限位塊724的限位器723，限位塊設(shè)于螺母塊42上，限位器723與控制單元電連接，當(dāng)限位器723在感測(cè)到限位塊724時(shí)，限位器723發(fā)送相應(yīng)的感測(cè)信號(hào)至控制單元，由于控制單元與第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)分別相連，這樣控制單元根據(jù)接收到的感測(cè)信號(hào)能夠控制第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)。
[0065]本實(shí)施例中，所述限位器723采用三個(gè)，三個(gè)限位器沿豎直方向依次設(shè)置，并分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸的上極限位置、動(dòng)作起點(diǎn)位置和下極限位置。
[0066]具體地，如圖3所示，第二架體72中的板體面對(duì)絲桿41的一側(cè)上設(shè)有滑槽722，滑槽722的上端位置設(shè)有兩個(gè)限位器723，下端位置設(shè)有一個(gè)限位器723，與之相對(duì)應(yīng)的限位塊724設(shè)置在螺母塊42的外側(cè)且限位塊能夠在滑槽722內(nèi)滑動(dòng)，限位器723與限位塊724構(gòu)成轉(zhuǎn)軸30在豎直方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的限位機(jī)構(gòu)。
[0067]其中，滑槽上端的兩個(gè)限位器723，一個(gè)作為動(dòng)作起點(diǎn)，另一個(gè)，即處于最高位置的一個(gè)限位器作為轉(zhuǎn)軸向上運(yùn)動(dòng)的上極限位置，滑槽下端的一個(gè)限位器作為轉(zhuǎn)軸向下運(yùn)動(dòng)的下極限位置。該多關(guān)節(jié)機(jī)器人每次工作時(shí)，都會(huì)從動(dòng)作起點(diǎn)開(kāi)始動(dòng)作，每一次工作完成以后，都會(huì)返回到動(dòng)作起點(diǎn)的位置，當(dāng)感測(cè)到限位塊724到達(dá)上、下極限位置時(shí)，控制單元發(fā)出控制指令控制第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)停止動(dòng)作，機(jī)器人會(huì)停止工作。
[0068]優(yōu)選地，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括第一動(dòng)力單元，第一動(dòng)力單元設(shè)于大臂10和小臂20的鉸接位置處。所述第一動(dòng)力單兀包括第一電機(jī)90和第一減速器91,第一減速器91固設(shè)于大臂10上，第一電機(jī)90固設(shè)于小臂20上且處于第一減速器91的上方,第一電機(jī)的輸出軸穿過(guò)小臂20后帶動(dòng)處于其下方的第一減速器91轉(zhuǎn)動(dòng)，第一減速器91再帶動(dòng)小臂20轉(zhuǎn)動(dòng)。由于小臂20的另一端為自由端，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，使得小臂20能夠相對(duì)于大臂10進(jìn)行360度地全方位靈活轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0069]進(jìn)一步優(yōu)選地，該多關(guān)節(jié)機(jī)器人還包括底座60和第二動(dòng)力單元，第二動(dòng)力單元設(shè)于大臂10與小臂20鉸接位置處的相對(duì)端。第二動(dòng)力單元包括第二電機(jī)902和第二減速器912，第二減速器912固連在大臂10的下方，第二電機(jī)902設(shè)置在第二減速器912的下方，并與底座60固連。第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入端相連，第二減速器的輸出端與大臂10相連，從而能夠帶動(dòng)大臂10在底座60上進(jìn)行360度全方位的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0070]相應(yīng)地，控制單元還與第一動(dòng)力單元和第二動(dòng)力單元相連，并用于控制第一動(dòng)力單元和第二動(dòng)力單元的動(dòng)作的啟停。
[0071]本實(shí)施例中，第一電機(jī)90、第二電機(jī)902、第三電機(jī)903和第四電機(jī)904都采用伺服電機(jī)。
[0072]本實(shí)施例中，多關(guān)節(jié)機(jī)器人包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂10與小臂20，大臂10以及與小臂20鉸接點(diǎn)均設(shè)置有動(dòng)力單元，小臂20的另一端垂直設(shè)置有可以升降以及繞軸線旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸30，轉(zhuǎn)軸30的下部設(shè)置機(jī)械爪31，轉(zhuǎn)軸豎直升降的運(yùn)動(dòng)方向上設(shè)有限位機(jī)構(gòu)。其中，大臂10能夠繞底座60轉(zhuǎn)動(dòng)，小臂20鉸接于大臂10的外端，小臂20可以繞著鉸接點(diǎn)在水平方向自由轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸30以所述鉸接點(diǎn)為圓心在水平面內(nèi)擺動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)軸30的位置使其能夠定位在所要抓取零部件的上方。同時(shí)轉(zhuǎn)軸30可豎直升降，進(jìn)而能夠抓取工件，在進(jìn)行抓取動(dòng)作的同時(shí)，轉(zhuǎn)軸30可以繞著自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣就可以使轉(zhuǎn)軸30下部的機(jī)械爪31與所要抓取的工件結(jié)合得更加緊密，從而使抓取更加牢固。待抓取動(dòng)作完成以后，轉(zhuǎn)軸30豎直上升并隨著小臂20的轉(zhuǎn)動(dòng)，隨著小臂20的轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)軸30被移動(dòng)到下一個(gè)工位位置，并將工件放下。如此反復(fù)動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的抓取、移動(dòng)、復(fù)位功能。當(dāng)需要移動(dòng)的角度較大或者距離較遠(yuǎn)時(shí)，通過(guò)大臂10可以在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0073]可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說(shuō)明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，包括水平設(shè)置且相互鉸接的大臂和小臂、設(shè)置在小臂上的運(yùn)動(dòng)單元、以及用于抓取零部件的機(jī)械爪，所述運(yùn)動(dòng)單元包括升降機(jī)構(gòu)，所述機(jī)械爪設(shè)置在升降機(jī)構(gòu)上，從而能夠隨升降機(jī)構(gòu)而作升降運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)單元還包括轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)能夠帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)作升降運(yùn)動(dòng)，機(jī)械爪設(shè)置在所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上。
3.如權(quán)利要求2所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，所述轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)軸、第一同步帶機(jī)構(gòu)和用于驅(qū)動(dòng)第一同步帶機(jī)構(gòu)的第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)于小臂上，所述第一同步帶機(jī)構(gòu)包括第一同步帶輪、第二同步帶輪、以及用于連接第一同步帶輪和第二同步帶輪的第一轉(zhuǎn)動(dòng)帶，機(jī)械爪設(shè)于轉(zhuǎn)軸上，所述第一同步帶輪套裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸在第一同步帶機(jī)構(gòu)的作用下，能夠繞自身軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，所述第一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第三電機(jī)和第三減速器，所述第三電機(jī)的輸出軸與第三減速器的輸入端相連，第三減速器的輸出端與第二同步帶輪相連。
5.如權(quán)利要求3所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，所述升降機(jī)構(gòu)包括垂直設(shè)于小臂上的絲桿、設(shè)于絲桿上的螺母塊、以及驅(qū)動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)的第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，螺母塊能夠在絲桿上作直線運(yùn)動(dòng)，所述螺母塊與所述轉(zhuǎn)軸相連。
6.如權(quán)利要求5所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，所述第二驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四電機(jī)和用于增距的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)采用第二同步帶機(jī)構(gòu)，所述第二同步帶機(jī)構(gòu)包括兩個(gè)同步帶輪和用于連接所述兩個(gè)同步帶輪的第二傳動(dòng)帶，第四電機(jī)的輸出軸與上述兩個(gè)同步帶輪中的一個(gè)相連，另一個(gè)同步帶輪與絲桿的頂部相連。
7.如權(quán)利要求5所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，還包括有限位單元，所述限位單元包括限位塊和用于感測(cè)限位塊的限位器，限位塊設(shè)于螺母塊上，所述限位器采用三個(gè)，三個(gè)限位器依次設(shè)于豎直方向上，并分別對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸的上極限位置、動(dòng)作起點(diǎn)位置和下極限位置。
8.如權(quán)利要求3所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，小臂的一端部與大臂的端部鉸接，所述轉(zhuǎn)軸設(shè)于小臂與大臂鉸接的一端的相對(duì)端上。
9.如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，還包括第一動(dòng)力單元，所述第一動(dòng)力單兀包括第一電機(jī)和第一減速器，所述第一減速器設(shè)于大臂上，第一電機(jī)設(shè)于小臂上且處于第一減速器的上方，第一電機(jī)的輸出軸穿過(guò)小臂后帶動(dòng)處于其下方的第一減速器轉(zhuǎn)動(dòng)，第一減速器再帶動(dòng)小臂轉(zhuǎn)動(dòng)。
10.如權(quán)利要求9所述的多關(guān)節(jié)機(jī)器人，其特征在于，還包括第二動(dòng)力單元，所述第二動(dòng)力單元包括第二電機(jī)和第二減速器，所述第二電機(jī)的輸出軸與第二減速器的輸入端相連，第二減速器的輸出端與大臂相連。
【文檔編號(hào)】B25J9/02GK103978477SQ201410214591
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】江濤, 鄧裕文, 李康文, 趙玲 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司