一種6自由度輕型模塊化機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機器人，特別是涉及一種6自由度輕型模塊化機器人；本實用新型的一種6自由度輕型模塊化機器人，結(jié)構(gòu)小巧且承載能力較高；包括底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)組，關(guān)節(jié)組包括六個關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)均包括360°轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動端以及與轉(zhuǎn)動端轉(zhuǎn)動平面相垂直的固定端；一號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與底座和二號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端相連，二號關(guān)節(jié)的固定端固定在一號手臂的一端，三號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與一號手臂另一端的連接部分和二號手臂的一端相連，四號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與五號關(guān)節(jié)的固定端和二號手臂的另一端相連，五號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端與六號關(guān)節(jié)的固定端相連；底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)均為內(nèi)部設(shè)置有線纜的空心管狀結(jié)構(gòu)。
【專利說明】一種6自由度輕型模塊化機器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種6自由度輕型模塊化機器人?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]工業(yè)機器人在生產(chǎn)生活中具有極其重要的作用，一直以來，國際機器人市場都是一些由工程師為本的制造業(yè)設(shè)計的重型、昂貴且笨拙的機器人，但在實踐應(yīng)用中，并非所有的工業(yè)流程環(huán)節(jié)都需要大型機器人以承擔(dān)較重的負(fù)載，相反的，輕便、敏捷的機械臂越來越多地承擔(dān)了組裝和提取工作，而小型低噪音的機器人應(yīng)是應(yīng)對工業(yè)企業(yè)自動化和合理化需求最簡單、最合理的解決方案。
[0003]然而機器人各關(guān)節(jié)的運動精度、承載能力、運動平穩(wěn)性等均受到關(guān)節(jié)內(nèi)各元件之間相互位置關(guān)系、動作關(guān)系的影響，為了實現(xiàn)機器人小型化設(shè)計，在機器人關(guān)節(jié)有限的空間內(nèi)合理布置元件位置至關(guān)重要；同時，現(xiàn)階段的工業(yè)機器人在實現(xiàn)小型化設(shè)計后，其額定負(fù)載會相應(yīng)降低很多，如何解決機器人的結(jié)構(gòu)尺寸和承載能力之間的矛盾成為一個重要的課題。
實用新型內(nèi)容
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)小巧且承載能力較高的6自由度輕型模塊化機器人。
[0005]本實用新型的一種6自由度輕型模塊化機器人,包括底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)組，所述關(guān)節(jié)組包括六個關(guān)節(jié)，且所述關(guān)節(jié)分別為一號關(guān)節(jié)、二號關(guān)節(jié)、三號關(guān)節(jié)、四號關(guān)節(jié)、五號關(guān)節(jié)和六號關(guān)節(jié)，所述關(guān)節(jié)均包括360°轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動端以及與所述轉(zhuǎn)動端轉(zhuǎn)動平面相垂直的固定端；
[0006]所述一號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與所述底座和二號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端相連，所述二號關(guān)節(jié)的固定端固定在所述一號手臂的一端，所述三號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與所述一號手臂另一端的連接部分和二號手臂的一端相連，所述四號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與所述五號關(guān)節(jié)的固定端和所述二號手臂的另一端相連，所述五號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端與六號關(guān)節(jié)的固定端相連；
[0007]進一步的，所述底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)均為內(nèi)部設(shè)置有線纜的空心管狀結(jié)構(gòu)。
[0008]進一步的，所述關(guān)節(jié)包括設(shè)置在關(guān)節(jié)內(nèi)部的伺服電機、同步帶和張緊結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動端的制動器和減速器，其中，伺服電機用于提供轉(zhuǎn)矩并與所述同步帶傳動相連，所述同步帶用于一級減速并將所述轉(zhuǎn)矩傳遞給減速器的輸入端，所述減速器用于二級減速并輸出轉(zhuǎn)矩，所述張緊機構(gòu)用于控制同步帶的張緊，所述制動器用于在伺服電機失電時同步失電制動所述減速器。
[0009]進一步的，所述底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)組均采用鋁合金材料制成。
[0010]進一步的，所述一號關(guān)節(jié)、二號關(guān)節(jié)和三號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端最大轉(zhuǎn)速為120度/秒，所述四號關(guān)節(jié)、五號關(guān)節(jié)和六號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端最大轉(zhuǎn)速為180度/秒。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實用新型的有益效果為:與傳統(tǒng)工業(yè)機器人相比有以下特點:I)模塊化設(shè)計，更易于安裝和使用；2)采用六個特定自由度的運動方式，使其工作范圍大大增加，減少了工業(yè)機器人工作死區(qū)；3)自身重量小，重量功率比大，負(fù)載可達(dá)10kg，是機器人自身重量的I / 4.5 ；4)操作靈活度高，工作空間大。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本實用新型中關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實施例，對本實用新型的【具體實施方式】作進一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。
[0015]如圖1和圖2所示，本實用新型的一種6自由度輕型模塊化機器人，包括底座1、一號手臂2、二號手臂3和關(guān)節(jié)組，關(guān)節(jié)組包括六個關(guān)節(jié)，且關(guān)節(jié)分別為一號關(guān)節(jié)21、二號關(guān)節(jié)22、三號關(guān)節(jié)23、四號關(guān)節(jié)24、五號關(guān)節(jié)25和六號關(guān)節(jié)26，關(guān)節(jié)均包括360°轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動端以及與轉(zhuǎn)動端轉(zhuǎn)動平面相垂直的固定端；一號關(guān)節(jié)21的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與底座I和二號關(guān)節(jié)22的轉(zhuǎn)動端相連，二號關(guān)節(jié)22的固定端固定在一號手臂2的一端，三號關(guān)節(jié)23的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與一號手臂另2 —端的連接部分4和二號手臂3的一端相連，四號關(guān)節(jié)24的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與五號關(guān)節(jié)25的固定端和二號手臂3的另一端相連，五號關(guān)節(jié)25的轉(zhuǎn)動端與六號關(guān)節(jié)26的固定端相連；底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)均為內(nèi)部設(shè)置有線纜的空心管狀結(jié)構(gòu)。
[0016]機器人通過底座固定在工作位置，六個關(guān)節(jié)直接或通過手臂間接串聯(lián)在一起，六個關(guān)節(jié)的運動均由各自關(guān)節(jié)內(nèi)部的伺服電機驅(qū)動，獨立完成各自的運動，每個關(guān)節(jié)均可做+ / -360度轉(zhuǎn)動，這種六個特定自由度的運動方式，可以使其工作范圍大大增加，減少了工業(yè)機器人工作死區(qū)(在自身運動范圍內(nèi)卻無法到達(dá)的位置)；由于工作環(huán)境以及產(chǎn)品美觀的要求，機器人通過內(nèi)走線方式，所有線纜都從關(guān)節(jié)內(nèi)部和手臂內(nèi)部通過，而且結(jié)構(gòu)本身采用鋁合金材料，極大的減輕了自身的重量，同時由于結(jié)構(gòu)的簡單以及緊湊，更增加了設(shè)備的裝卸速度，節(jié)省了時間。
[0017]本實用新型的一種6自由度輕型模塊化機器人，關(guān)節(jié)包括設(shè)置在關(guān)節(jié)內(nèi)部的伺服電機11、同步帶14和張緊結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動端的制動器12和減速器13，其中，伺服電機用于提供轉(zhuǎn)矩并與同步帶傳動相連，同步帶用于一級減速并將轉(zhuǎn)矩傳遞給減速器的輸入端，減速器用于二級減速并輸出轉(zhuǎn)矩，張緊機構(gòu)用于控制同步帶的張緊，可在機器人外部旋轉(zhuǎn)頂絲對同步帶進行張緊，頂絲設(shè)有2個，其中外頂絲起到防松的作用。并且?guī)л喗Y(jié)構(gòu)噪音小，運動平穩(wěn)；制動器用于在伺服電機失電時同步失電制動減速器，提高了機器人的位置精度。機器人每個關(guān)節(jié)的減速器都是諧波減速器，傳動精度及承載能力高，可實現(xiàn)小體積且大減速比,運動平穩(wěn),無沖擊,噪音小。
[0018]本實用新型的一種6自由度輕型模塊化機器人，底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)組均采用鋁合金材料制成。[0019]本實用新型的一種6自由度輕型模塊化機器人，機器人最高負(fù)載10kg，工作范圍1300mm, 一號關(guān)節(jié)、二號關(guān)節(jié)和三號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端最大轉(zhuǎn)速為120度/秒，四號關(guān)節(jié)、五號關(guān)節(jié)和六號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端最大轉(zhuǎn)速為180度/秒。
[0020]以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應(yīng)視為本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種6自由度輕型模塊化機器人,其特征在于,包括底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)組，所述關(guān)節(jié)組包括六個關(guān)節(jié)，且所述關(guān)節(jié)分別為一號關(guān)節(jié)、二號關(guān)節(jié)、三號關(guān)節(jié)、四號關(guān)節(jié)、五號關(guān)節(jié)和六號關(guān)節(jié)，所述關(guān)節(jié)均包括360°轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動端以及與所述轉(zhuǎn)動端轉(zhuǎn)動平面相垂直的固定端； 所述一號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與所述底座和二號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端相連，所述二號關(guān)節(jié)的固定端固定在所述一號手臂的一端，所述三號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與所述一號手臂另一端的連接部分和二號手臂的一端相連，所述四號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端和固定端分別與所述五號關(guān)節(jié)的固定端和所述二號手臂的另一端相連，所述五號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端與六號關(guān)節(jié)的固定端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的一種6自由度輕型模塊化機器人,其特征在于,所述底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)均為內(nèi)部設(shè)置有線纜的空心管狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種6自由度輕型模塊化機器人，其特征在于，所述關(guān)節(jié)包括設(shè)置在關(guān)節(jié)內(nèi)部的伺服電機、同步帶和張緊結(jié)構(gòu)以及設(shè)置在關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動端的制動器和減速器，其中，伺服電機用于提供轉(zhuǎn)矩并與所述同步帶傳動相連，所述同步帶用于一級減速并將所述轉(zhuǎn)矩傳遞給減速器的輸入端，所述減速器用于二級減速并輸出轉(zhuǎn)矩，所述張緊機構(gòu)用于控制同步帶的張緊，所述制動器用于在伺服電機失電時同步失電制動所述減速器。
4.如權(quán)利要求1所述的一種6自由度輕型模塊化機器人,其特征在于,所述底座、一號手臂、二號手臂和關(guān)節(jié)組均采用鋁合金材料制成。
5.如權(quán)利要求1所述的一種6自由度輕型模塊化機器人,其特征在于,所述一號關(guān)節(jié)、二號關(guān)節(jié)和三號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端最大轉(zhuǎn)速為120度/秒，所述四號關(guān)節(jié)、五號關(guān)節(jié)和六號關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動端最大轉(zhuǎn)速為180度/秒。
【文檔編號】B25J9/08GK203738788SQ201420107573
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月11日
【發(fā)明者】曾德生, 王大選 申請人:北京中盛華旭電子科技有限公司