本實用新型涉及一種多關(guān)節(jié)機器人，具有上下左右遠近等多方向運動功能，可廣泛應用于各種重復性勞動和高危臟亂環(huán)境下的作業(yè)：如電焊工，噴漆工，打磨工，陶瓷噴釉工，噴粉工，拋光工，裝配工等，代替人工勞動。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)有一種改進的多關(guān)節(jié)機器人（授權(quán)公告號: CN204036469U），其主要包括底座、旋轉(zhuǎn)平臺、下機械臂、中機械臂、上機械臂和旋轉(zhuǎn)升降軸，在底座上裝有旋轉(zhuǎn)平臺，下機械臂的下端鉸接在旋轉(zhuǎn)平臺的上端，下機械臂的上端與中機械臂的下端鉸接，中機械臂的上端與上機械臂的一端鉸接，在該上機械臂的另一端安裝旋轉(zhuǎn)升降軸；在旋轉(zhuǎn)平臺內(nèi)裝有旋轉(zhuǎn)平臺驅(qū)動裝置，在下機械臂的下端與旋轉(zhuǎn)平臺之間的下關(guān)節(jié)、以及下機械臂的上端與中機械臂下端之間的中關(guān)節(jié)分別安裝一調(diào)節(jié)裝置，用于調(diào)節(jié)對應關(guān)節(jié)的角度；在中機械臂的上端與上機械臂的一端之間的上關(guān)節(jié)裝有上關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置；在上機械臂上裝有旋轉(zhuǎn)升降軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置和旋轉(zhuǎn)升降軸升降驅(qū)動裝置；所述的各驅(qū)動裝置均由控制系統(tǒng)控制，并裝有編碼器。

上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點是：各機械臂的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)復雜；旋轉(zhuǎn)升降軸的平衡扭力裝置采用蝸卷彈簧，結(jié)構(gòu)復雜，可靠性差；旋轉(zhuǎn)升降軸利用本身的齒環(huán)作為齒條驅(qū)動升降，存在可靠性差和使用壽命短的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型目的是提供一種多關(guān)節(jié)機器人，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的各機械臂的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)復雜；旋轉(zhuǎn)升降軸的平衡扭力裝置采用蝸卷彈簧，結(jié)構(gòu)復雜，可靠性差；旋轉(zhuǎn)升降軸利用本身的齒環(huán)作為齒條驅(qū)動升降，存在可靠性差和使用壽命短的問題。

本實用新型的技術(shù)方案是：一種多關(guān)節(jié)機器人，包括底座，其特征在于，在所述的底座上固定立柱的底端，立柱的頂端通過一轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)與大機械臂的一端轉(zhuǎn)動連接，該大機械臂的另一端通過另一轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)與小機械臂的一端轉(zhuǎn)動連接；在該小機械臂的另一端連接有機頭箱，在該機頭箱內(nèi)穿過軸向為上、下方向的旋轉(zhuǎn)升降軸，在該旋轉(zhuǎn)升降軸上裝有能夠與其軸向滑動、不能相對轉(zhuǎn)動的同步帶輪，該同步帶輪通過同步帶與設在該小機械臂上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機傳動連接；該旋轉(zhuǎn)升降軸的頂端和下部分別轉(zhuǎn)動安裝在軸承座內(nèi)，在上、下的兩個軸承座之間連接升降驅(qū)動齒條，在該機頭箱內(nèi)裝有與該升降驅(qū)動齒條嚙合的齒輪軸，該齒輪軸的一端通過設在該小機械臂內(nèi)的升降驅(qū)動連桿與升降驅(qū)動電機同軸或經(jīng)減速機構(gòu)傳動連接；在所述的旋轉(zhuǎn)升降軸與小機械臂或機頭箱之間設有恒力彈簧；在該旋轉(zhuǎn)升降軸的底端裝有擺動電機組件。

所述的恒力彈簧的上端和下端分別與機頭箱和下面的軸承座連接。

所述的恒力彈簧設在該小機械臂內(nèi)，恒力彈簧的一端與小機械臂的一端連接，恒力彈簧的另一端通過一根拉索繞過安裝在機頭箱內(nèi)的滑輪，與下面的軸承座連接。

在所述的旋轉(zhuǎn)升降軸上至少設有一條軸向凹槽，在所述的同步帶輪的中心孔設有與該軸向凹槽滑動配合的凸棱。

所述的軸承座包括環(huán)形主體和設在其一側(cè)的兩個凸耳，在兩個該凸耳上設有相互對應的通孔，兩個凸耳之間的凹槽與所述的升降驅(qū)動齒條的端部連接；在該環(huán)形主體的內(nèi)周面的兩端設有環(huán)形卡槽。

所述的旋轉(zhuǎn)升降軸的頂端和下部分別用卡簧與上、下的軸承座定位。

兩個所述的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的構(gòu)造相同，均由驅(qū)動電機和減速機組成，所述的立柱與大機械臂之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動電機與大機械臂固定，驅(qū)動電機的輸出軸通過減速機與立柱的頂端連接；該大機械臂與小機械臂之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動電機與小機械臂固定，驅(qū)動電機的輸出軸通過減速機與大機械臂連接。

兩個所述的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的構(gòu)造相同，均由驅(qū)動電機組和齒輪組組成，驅(qū)動電機組包括電機、離合器和編碼器，該齒輪組包括小齒輪、大齒輪、支承軸和軸承；立柱與大機械臂之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)的電機固定在該大機械臂上，在其輸出軸上裝有離合器和編碼器；小齒輪安裝在離合器的輸出軸上，大齒輪固定在該立柱上，并與小齒輪嚙合；支承軸通過軸承轉(zhuǎn)動安裝在該大機械臂上，支承軸的底端穿過大齒輪連接在立柱上。

在所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機和擺動電機組件以及升降齒輪軸的一端均裝有編碼器。

本實用新型的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，企業(yè)先期投入小等優(yōu)點，相比國外動輒就幾十萬一臺的機器人和需要相關(guān)專業(yè)知識的編程人員等具有無可比擬的成本上升優(yōu)勢和人員易招、設備維護簡單的后期使用成本方面的明顯優(yōu)勢；采用恒力彈簧平衡旋轉(zhuǎn)升降軸的重力，并簡化了大臂和小臂的轉(zhuǎn)動結(jié)構(gòu)，步進降低了成本，還提高了設備的工作可靠性；采用齒輪和齒條驅(qū)動旋轉(zhuǎn)升降軸的升降，工作更加可靠，還延長了使用壽命。

附圖說明

圖1是本實用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是圖1的A向視圖；

圖3是本實用新型恒力彈簧另一種安裝位置的示意圖；

圖4是本實用新型的旋轉(zhuǎn)升降軸的軸承座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4的B-B剖視圖；

圖6是本實用新型旋轉(zhuǎn)升降軸的主視圖（設有軸向凹槽的一側(cè)）；

圖7是圖6右視圖；

圖8是本實用新型另一實施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

參見圖1～圖7，本實用新型一種多關(guān)節(jié)機器人的一個實施例，包括底座1，其特征在于，在所述的底座1上固定立柱2的底端，立柱2的頂端通過一轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)N與大機械臂5的一端轉(zhuǎn)動連接，該大機械臂5的另一端通過另一轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)M與小機械臂6的一端轉(zhuǎn)動連接；在該小機械臂6的另一端連接有機頭箱20，在該機頭箱20內(nèi)穿過軸向為上、下方向的旋轉(zhuǎn)升降軸12，在該旋轉(zhuǎn)升降軸12上裝有能夠與其軸向滑動、不能相對轉(zhuǎn)動的同步帶輪14，該同步帶輪14通過同步帶10與設在該小機械臂6上的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機9傳動連接；該旋轉(zhuǎn)升降軸12的頂端和下部分別轉(zhuǎn)動安裝在軸承座11內(nèi)，在上、下的兩個軸承座11之間連接升降驅(qū)動齒條13，在該機頭箱20內(nèi)裝有與該升降驅(qū)動齒條13嚙合的齒輪軸15，該齒輪軸15的一端通過設在該小機械臂6內(nèi)的升降驅(qū)動連桿16與升降驅(qū)動電機7同軸（或經(jīng)減速機構(gòu)）傳動連接；在所述的旋轉(zhuǎn)升降軸12與小機械臂6或機頭箱20之間設有恒力彈簧8；在該旋轉(zhuǎn)升降軸12的底端裝有擺動電機組件18。在所述的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機9和擺動電機組件18以及升降齒輪軸15的一端均裝有編碼器22。

恒力彈簧8有兩種連接方式：一種連接方式是，恒力彈簧8設在該小機械臂6內(nèi)，恒力彈簧8的左端與小機械臂6的左端連接（參見圖1），恒力彈簧8的右端通過一根拉索17繞過安裝在機頭箱20內(nèi)的滑輪21，與下面的軸承座11連接。另一種連接方式：恒力彈簧8的上端和下端分別與機頭箱20和下面的軸承座11連接（參見圖3）。

在所述的旋轉(zhuǎn)升降軸12上至少設有一條軸向凹槽121，在所述的同步帶輪14的中心孔設有與該軸向凹槽121滑動配合的凸棱。

所述的軸承座11包括環(huán)形主體和設在其一側(cè)的兩個凸耳112，在兩個該凸耳112上設有相互對應的通孔113，兩個凸耳112之間的凹槽與所述的升降驅(qū)動齒條13的端部連接；在該環(huán)形主體的內(nèi)周面的兩端設有環(huán)形卡槽111。

所述的旋轉(zhuǎn)升降軸12的頂端和下部分別用鑼栓緊固卡環(huán)19與上、下的軸承座11定位。

該實施例的兩個所述的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)N、M的構(gòu)造相同（只是安裝位置和連接對象不同）均由驅(qū)動電機24和減速機23組成，立柱2與大機械臂5之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)N的驅(qū)動電機24與大機械臂5固定，驅(qū)動電機24的輸出軸通過減速機23與立柱2的頂端連接。大機械臂5與小機械臂6之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)M的驅(qū)動電機24與小機械臂6固定，驅(qū)動電機24的輸出軸通過減速機23與大機械臂5連接。驅(qū)動電機24通過減速機23驅(qū)動大機械臂5或小機械臂6轉(zhuǎn)動。

參見圖8，該實施例與上一實施例的不同之處是：兩個相同結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)N、M均由驅(qū)動電機組4和齒輪組3組成，驅(qū)動電機組4包括電機41、離合器42和編碼器43，該齒輪組3包括小齒輪31、大齒輪32、支承軸33和軸承34；立柱2與大機械臂5之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)N的電機41固定在該大機械臂5上，在其輸出軸上裝有離合器42和編碼器43；小齒輪31安裝在離合器42的輸出軸上，大齒輪32固定在該立柱2上，并與小齒輪31嚙合；支承軸33通過軸承34轉(zhuǎn)動安裝在該大機械臂5上，支承軸33的底端穿過大齒輪32連接在立柱2上。大機械臂5與小機械臂6之間的轉(zhuǎn)動驅(qū)動機構(gòu)M的安裝方式是，驅(qū)動電機組4安裝在小機械臂6上，齒輪組3安裝在大機械臂5上，具體的安裝方式不再贅述。驅(qū)動電機組4和齒輪組3的工作原理是，電機41驅(qū)動小齒輪31轉(zhuǎn)動，小齒輪31圍繞大齒輪32轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)大機械臂5與立柱2的相對轉(zhuǎn)動，以及小機械臂6與大機械臂5的相對轉(zhuǎn)動。

下面對本實用新型的特性作進一步說明：

1、本專利由底座1和立柱2作為整個基礎(chǔ)支撐，通過減速機23或者減速齒輪組3連接大機械臂5，由轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機4驅(qū)動減速機3使大機械臂5作水平旋轉(zhuǎn)。

2、小機械臂6通過另一減速機23或者減速齒輪組3連接安裝在大機械臂5上面，也是由另一轉(zhuǎn)動驅(qū)動電機4驅(qū)動作水平運動，這樣由大機械臂5和小機械臂6構(gòu)成左右遠近平移的機械動作。

3、在小機械臂6前端垂直裝有可以升降和旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)升降軸12，由安裝在小機械臂6上的升降驅(qū)動電機7、通過升降驅(qū)動連桿16由齒輪軸15轉(zhuǎn)動，而齒輪軸15是與升降驅(qū)動齒條13相嚙合的，只要驅(qū)動齒輪軸15的轉(zhuǎn)動就能帶動升降驅(qū)動齒條13的上下運動。再由旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機9通過同步帶輪14和同步帶10能同時帶動旋轉(zhuǎn)升降軸12的旋轉(zhuǎn)運動。

4、為了保持旋轉(zhuǎn)升降軸12在停電時或者是工作時，保持自身的位置不變和因自重向下的引力機械能，在小機械臂6的一端安裝有與旋轉(zhuǎn)升降軸12組件重量相一致的恒力彈簧8來平衡因自重引起的重力機械能，以避免在驅(qū)動旋轉(zhuǎn)升降軸12升降時因為自身重量而引起的重力加速度的機械能而影響到定位的精度，同時使齒輪軸15不會因為旋轉(zhuǎn)升降軸向下到了停止位時受到重力加速度的沖擊、也不會要向上驅(qū)動而超負荷而帶來的過度磨損。也就是通過一個恒力彈簧8來消除因自身重量產(chǎn)生向下拉力的原理，因為恒力彈簧8所輸出的拉力是固定不變的，只要同所需要拉引的物體重量大致相等，就能起到保持物體力量平衡作用，從而達到即使有重量的物體在做上下運動時，其驅(qū)動時的力量也只需要很小的力就可以驅(qū)動物體運動了。

5、在旋轉(zhuǎn)升降軸12的下端裝有一個電機加上減速機組件18，可以使夾持在上面的機械物體作不同的夾角擺動，以適應不同的工作位置所需要的不同夾角。

6、由大機械臂5和小機械臂6作來回遠近的運動，而由小機械臂6上安裝的升降驅(qū)動組件（升降驅(qū)動電機7、升降驅(qū)動連桿16、齒輪軸15、升降驅(qū)動齒條13、旋轉(zhuǎn)升降軸12）和旋轉(zhuǎn)組件（旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機9、同步帶10、同步帶輪14）可以根據(jù)需要，同時作前后左右、高低旋轉(zhuǎn)、擺動等多維運動。

7、所述的各驅(qū)動裝置均由控制系統(tǒng)控制，并通過編碼器進行程序的調(diào)整。