本實(shí)用新型涉及機(jī)器人設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種上下Z軸在本體部分，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且輕巧的水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人。

[

背景技術(shù)：
]

水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人目前已經(jīng)被非常廣泛應(yīng)用，在搬運(yùn)、加工、裝配等環(huán)境中有非常重要的作用，它本身具有動(dòng)作靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、空間要求小、重復(fù)定位精度高等特點(diǎn)，能夠精確、快速達(dá)到空間的一點(diǎn)。水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人相對(duì)于六軸工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)具有體積小，靈活，成本低等優(yōu)勢(shì)，在未來(lái)工業(yè)流水線中被大量使用將會(huì)是必然趨勢(shì)。加大對(duì)水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人的研究也非常必要，目前國(guó)內(nèi)外水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人的主要品牌包括愛(ài)普生、雅馬哈、庫(kù)卡等企業(yè)。

目前市場(chǎng)上現(xiàn)有的水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人大多數(shù)結(jié)構(gòu)采用諧波減速器或者RV減速器，其上下Z軸和旋轉(zhuǎn)R軸設(shè)在末端，前面兩個(gè)大臂體組成兩個(gè)機(jī)械臂，從而實(shí)現(xiàn)四軸機(jī)器人在空間上的不同動(dòng)作。這種機(jī)械臂具有負(fù)載比較大，臂長(zhǎng)可以很長(zhǎng)，精度高等特點(diǎn)，但是價(jià)格比較高。由于上下Z軸和旋轉(zhuǎn)R軸設(shè)在末端，末端的結(jié)構(gòu)空間比較大，不適應(yīng)在空間狹小的場(chǎng)合工作。

基于上述問(wèn)題，怎么才能通過(guò)對(duì)機(jī)器人的具體結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方式進(jìn)行改進(jìn)和改善，來(lái)達(dá)到小負(fù)載，結(jié)構(gòu)輕巧，且縮短臂體的長(zhǎng)度，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員經(jīng)?？紤]的問(wèn)題，通過(guò)多次研發(fā)和實(shí)驗(yàn)，也取得了較好的成績(jī)。

[

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
]

為克服現(xiàn)有技術(shù)所存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種上下Z軸在本體部分，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定且輕巧的水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人。

本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題的方案是提供一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人，包括機(jī)器人本體、與機(jī)器人本體相連的第一關(guān)節(jié)組件、與第一關(guān)節(jié)組件相連的第二關(guān)節(jié)組件以及設(shè)置于第二關(guān)節(jié)組件端頭部位的末端R旋轉(zhuǎn)軸；所述機(jī)器人本體包括底座以及設(shè)置于底座上的機(jī)器人本體外殼，在所述機(jī)器人本體外殼內(nèi)設(shè)置有控制電路板、主支撐板、設(shè)置于主支撐板上的滾珠絲杠以及可相對(duì)滾珠絲杠上下移動(dòng)、與滾珠絲杠配合的固定座；所述第一關(guān)節(jié)組件通過(guò)第一傳動(dòng)軸與固定座前端活動(dòng)連接；在所述固定座中設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、由第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)且與滾珠絲杠匹配的絲杠螺母以及用于驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)；所述第一關(guān)節(jié)組件包括第一關(guān)節(jié)組件外殼、設(shè)置于第一關(guān)節(jié)組件外殼中的第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及由第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、用于連接第一關(guān)節(jié)組件和第二關(guān)節(jié)組件的第二傳動(dòng)軸；所述第二關(guān)節(jié)組件包括第二關(guān)節(jié)組件外殼以及設(shè)置于第二關(guān)節(jié)組件外殼內(nèi)部、用于驅(qū)動(dòng)末端R旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)與絲杠螺母之間以及第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)與第一傳動(dòng)軸之間通過(guò)同步帶傳動(dòng)；且在所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上設(shè)置第一主動(dòng)同步輪，在所述滾珠絲杠上設(shè)置與第一主動(dòng)同步輪通過(guò)同步帶相連的第一從動(dòng)同步輪；所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上設(shè)置第二主動(dòng)同步輪，在所述第一傳動(dòng)軸上設(shè)置與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)同步帶相連的第二從動(dòng)同步輪；所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸上設(shè)置第三主動(dòng)同步輪，在所述第二傳動(dòng)軸上設(shè)置與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)同步帶相連的第三從動(dòng)同步輪。

優(yōu)選地，所述滾珠絲杠上還套設(shè)有滾珠絲杠軸承、第一鎖緊螺母以及與絲杠螺母同軸安裝的絲杠螺母固定軸；所述滾珠絲杠軸承位于絲杠螺母固定軸外側(cè)，且該滾珠絲杠軸承的外圈配合于固定座內(nèi)壁，滾珠絲杠軸承的內(nèi)圈與第一鎖緊螺母鎖緊配合，保證滾珠絲杠軸承不會(huì)軸向竄動(dòng)；所述第一傳動(dòng)軸上還設(shè)置有第二鎖緊螺母以及第一傳動(dòng)軸軸承；該第二鎖緊螺母鎖緊第一傳動(dòng)軸軸承的內(nèi)圈，防止第一傳動(dòng)軸的軸向竄動(dòng)；所述第二傳動(dòng)軸上還設(shè)置有第三鎖緊螺母以及第二傳動(dòng)軸軸承，第三鎖緊螺母鎖緊第二傳動(dòng)軸軸承的內(nèi)圈，防止第二傳動(dòng)軸軸向竄動(dòng)；在所述第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)下部設(shè)置有用于安裝所述第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電機(jī)安裝座，且該電機(jī)固定座通過(guò)螺絲安裝于第二關(guān)節(jié)組件外殼上。

優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)部位、第一傳動(dòng)軸部位、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)部位、第二傳動(dòng)軸部位都對(duì)應(yīng)設(shè)置有編碼器。

優(yōu)選地，所述機(jī)器人本體內(nèi)還設(shè)置有坦克拖鏈以及用于設(shè)置該坦克拖鏈的坦克拖鏈支撐板；在所述固定座上方設(shè)置有固定座上蓋，且機(jī)器人本體正面設(shè)有正門擋板；所述正門擋板穿過(guò)固定座中間部位；正門擋板上方設(shè)有用于安裝閃爍燈的燈座；

所述機(jī)器人本體外殼為圓筒外殼，該圓筒外殼與底座固定相連；在所述圓筒外殼與底座之間設(shè)有底座裝飾環(huán)。

優(yōu)選地，所述控制電路板位于機(jī)器人本體下部，在機(jī)器人本體外殼上開(kāi)設(shè)有與控制電路板位置對(duì)應(yīng)的電路插接口。

優(yōu)選地，所述主支撐板上開(kāi)設(shè)有導(dǎo)軌槽，在所述導(dǎo)軌槽中安裝有導(dǎo)軌滑塊；所述固定座通過(guò)螺絲固定于導(dǎo)軌滑塊上，且可在導(dǎo)軌滑塊上上下滑動(dòng)。

優(yōu)選地，所述主支撐板固定于底座上，且主支撐板與底座成垂直狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述滾珠絲杠通過(guò)設(shè)置于滾珠絲桿兩端的絲杠固定座固定在主支撐板上。

優(yōu)選地，所述底座為球面底座；且第二關(guān)節(jié)組件由后段向前端寬度逐漸減小。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人通過(guò)在機(jī)器人本體內(nèi)部設(shè)置滾珠絲杠以及與滾珠絲杠配合的固定座，第一關(guān)節(jié)組件通過(guò)第一傳動(dòng)軸與固定座前端活動(dòng)連接，第二關(guān)節(jié)組件與第一關(guān)節(jié)組件相連，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得上下Z軸處于機(jī)器人本體部分，末端R旋轉(zhuǎn)軸在末端，這種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人兩個(gè)機(jī)械臂懸空，末端R旋轉(zhuǎn)軸設(shè)置在第二關(guān)節(jié)組件末端，上下Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)機(jī)械臂和末端R旋轉(zhuǎn)軸同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中，考慮到上下運(yùn)動(dòng)的臂體自身重量，將機(jī)器人臂體設(shè)計(jì)得較輕，臂體長(zhǎng)度較短，負(fù)載比較小，結(jié)構(gòu)輕巧，本實(shí)用新型一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人特別適用輕負(fù)載且末端對(duì)空間有要求的場(chǎng)合，可以作為桌面級(jí)別的機(jī)器人末端可以安裝3D打印噴頭、真空吸盤、電動(dòng)手爪、毛筆、電烙鐵、激光光源等，去實(shí)現(xiàn)各種功能，例如3D打印、堆垛、寫字、焊電路板、激光燒結(jié)等。亦可以應(yīng)用在工業(yè)級(jí)場(chǎng)合，例如打螺絲。

[附圖說(shuō)明]

圖1是本實(shí)用新型水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人的立體狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人的爆炸狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實(shí)用新型水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人的內(nèi)部狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實(shí)用新型水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人的截面狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人中第一關(guān)節(jié)組件的截面狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是本實(shí)用新型水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人中第二關(guān)節(jié)組件的截面狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

[具體實(shí)施方式]

為使本實(shí)用新型的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本實(shí)用新型，并不用于限定此實(shí)用新型。

請(qǐng)參閱圖1至圖6，本實(shí)用新型一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人1包括機(jī)器人本體13、與機(jī)器人本體13相連的第一關(guān)節(jié)組件15、與第一關(guān)節(jié)組件15相連的第二關(guān)節(jié)組件17以及設(shè)置于第二關(guān)節(jié)組件17端頭部位的末端R旋轉(zhuǎn)軸19；所述機(jī)器人本體13包括底座11以及設(shè)置于底座11上的機(jī)器人本體外殼132，在所述機(jī)器人本體外殼132內(nèi)設(shè)置有控制電路板1321、主支撐板1325、設(shè)置于主支撐板1325上的滾珠絲杠1323以及可相對(duì)滾珠絲杠1323上下移動(dòng)、與滾珠絲杠1323配合的固定座1324；所述第一關(guān)節(jié)組件15通過(guò)第一傳動(dòng)軸1357與固定座1324前端活動(dòng)連接；在所述固定座1324中設(shè)置有第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)1327、由第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)1327驅(qū)動(dòng)且與滾珠絲杠1323匹配的絲杠螺母13232以及用于驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)軸1357旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)1326；所述第一關(guān)節(jié)組件15包括第一關(guān)節(jié)組件外殼151、設(shè)置于第一關(guān)節(jié)組件外殼151中的第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)153以及由第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)153驅(qū)動(dòng)、用于連接第一關(guān)節(jié)組件15和第二關(guān)節(jié)組件17的第二傳動(dòng)軸159；所述第二關(guān)節(jié)組件17包括第二關(guān)節(jié)組件外殼171以及設(shè)置于第二關(guān)節(jié)組件外殼171內(nèi)部、用于驅(qū)動(dòng)末端R旋轉(zhuǎn)軸19轉(zhuǎn)動(dòng)的第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)173。

通過(guò)在機(jī)器人本體13內(nèi)部設(shè)置滾珠絲杠1323以及與滾珠絲杠1323配合的固定座1324，第一關(guān)節(jié)組件15通過(guò)第一傳動(dòng)軸1357與固定座1324前端活動(dòng)連接，第二關(guān)節(jié)組件17與第一關(guān)節(jié)組件15相連，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得上下Z軸處于機(jī)器人本體13部分，末端R旋轉(zhuǎn)軸19在末端，這種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人1兩個(gè)機(jī)械臂懸空，末端R旋轉(zhuǎn)軸19設(shè)置在第二關(guān)節(jié)組件17末端，上下Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)機(jī)械臂和末端R旋轉(zhuǎn)軸19同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中，考慮到上下運(yùn)動(dòng)的臂體自身重量，將機(jī)器人臂體設(shè)計(jì)得較輕，臂體長(zhǎng)度較短，負(fù)載比較小，結(jié)構(gòu)輕巧，本實(shí)用新型一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人1特別適用輕負(fù)載且末端對(duì)空間有要求的場(chǎng)合。

優(yōu)選地，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)1327與絲杠螺母13232之間以及第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)1326與第一傳動(dòng)軸1357之間通過(guò)同步帶傳動(dòng)；且在所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)1327的輸出軸上設(shè)置第一主動(dòng)同步輪13271，在所述滾珠絲杠1323上設(shè)置與第一主動(dòng)同步輪13271通過(guò)同步帶相連的第一從動(dòng)同步輪13231；所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)1326的輸出軸上設(shè)置第二主動(dòng)同步輪13261，在所述第一傳動(dòng)軸1357上設(shè)置與第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)1326通過(guò)同步帶相連的第二從動(dòng)同步輪1354；所述第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)153的輸出軸上設(shè)置第三主動(dòng)同步輪1351，在所述第二傳動(dòng)軸159上設(shè)置與第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)153通過(guò)同步帶相連的第三從動(dòng)同步輪156。采用同步帶傳動(dòng)，與使用諧波減速器或者RV減速器的機(jī)器人比成本大幅度降低，更有利于大范圍推廣使用。

優(yōu)選地，所述滾珠絲杠1323上還套設(shè)有滾珠絲杠軸承13235、第一鎖緊螺母13234以及與絲杠螺母13234同軸安裝的絲杠螺母固定軸13233；所述滾珠絲杠軸承13235位于絲杠螺母固定軸13233外側(cè)，且該滾珠絲杠軸承13235的外圈配合于固定座1324內(nèi)壁，滾珠絲杠軸承13235的內(nèi)圈與第一鎖緊螺母13234鎖緊配合，保證滾珠絲杠軸承13235不會(huì)軸向竄動(dòng)；所述第一傳動(dòng)軸1357上還設(shè)置有第二鎖緊螺母1355以及第一傳動(dòng)軸軸承1356；該第二鎖緊螺母1355鎖緊第一傳動(dòng)軸軸承1356的內(nèi)圈，防止第一傳動(dòng)軸1357的軸向竄動(dòng)；所述第二傳動(dòng)軸159上還設(shè)置有第三鎖緊螺母157以及第二傳動(dòng)軸軸承158，第三鎖緊螺母157鎖緊第二傳動(dòng)軸軸承158的內(nèi)圈，防止第二傳動(dòng)軸159軸向竄動(dòng)；在所述第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)173下部設(shè)置有用于安裝所述第四驅(qū)動(dòng)電機(jī)173的電機(jī)安裝座175，且該電機(jī)固定座175通過(guò)螺絲安裝于第二關(guān)節(jié)組件外殼171上。

優(yōu)選地，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)1326部位、第一傳動(dòng)軸1357部位、第三驅(qū)動(dòng)電機(jī)153部位、第二傳動(dòng)軸159部位都對(duì)應(yīng)設(shè)置有編碼器(1329、1353、154、155)。有利于提高重復(fù)定位精度。

優(yōu)選地，所述機(jī)器人本體13內(nèi)還設(shè)置有坦克拖鏈以及用于設(shè)置該坦克拖鏈的坦克拖鏈支撐板；在所述固定座1324上方設(shè)置有固定座上蓋13241，且機(jī)器人本體13正面設(shè)有正門擋板133；所述正門擋板133穿過(guò)固定座1324中間部位；正門擋板133上方設(shè)有用于安裝閃爍燈的燈座131；

所述機(jī)器人本體外殼132為圓筒外殼，該圓筒外殼與底座11固定相連；在所述圓筒外殼與底座11之間設(shè)有底座裝飾環(huán)111。

優(yōu)選地，所述控制電路板1321位于機(jī)器人本體13下部，在機(jī)器人本體外殼132上開(kāi)設(shè)有與控制電路板1321位置對(duì)應(yīng)的電路插接口。

優(yōu)選地，所述主支撐板1325上開(kāi)設(shè)有導(dǎo)軌槽，在所述導(dǎo)軌槽中安裝有導(dǎo)軌滑塊1328；所述固定座1324通過(guò)螺絲固定于導(dǎo)軌滑塊1328上，且可在導(dǎo)軌滑塊1328上上下滑動(dòng)。

優(yōu)選地，所述主支撐板1325固定于底座11上，且主支撐板1325與底座11成垂直狀態(tài)。

優(yōu)選地，所述滾珠絲杠1323通過(guò)設(shè)置于滾珠絲桿1323兩端的絲杠固定座1322固定在主支撐板1325上。

優(yōu)選地，所述底座11為球面底座1；且第二關(guān)節(jié)組件17由后段向前端寬度逐漸減小。

實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，當(dāng)?shù)谝或?qū)動(dòng)電機(jī)1327驅(qū)動(dòng)絲杠螺母固定軸13233轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，絲杠螺母13234同步轉(zhuǎn)動(dòng)，且絲杠螺母13234同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠軸承13235使固定座1324上下運(yùn)動(dòng)。實(shí)現(xiàn)了絲杠螺母13234轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)固定座1324上下運(yùn)動(dòng)這個(gè)動(dòng)作。第一主動(dòng)同步輪13271通過(guò)同步帶與第一從動(dòng)同步輪13231連接，此時(shí)第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)1327可以實(shí)現(xiàn)控制固定座1324的上下運(yùn)動(dòng)。

第一關(guān)節(jié)組件15固定在第一傳動(dòng)軸1357上，整個(gè)第一關(guān)節(jié)組件15可以隨第一傳動(dòng)軸1357一起轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第一關(guān)節(jié)組件外殼151包括臂體上蓋以及臂體下蓋；在該第一關(guān)節(jié)組件外殼151上方圓周安裝有起到裝飾效果的裝飾環(huán)。

第二關(guān)節(jié)組件17固定在第二傳動(dòng)軸159上，整個(gè)第二關(guān)節(jié)組件17可以隨第二傳動(dòng)軸159一起轉(zhuǎn)動(dòng)。在第二關(guān)節(jié)組件17上方圓周同樣安裝有起到裝飾效果的裝飾環(huán)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人1通過(guò)在機(jī)器人本體13內(nèi)部設(shè)置滾珠絲杠1323以及與滾珠絲杠1323配合的固定座1324，第一關(guān)節(jié)組件15通過(guò)第一傳動(dòng)軸1357與固定座1324前端活動(dòng)連接，第二關(guān)節(jié)組件17與第一關(guān)節(jié)組件15相連，這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得上下Z軸處于機(jī)器人本體13部分，末端R旋轉(zhuǎn)軸19在末端，這種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人1兩個(gè)機(jī)械臂懸空，末端R旋轉(zhuǎn)軸19設(shè)置在第二關(guān)節(jié)組件17末端，上下Z軸運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩個(gè)機(jī)械臂和末端R旋轉(zhuǎn)軸19同時(shí)上下運(yùn)動(dòng)，實(shí)際生產(chǎn)制造過(guò)程中，考慮到上下運(yùn)動(dòng)的臂體自身重量，將機(jī)器人臂體設(shè)計(jì)得較輕，臂體長(zhǎng)度較短，負(fù)載比較小，結(jié)構(gòu)輕巧，本實(shí)用新型一種水平關(guān)節(jié)四軸機(jī)器人1特別適用輕負(fù)載且末端對(duì)空間有要求的場(chǎng)合，可以作為桌面級(jí)別的機(jī)器人末端可以安裝3D打印噴頭、真空吸盤、電動(dòng)手爪、毛筆、電烙鐵、激光光源等，去實(shí)現(xiàn)各種功能，例如3D打印、堆垛、寫字、焊電路板、激光燒結(jié)等。亦可以應(yīng)用在工業(yè)級(jí)場(chǎng)合，例如打螺絲。

以上所述的本實(shí)用新型實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型保護(hù)范圍的限定。任何在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。