一種可移動(dòng)五軸機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001 ]本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可移動(dòng)五軸機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
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[0002]輕工、醫(yī)藥、食品和電子等行業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，諸如分揀、包裝、封裝，特別是在物料搬運(yùn)、機(jī)床上下料等這種重復(fù)、枯燥、危險(xiǎn)性尤為突出工作中，為了減輕人類勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，在作業(yè)工序中往往需要在空間中安置重復(fù)性工作的作業(yè)機(jī)械人，而采用傳統(tǒng)碼垛機(jī)器人則顯得沒(méi)必要，或制造成本太高，如傳統(tǒng)的SCARA機(jī)器人由于其自身因素，其小臂上安裝了三個(gè)電機(jī)和一個(gè)滾珠絲杠，這樣就限制了其作用范圍，串聯(lián)式的五軸機(jī)器人制造成本太高。然而，在平動(dòng)并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)中，采用動(dòng)平臺(tái)上的執(zhí)行器通過(guò)傳動(dòng)軸與機(jī)架上的電機(jī)相連的方法縮小了機(jī)構(gòu)的工作空間范圍，限制了末端執(zhí)行器加速度的提高，使得位置和姿態(tài)精度難以保證。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)機(jī)器人都不具備移動(dòng)的特點(diǎn)，尺寸都很大，很笨重導(dǎo)致制造成本高，組裝起來(lái)很麻煩，搬運(yùn)時(shí)候很不方便，而且很多工業(yè)應(yīng)用場(chǎng)合需要機(jī)器人末端姿態(tài)的改變。而且目前在應(yīng)用的齒條傳動(dòng)主要有直齒齒條和斜齒齒條，分別與漸開(kāi)線直齒圓柱齒輪和漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪配對(duì)使用，直齒條在與齒輪嚙合時(shí)有沖擊、重合度小、傳動(dòng)不平穩(wěn)，斜齒齒條在與齒輪嚙合時(shí)重合度與顫動(dòng)平穩(wěn)性得倒改善，但是存在軸向力，這兩種齒輪齒條傳動(dòng)時(shí)只有1到2個(gè)齒接觸，且存在齒側(cè)間隙，有傳動(dòng)噪聲，傳動(dòng)精度低。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可移動(dòng)五軸機(jī)器人。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，可以應(yīng)用于多種工業(yè)場(chǎng)合。
[0004]本發(fā)明所提供的一種可移動(dòng)五軸機(jī)器人包括固定底座8、導(dǎo)軌10、滑塊1、次擺線齒條9、滾輪20、機(jī)器人安裝底座2、末端安裝座5、第一驅(qū)動(dòng)裝置13、第二驅(qū)動(dòng)裝置3、第三驅(qū)動(dòng)裝置16、第四驅(qū)動(dòng)裝置11、第五驅(qū)動(dòng)裝置7、第一支鏈、第二支鏈及第三支鏈;所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13包括伺服電機(jī)，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3、第三驅(qū)動(dòng)裝置16及所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11包括伺服電機(jī)及諧波減速機(jī)，所述第五驅(qū)動(dòng)裝置7包括伺服電機(jī)和行星減速機(jī);所述第一支鏈包括大臂4及前臂19，所述大臂4的一端通過(guò)螺釘與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3上的諧波減速機(jī)連接，所述前臂19與所述大臂4的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3的伺服電機(jī)通過(guò)螺釘固定在機(jī)座蓋上，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3的伺服電機(jī)的輸出軸通過(guò)鍵與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3的諧波減速機(jī)配合連接，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3的諧波減速機(jī)通過(guò)螺釘安裝在所述機(jī)器人安裝底座2上，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3的諧波減速機(jī)的一端作為輸入與伺服電機(jī)連接，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3的諧波減速機(jī)的另一端作為輸出與所述大臂4連接;所述第二支鏈包括小臂14及小臂拉桿15，所述小臂14的一端通過(guò)螺釘與所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16上的諧波減速機(jī)連接，所述小臂拉桿15與所述小臂14的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述前臂19與所述小臂拉桿15通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16的伺服電機(jī)通過(guò)螺釘固定在機(jī)座蓋上，所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16的伺服電機(jī)的輸出軸通過(guò)鍵與所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16的諧波減速機(jī)配合連接，所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16的諧波減速機(jī)通過(guò)螺釘安裝在所述機(jī)器人安裝底座2上，所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16的諧波減速機(jī)的一端作為輸入與伺服電機(jī)連接，所述第三驅(qū)動(dòng)裝置16的諧波減速機(jī)的另一端作為輸出與小臂14連接;所述第三支鏈包括后臂12、第一保姿態(tài)桿17、三角連接架18及第二保姿態(tài)桿6，所述后臂12的一端通過(guò)螺釘與所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的諧波減速機(jī)連接，所述第一保姿態(tài)桿17的一端與所述后臂12的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述三角連接架18的一端與所述第一保姿態(tài)桿17的另一端通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述第二保姿態(tài)桿6的一端與所述三角連接架18的另一端通過(guò)鉸鏈連接，所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的伺服電機(jī)通過(guò)螺釘固定在機(jī)座蓋上，所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的伺服電機(jī)的輸出軸通過(guò)鍵與所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的諧波減速機(jī)配合連接，所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的諧波減速機(jī)通過(guò)螺釘安裝在所述機(jī)器人安裝底座2上，所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的諧波減速機(jī)的一端作為輸入與伺服電機(jī)連接，所述第四驅(qū)動(dòng)裝置11的諧波減速機(jī)的另一端作為輸出與所述后臂12連接;所述末端安裝座5的一端與所述前臂19通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述末端安裝座5的另一端與所述第二報(bào)姿態(tài)桿6通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述第五驅(qū)動(dòng)裝置7的伺服電機(jī)通過(guò)螺釘與所述第五驅(qū)動(dòng)裝置7的行星減速機(jī)連接，所述第五驅(qū)動(dòng)裝置7的行星減速機(jī)通過(guò)螺釘固定在所述末端安裝座5上;所述第一支鏈中的所述前臂19與所述第二支鏈中的所述小臂拉桿15通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述第一支鏈與第二支鏈通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副的連接形成平行四邊形結(jié)構(gòu);所述第一支鏈中的所述大臂4與所述第三支鏈中的所述第一保姿態(tài)桿17通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)鉸鏈連接，所述三角連接架18的兩端分別與所述大臂4及所述第一保姿態(tài)桿17通過(guò)鉸鏈連接，所述第一支鏈與第三支鏈通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副的連接形成平行四邊形結(jié)構(gòu);所述導(dǎo)軌10、滑塊1、次擺線齒條9、滾輪20、機(jī)器人安裝底座2及所述第一驅(qū)動(dòng)裝置1組成機(jī)器人的移動(dòng)模塊，所述滾輪20垂直安裝在所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13的正下方;所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13的伺服電機(jī)通過(guò)螺釘固定在所述機(jī)器人安裝底座2上，所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13的伺服電機(jī)的輸出軸通過(guò)鍵與所述滾輪20連接，通過(guò)螺釘與墊片將所述滾輪20與所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13的伺服電機(jī)作軸向固定;所述次擺線齒條9通過(guò)螺釘固定在所述固定底座8上;所述機(jī)器人安裝底座2與所述滑塊1通過(guò)螺釘連接，所述滑塊1設(shè)置在所述導(dǎo)軌10上，所述導(dǎo)軌10通過(guò)螺釘安裝在所述固定底座8上;所述移動(dòng)模塊通過(guò)所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13驅(qū)動(dòng)，通過(guò)所述滾輪20上的滾銷22與所述次擺線齒條9的配合傳動(dòng)以及所述滑塊1與所述導(dǎo)軌10的配合傳動(dòng)來(lái)完成整個(gè)機(jī)器人的移動(dòng)。
[0005]所述滾輪20包括第一承載板21、滾銷22及第二承載板23;所述滾銷22兩端通過(guò)滾針軸承24安裝在所述第一承載板21及所述第二承載板23上，所述滾銷22兩端通過(guò)鎖緊螺母25鎖緊;所述滾銷22與所述次擺線齒條9配合進(jìn)行傳動(dòng)。
[0006]本發(fā)明通過(guò)第二驅(qū)動(dòng)裝置、第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)控制末端的路徑，通過(guò)第四驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)改變末端的姿態(tài)。移動(dòng)模塊采用滾輪與次擺線齒條的配合傳動(dòng)，次擺線滾輪齒條傳動(dòng)是一種基于擺線齒形的直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu);該機(jī)構(gòu)具有高精度、高速、噪音小及大行程傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。該機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，搭建安裝過(guò)程簡(jiǎn)單輕便；同時(shí)較好地保持了機(jī)構(gòu)的慣性小，高速度高加速度，高定位精度和重復(fù)定位精度的特點(diǎn)。
[0007]本發(fā)明把第二驅(qū)動(dòng)裝置和第四驅(qū)動(dòng)裝置輸出的動(dòng)力匯合到大臂和小臂上，通過(guò)交匯的前臂和小臂拉桿將動(dòng)力傳遞到末端，同時(shí)起到結(jié)構(gòu)約束的作用。兩條支鏈交匯形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，使得末端執(zhí)行器有明確的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和定位精度。另外將第二驅(qū)動(dòng)裝置、第三驅(qū)動(dòng)裝置上的后臂、大臂和第一報(bào)姿態(tài)桿形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，從而可以保持機(jī)器人末端的姿態(tài)。并且后臂由第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，可以改變機(jī)器人末端的姿態(tài)，以達(dá)到所需要的功能需求。
[0008]本發(fā)明具有以下技術(shù)特點(diǎn):
[0009](1)本發(fā)明的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)均由不同的伺服電機(jī)、減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人末端可以擴(kuò)展，加個(gè)抓手，用氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
[0010](2)本發(fā)明將二個(gè)動(dòng)力源通過(guò)二個(gè)傳動(dòng)支鏈輸送到末端上。
[0011](3)本發(fā)明將第二驅(qū)動(dòng)裝置、第三驅(qū)動(dòng)裝置上的后臂、大臂和第一報(bào)姿態(tài)桿形成平行四邊形結(jié)構(gòu)，從而可以保持機(jī)器人末端的姿態(tài)。并且后臂由第三驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，可以改變機(jī)器人末端的姿態(tài)，以達(dá)到所需要的功能需求。
[0012](4)本發(fā)明的末端由驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)主動(dòng)臂驅(qū)動(dòng)，從動(dòng)臂配合主動(dòng)臂限制執(zhí)行器的運(yùn)動(dòng)軌跡;保證末端執(zhí)行器有明確的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置精度，并且使得本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、慣性小。
[0013](5)本發(fā)明的移動(dòng)模塊采用滾輪與次擺線齒條的配合傳動(dòng)，次擺線滾輪齒條傳動(dòng)是一種基于擺線齒形的新型直線傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)具有高精度、高速、噪音小及大行程傳動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
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[0014]圖1是本發(fā)明可移動(dòng)五軸機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明機(jī)器人中第一支鏈和第二支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明機(jī)器人中第一支鏈和第三支鏈的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明機(jī)器人中保持末端姿態(tài)的平行四邊形結(jié)構(gòu)；
[0018]圖5是本發(fā)明機(jī)器人中滾輪與次擺線齒條的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖6是本發(fā)明機(jī)器人中滾輪與次擺線齒條的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖7是本發(fā)明機(jī)器人中執(zhí)行末端的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021 ]圖中:丨:滑塊;2:機(jī)器人安裝底座;3:第二驅(qū)動(dòng)裝置;4:大臂；5:末端安裝座;6:第二保姿態(tài)桿;7:第五驅(qū)動(dòng)裝置;8:固定底座;9:次擺線齒條;10:導(dǎo)軌；11:第四驅(qū)動(dòng)裝置;12:后臂；13:第一驅(qū)動(dòng)裝置；14:小臂；15:小臂拉桿；16:第三驅(qū)動(dòng)裝置；17:第一報(bào)姿態(tài)桿；18:三角連接架；19:前臂；20:滾輪;21:第一承載板;22:滾銷；23:第二承載板;24:滾針軸承；25:鎖緊螺母;26:脹緊套;27:抓手安裝法蘭。
【具體實(shí)施方式】
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[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0023]本發(fā)明所提供的一種可移動(dòng)五軸機(jī)器人包括固定底座8、導(dǎo)軌10、滑塊1、次擺線齒條9、滾輪20、機(jī)器人安裝底座2、末端安裝座5、第一驅(qū)動(dòng)裝置13、第二驅(qū)動(dòng)裝置3、第三驅(qū)動(dòng)裝置16、第四驅(qū)動(dòng)裝置11、第五驅(qū)動(dòng)裝置7、第一支鏈、第二支鏈、第三支鏈;所述第一支鏈包括大臂4、前臂19;所述第二支鏈包括小臂14、小臂拉桿15;所述第三支鏈包括后臂12、第一保姿態(tài)桿17、三角連接架18、第二保姿態(tài)桿6;所述第一驅(qū)動(dòng)裝置13包括伺服電機(jī)20;所述第二驅(qū)動(dòng)裝置3、第三驅(qū)動(dòng)裝置16、第四驅(qū)動(dòng)裝置11均由伺服電機(jī)和諧波減速機(jī)組成;所述第五驅(qū)動(dòng)裝置7由伺服電機(jī)和行星減速機(jī)組成。所述導(dǎo)軌10、滑塊1、次擺線齒條9、滾輪20、機(jī)器人安裝底座2、第一驅(qū)動(dòng)裝置13組成機(jī)器人的移動(dòng)模塊。
[0024]如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，固定底座8用螺釘水平固定于地面上，兩個(gè)平行設(shè)置的導(dǎo)軌10通過(guò)螺釘水平固定于固定底座8上，機(jī)器人安裝底座2通過(guò)螺釘水平固定在滑塊1上，滑塊1安裝在導(dǎo)軌10上;第一驅(qū)動(dòng)裝置13通過(guò)螺釘安裝于機(jī)器人安裝底座2上，第一驅(qū)動(dòng)裝置13的伺服電機(jī)輸出軸與滾輪通過(guò)鍵傳動(dòng)，并用螺釘作軸向固定;次擺線齒條9通過(guò)螺釘水平安裝于固定底座8上;通過(guò)第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)滾輪20轉(zhuǎn)動(dòng)，通