專利名稱：機(jī)器人及其腕和上臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及機(jī)器人，更具體地說，涉及機(jī)器人的腕和上臂。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的機(jī)器人包括上臂和由上臂所支持的腕。來自腕電動機(jī)的力矩引起腕相對于 上臂轉(zhuǎn)動。機(jī)器人通常需要在限定的空間內(nèi)工作。機(jī)器人腕和上臂可用的空間更加受限制。 由此，腕電動機(jī)通常安裝在腕內(nèi)；或者，腕電動機(jī)被安裝在上臂遠(yuǎn)離腕的一端并且通過力矩 傳輸部件將力矩輸出到腕使之轉(zhuǎn)動。例如，傳輸軸可作為力矩傳輸部件使用，并且沿從電動 機(jī)到腕的方向置于上臂內(nèi)。傳統(tǒng)的機(jī)器人至少具有以下技術(shù)問題(1)腕占據(jù)相對大的空間以便收納腕電動 機(jī)；(2)為了收納腕傳輸軸，上臂的長度較長；(3)腕的傳輸軸導(dǎo)致一定的慣性，由此降低機(jī) 器人的性能。

實(shí)用新型內(nèi)容針對上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人，包括上臂、由所述上臂支持的腕 和位于所述上臂內(nèi)鄰近所述腕一端的腕電動機(jī)；其中所述腕電動機(jī)用于驅(qū)動所述腕相對于 所述上臂旋轉(zhuǎn)。通過采用上述結(jié)構(gòu)，至少帶來如下技術(shù)效果(1)因?yàn)橥箅妱訖C(jī)被移到上臂 內(nèi)，所以腕的體積減??；(2)因?yàn)橥箅姍C(jī)與齒輪機(jī)構(gòu)直接嚙合，所以省略了腕傳輸軸；由此 縮短了上臂的長度；(3)消滅了傳輸軸的慣性，由此提高了機(jī)器人的性能。上臂包括臂身和從臂身伸出的叉形部件。叉形部件包括與臂身連接的柄和從柄伸 出的齒，并且腕樞接在所述齒之間。叉形部件內(nèi)開有腔，用于收納腕電動機(jī)和用于將力矩從所述腕電動機(jī)傳輸?shù)酵蟮?腕驅(qū)動鏈。機(jī)器人還包括從所述叉形部件的內(nèi)壁伸出垂直于上臂的縱軸的臺階，其中臺階將 叉形部件的腔分為齒的腔和柄的腔。在臺階上開有通道，用于將固定在臺階上的腕電動機(jī) 的輸出軸導(dǎo)入齒的腔并且和腕驅(qū)動鏈嚙合。腕電動機(jī)固定在所述臺階靠近所述柄的一側(cè)。可替換地，腕電動機(jī)的輸出軸的方向與所述腕驅(qū)動鏈的輸入齒輪軸的方向平行并 且相互嚙合。由于上述的平行關(guān)系，輸入齒輪和腕電動機(jī)的輸出軸不必為錐齒輪。節(jié)約了 成本。腕驅(qū)動鏈包括齒輪機(jī)構(gòu)和與之連接的腕力矩傳輸部件，腕力矩傳輸部件用于將力 矩傳輸給腕。齒的腔收納齒輪機(jī)構(gòu)和腕力矩傳輸部件。

圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的三視圖；圖2A示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的上臂和腕的結(jié)構(gòu)；[0013]圖2B示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的上臂和腕組裝后的結(jié)構(gòu)；圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的腕的結(jié)構(gòu)；和圖4A和圖4B分別示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的臂身和叉形部件組裝后的結(jié)構(gòu)和臂身單獨(dú)的結(jié)構(gòu)。。
具體實(shí)施方式
圖1示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的三視圖。如圖1所示，機(jī)器人1包括上臂10和由上臂支持的腕11。上臂10包括位于其遠(yuǎn)離腕11 一端的叉形部件100。叉形部 件100包括柄1000和沿柄1000的方向平行伸出的兩個(gè)齒，即第一齒1001和第二齒1002。 通過緊固件將腕11與第一齒1001和第二齒1002內(nèi)的齒輪連接，將腕11繞機(jī)器人的腕軸 A可旋轉(zhuǎn)地樞接在第一齒1001和第二齒1002之間。在齒輪的驅(qū)動下，腕11可以繞腕軸相 對于上臂10轉(zhuǎn)動。圖2A示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的上臂和腕的結(jié)構(gòu)。如圖2A所示，叉 形部件200包括腕驅(qū)動鏈。腕驅(qū)動鏈包括腕齒輪機(jī)構(gòu)2000和腕力矩傳輸部件2001。腕力 矩傳輸部件2001將力矩直接傳輸給與其連接的腕21。來自腕電動機(jī)22的力矩通過腕齒輪 機(jī)構(gòu)2000和腕力矩傳輸部件2001傳輸?shù)酵?1，從而驅(qū)動腕21繞腕軸A相對于上臂20轉(zhuǎn)動。如圖2A所示，在叉形部件200內(nèi)開有一腔。在第二齒2003的腔內(nèi)，安裝有滾珠軸 承2002和將滾珠軸承2002沿腕軸A固定到第二齒2003的緊固件2004。沿腕軸A的方向 在第二齒2003上開有通向第二齒2003內(nèi)壁的孔，該孔的內(nèi)徑與滾珠軸承2002的外徑相配 合。將滾珠軸承2002穿過該孔固定到第二齒2003的內(nèi)壁上，由于孔與滾珠軸承2002相配 合，加強(qiáng)了滾珠軸承2002和第二齒2003之間的連接性。通過固定件，沿腕軸A將滾珠軸承 2002的軸固定到腕21的第一側(cè)面并且將與第一側(cè)面相對的、腕21的第二側(cè)面與從第一齒 2005伸出的腕力矩傳輸部件2001固定。由此，腕21繞腕軸A相對于叉形部件200可旋轉(zhuǎn) 地樞接在第一齒2005和第二齒2003之間。叉形部件200的柄2006位于叉形部件200接近腕21的一端。柄2006的腔用于 收納腕電動機(jī)22。如圖2A所示，從叉形部件200的內(nèi)壁伸出垂直于上臂20的縱軸的臺階 2007。該臺階2007將叉形部件200的腔分為第一齒2005和第二齒2003的腔和柄2006的 腔。在臺階2007上開有通道，其連接第一齒2005和第二齒2003的腔和柄2006的腔。在柄 2006的腔內(nèi)，安裝腕電動機(jī)22。通過諸如螺栓等的固定件將腕電動機(jī)22固定在臺階2007 上并且腕電動機(jī)22的輸出軸通過通道從柄2006的腔伸入第一齒2005的腔。腕電動機(jī)22 的輸出軸的方向與上臂20的縱軸的方向平行。通過上述配置，腕電動機(jī)22可隨上臂20 — 同運(yùn)動。如圖2A所示，腕齒輪機(jī)構(gòu)2000包括第一齒輪20000、與第一齒輪20000的輸出軸 嚙合的第二齒輪20001和與第二齒輪20001的輸出軸嚙合的第三齒輪20002。腕力矩傳輸 部件2001為第三齒輪20002的輸出軸。腕齒輪機(jī)構(gòu)2000中的齒輪的個(gè)數(shù)由減速比決定， 所以其個(gè)數(shù)也可以是一個(gè)、兩個(gè)或者多個(gè)。為了充分利用第一齒2005和第二齒2003的腔 的空間，將第一齒輪20000和第二齒輪20001、第三齒輪20002分別安裝在第二齒2003和 第一齒2005的腔內(nèi)。第一齒輪20000為錐齒輪，從柄2006的腔伸入第一齒2005的腔的腕電動機(jī)22的輸出軸同樣為錐齒輪。第一齒輪20000與腕電動機(jī)22的輸出軸嚙合并且第一齒輪20000軸的方向B與腕電動機(jī)22的輸出軸的方向垂直。第一齒輪20000通過固定器 20003固定到第一齒2005的內(nèi)壁，并保持第一齒輪20000軸的方向B與腕軸A的方向平行。 第一齒輪20000的輸出軸沿方向B從第二齒2003的腔伸入第一齒2005的腔以便和第二齒 輪20001嚙合。相應(yīng)地，第二齒輪20001的輸出軸的方向C和第三齒輪20002的輸出軸的 方向D與方向B平行，并且第三齒輪20002的輸出軸，及腕力矩傳輸部件2001的軸，與腕軸 A重合。根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，從腕電動機(jī)22的輸出軸輸出力矩依次經(jīng)過第一齒輪20000、第二齒 輪20001、第三齒輪20002以預(yù)定的減速比傳輸?shù)酵?1，使之繞腕軸A相對于上臂20轉(zhuǎn)動。 固定到第第一齒2005的螺栓20003用于緊固第二齒輪20001。上臂20還包括從柄2006向齒的相反方向伸出的臂身20。臂身201與機(jī)器人的下 臂24樞接并且?guī)硬嫘尾考?00相對于下臂旋轉(zhuǎn)24。通過采用上述結(jié)構(gòu)，至少帶來如下技術(shù)效果(1)因?yàn)橥箅妱訖C(jī)被移到上臂內(nèi)，所 以腕的體積減?。?2)因?yàn)橥箅姍C(jī)與齒輪機(jī)構(gòu)直接嚙合，所以省略了腕傳輸軸；由此縮短了 上臂的長度；(3)消滅了傳輸軸的慣性，由此提高了機(jī)器人的性能。圖2B示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的上臂和腕組裝后的結(jié)構(gòu)。相同的附 圖標(biāo)記表示與圖2A相同的部件。圖3示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的腕的結(jié)構(gòu)。腕3包括外殼30、同軸地 安裝在外殼30內(nèi)部的電動機(jī)31和由電動機(jī)31驅(qū)動的緊湊齒輪機(jī)構(gòu)32。腕3的第一側(cè)面 300和與第一側(cè)面300相對的、腕的第二側(cè)面301用于通過固定件沿腕軸A固定到滾珠軸承 2002和腕力矩傳輸部件2001?？商鎿Q地，腕電動機(jī)可以安裝在柄內(nèi)的任何地方，只要腕電動機(jī)的輸出軸可以直 接和齒輪機(jī)構(gòu)的輸入齒輪嚙合。比如，可將腕電動機(jī)旋轉(zhuǎn)90度通過固定件固定在柄內(nèi)，即 電動機(jī)的輸出軸的方向與腕軸A平行同時(shí)也與齒輪機(jī)構(gòu)的輸入齒輪軸的方向B平行。由于 上述的平行關(guān)系，輸入齒輪和腕電動機(jī)的輸出軸不必為錐齒輪。節(jié)約了成本。腕電動機(jī)也可以直接固定在柄的內(nèi)壁上。齒輪機(jī)構(gòu)的齒輪可以安裝在同一個(gè)齒內(nèi)。比如三個(gè)齒輪都安裝在第一齒內(nèi)或第二 齒內(nèi)。這縮短了連接分別位于兩個(gè)齒內(nèi)的齒輪的軸，降低了系統(tǒng)的慣性。圖4A和圖4B分別示出根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的機(jī)器人的臂身和叉形部件組裝后 的結(jié)構(gòu)和臂身單獨(dú)的結(jié)構(gòu)。如圖4A所示，臂身40和叉形部件41通過固定件連接，臂身40 和叉形部件41的腔收納腕電動機(jī)。如圖4B所示，臂身40與上臂42樞接，并可繞上臂42 轉(zhuǎn)動。雖然已參照本實(shí)用新型的某些優(yōu)選實(shí)施例示出并描述了本實(shí)用新型，但本領(lǐng)域技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，在不背離由所附權(quán)利要求書所限定的本實(shí)用新型的精神和范圍的情況 下，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其做出各種變化。
權(quán)利要求一種機(jī)器人，包括上臂、由所述上臂支持的腕和位于所述上臂內(nèi)鄰近所述腕一端的腕電動機(jī)；其中所述腕電動機(jī)用于驅(qū)動所述腕相對于所述上臂旋轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人，所述上臂包括臂身和從所述臂身伸出的叉形部件。
3.如權(quán)利要求2所述的機(jī)器人，所述叉形部件包括與所述臂身連接的柄和從所述柄伸 出的齒，所述腕樞接在所述齒之間。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)器人，所述叉形部件內(nèi)開有腔，用于收納所述腕電動機(jī)和用 于將力矩從所述腕電動機(jī)傳輸?shù)剿鐾蟮耐篁?qū)動鏈。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人，還包括從所述叉形部件的內(nèi)壁伸出垂直于所述上臂的 縱軸的臺階，所述臺階將所述叉形部件的腔分為所述齒的腔和所述柄的腔。
6.如權(quán)利要求5所述的機(jī)器人，其中在所述臺階上開有通道，用于將固定在所述臺階 上的所述腕電動機(jī)的輸出軸導(dǎo)入所述齒的腔并且和所述腕驅(qū)動鏈嚙合。
7.如權(quán)利要求6所述的機(jī)器人，其中所述腕電動機(jī)固定在所述臺階靠近所述柄的一側(cè)。
8.如權(quán)利要求4所述的機(jī)器人，其中所述腕電動機(jī)的輸出軸的方向與所述腕驅(qū)動鏈的 輸入齒輪軸的方向平行并且相互嚙合。
9.如權(quán)利要求6或8所述的機(jī)器人，所述腕驅(qū)動鏈包括齒輪機(jī)構(gòu)和與之連接的腕力矩 傳輸部件，所述腕力矩傳輸部件用于將力矩傳輸給所述腕。
10.如權(quán)利要求6或8所述的機(jī)器人，其中所述齒的腔收納所述齒輪機(jī)構(gòu)和所述腕力矩 傳輸部件。
11.如權(quán)利要求1至8之一所述的機(jī)器人的腕。
12.如權(quán)利要求1至8之一所述的機(jī)器人的上臂。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人，包括上臂、由所述上臂支持的腕和位于所述上臂內(nèi)鄰近所述腕一端的腕電動機(jī)；其中所述腕電動機(jī)用于驅(qū)動所述腕相對于所述上臂旋轉(zhuǎn)。通過采用上述結(jié)構(gòu)，至少帶來如下技術(shù)效果(1)因?yàn)橥箅妱訖C(jī)被移到上臂內(nèi)，所以腕的體積減?。?2)因?yàn)橥箅姍C(jī)與齒輪機(jī)構(gòu)直接嚙合，所以省略了腕傳輸軸；由此縮短了上臂的長度；(3)消滅了傳輸軸的慣性，由此提高了機(jī)器人的性能。
文檔編號B25J9/08GK201552576SQ200920266658
公開日2010年8月18日 申請日期2009年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月11日
發(fā)明者丹尼爾·萬普林, 皮埃爾·米凱爾松 申請人:Abb技術(shù)有限公司