一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】實(shí)用新型提供一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，包括:起支承和減震作用的底座；在絲桿和光軸的限位作用下沿Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)的升降座；第一機(jī)械臂，其以與上述Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述升降座上；第二機(jī)械臂，其以與上述X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第一機(jī)械臂上；作業(yè)主軸，其以與上述Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂上。本實(shí)用新型將四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人上下移動(dòng)的Z軸移動(dòng)到機(jī)器人的底座部分，這樣的設(shè)計(jì)可以減少該工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂的慣量，改善機(jī)械臂作為懸臂梁時(shí)的受力情況，有效地提高機(jī)器人的運(yùn)行速度和控制的穩(wěn)定性，同時(shí)也增大了該工業(yè)機(jī)器人的工作空間。
【專利說明】一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)機(jī)器人技術(shù)作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的重要分支，他涉及了機(jī)械、電子、傳感器、計(jì)算機(jī)和人工智能等眾多學(xué)科的研究成果，融合了目前很多領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)。工業(yè)機(jī)器人技術(shù)還綜合了機(jī)械工程學(xué)、電氣工程學(xué)、微電子工程學(xué)、計(jì)算機(jī)工程學(xué)、控制工程學(xué)、仿生學(xué)以及人工智能工程等多門尖端學(xué)科。將它和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)結(jié)合在一起應(yīng)用，是現(xiàn)代制造業(yè)自動(dòng)化的最新發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]用于小型、輕量部品高速搬送的四自由度平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人，必須滿足結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、結(jié)構(gòu)剛度高、運(yùn)動(dòng)靈活可靠、重復(fù)定位精度高和可靠性高的要求。四自由度平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人在點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)中是最好的工業(yè)機(jī)器人之一，常用于分配、搬運(yùn)、裝載、包裝、安放以及裝配等作業(yè)之中。同時(shí)它還具有動(dòng)作快、部件少、多種安裝方式和基本免維修等優(yōu)點(diǎn)。
[0004]作為四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人，一般地說，當(dāng)然期望平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的可動(dòng)范圍變大，同時(shí)也期望減少該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械臂的慣量，改善機(jī)械臂作為懸臂梁時(shí)的受力情況。而根據(jù)日本牧野洋實(shí)用新型的SCARA模型，設(shè)計(jì)研發(fā)的四自由度關(guān)節(jié)型機(jī)器人，其豎直方向上的可動(dòng)范圍不大，機(jī)械臂的慣量較大。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，能夠使平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的可動(dòng)范圍變大，同時(shí)也減少該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人機(jī)械臂的慣量，有效地提高機(jī)器人的運(yùn)行速度和控制的穩(wěn)定性。
[0006]為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0007]—種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，包括:起支承和減震作用的底座；在絲桿和光軸的限位作用下沿Z軸方向上上下運(yùn)動(dòng)的升降座，第一機(jī)械臂，其以與上述Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述升降座上；第二機(jī)械臂，其以與上述X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第一機(jī)械臂上；作業(yè)主軸，其以與上述Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂上；蓋子，被安裝在第二機(jī)械臂上，支承作業(yè)主軸且具有供上述作業(yè)主軸貫穿的通孔；
[0008]所述絲桿的運(yùn)動(dòng)副為其外部的螺紋以及與該螺紋相配合的絲桿螺帽，所述絲桿螺帽還與升降座通過第一螺釘緊密固定連接；Z軸伺服電機(jī)通過螺釘安裝在Z軸電機(jī)架上，其上的Z軸伺服電機(jī)軸通過基米螺釘與Z軸主動(dòng)帶輪連接，Z軸從動(dòng)帶輪通過基米螺釘與絲桿連接，所述Z軸主動(dòng)帶輪通過同步帶驅(qū)動(dòng)Z軸從動(dòng)帶輪帶動(dòng)絲桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)升降座上下運(yùn)動(dòng)；[0009]所述絲桿的下部與安裝在絲桿架中的角接觸球軸承配合，所述底座上還安裝有光軸，所述光軸的運(yùn)動(dòng)副為其外部的圓柱面以及與該圓柱面相配合的滑動(dòng)襯套，所述滑動(dòng)襯套還與升降座通過第一螺釘緊密固定連接，能夠提高底座的穩(wěn)定性；
[0010]所述X軸伺服電機(jī)通過第二螺釘與第一機(jī)械臂緊密固定連接，所述第一機(jī)械臂通過第二螺釘與X軸諧波減速器緊密固定連接，所述X軸諧波減速器通過第二螺釘與升降座緊密固定連接，所述X軸伺服電機(jī)通過X軸諧波減速器帶動(dòng)第一機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)，即X軸伺服電機(jī)的輸出軸帶動(dòng)X軸諧波減速器的輸入端運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一機(jī)械臂以及第一機(jī)械臂上的部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0011]所述Y軸伺服電機(jī)通過螺釘與第二機(jī)械臂緊密固定連接，所述第二機(jī)械臂通過第二螺釘與Y軸諧波減速器緊密固定連接，所述Y軸諧波減速器通過第二螺釘與第一機(jī)械臂緊密固定連接；
[0012]所述作業(yè)主軸通過深溝球軸承和軸肩安裝在第二機(jī)械臂和蓋子之間，所述蓋子通過螺釘與第二機(jī)械臂緊密固定連接，所述R軸伺服電機(jī)通過螺釘與第二機(jī)械臂緊密固定連接，R軸伺服電機(jī)與一級(jí)主動(dòng)帶輪通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，所述一級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在R軸減速裝置一軸上的一級(jí)從動(dòng)帶輪通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置一軸上的二級(jí)主動(dòng)帶輪與設(shè)置在R軸減速裝置二軸上的二級(jí)從動(dòng)帶輪通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置二軸上的三級(jí)主動(dòng)帶輪與固連在作業(yè)主軸上的三級(jí)從動(dòng)帶輪通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸和作業(yè)主軸上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0013]即R軸傳動(dòng)裝置中各個(gè)帶輪通過基米螺釘與相對(duì)應(yīng)配合的軸連接，從而R軸伺服電機(jī)帶動(dòng)一級(jí)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，一級(jí)主動(dòng)帶輪帶動(dòng)一級(jí)從動(dòng)帶輪和二級(jí)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，二級(jí)主動(dòng)帶輪帶動(dòng)二級(jí)從動(dòng)帶輪和三級(jí)主動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，三級(jí)主動(dòng)帶輪帶動(dòng)三級(jí)從動(dòng)帶輪和作業(yè)主軸沿R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014]進(jìn)一步地，所述一級(jí)主動(dòng)帶輪、一級(jí)從動(dòng)帶輪、二級(jí)從動(dòng)帶輪、二級(jí)主動(dòng)帶輪、三級(jí)從動(dòng)帶輪、三級(jí)主動(dòng)帶輪均采用圓弧齒同步帶輪。
[0015]進(jìn)一步地,所述一級(jí)主動(dòng)帶輪與一級(jí)從動(dòng)帶輪的減速比為4:1,所述二級(jí)主動(dòng)帶輪與二級(jí)從動(dòng)帶輪的減速比為3:1，所述三級(jí)主動(dòng)帶輪與三級(jí)從動(dòng)帶輪的減速比為4:1。
[0016]本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn):采用X軸諧波減速器和Y軸諧波減速器作為其減速裝置，同時(shí)又能作為支撐元件，傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)緊湊簡(jiǎn)單，符合發(fā)展趨勢(shì)，Z軸伺服電機(jī)和R軸伺服電機(jī)傳動(dòng)裝置采用同步帶輪傳動(dòng)的形式，有利于零部件的安排，電機(jī)能安放在靠近關(guān)節(jié)處，減少機(jī)械臂的慣量。
[0017]將關(guān)節(jié)型機(jī)器人上下移動(dòng)的Z軸安裝到機(jī)器人的底座部分，這樣的設(shè)計(jì)可以很大地減少該工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂的慣量，改善機(jī)械臂作為懸臂梁時(shí)的受力情況，有效地提高機(jī)器人的運(yùn)行速度和控制的穩(wěn)定性，同時(shí)也增大了該工業(yè)機(jī)器人的工作空間。
[0018]對(duì)于R軸部分，采用三級(jí)同步帶輪減速，其減速比能達(dá)到48:1，并且圓弧齒同步帶輪也具較高的精度，能完成較高的精度定位和傳送的功能。所以用3對(duì)同步帶輪取代了在X和Y軸傳動(dòng)中減速比為50:1的諧波減速器，諧波減速器是一種昂貴的精密減速器，這樣的做法能極大地減少了該機(jī)器人的制造成本。不僅如此，諧波減速器是一種輸入輸出同軸線的減速器，為了減少機(jī)械臂的慣量，需要將電機(jī)安放在靠近關(guān)節(jié)處，所以如果這種方案也采用諧波減速器，也需要用到一級(jí)同步帶，用來傳遞靠近關(guān)節(jié)處電機(jī)的動(dòng)力。因此，在空間允許的情況下，使用三級(jí)同步帶不僅能節(jié)約制造成本，還能減少第二機(jī)械臂的慣量，提高其運(yùn)動(dòng)響應(yīng)快速性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是表示本實(shí)用新型實(shí)施方式所涉及的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的整體剖視示意圖。
[0020]圖2是表示本實(shí)用新型實(shí)施方式所涉及的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的立體示意圖。
[0021]圖3是表示本實(shí)用新型實(shí)施方式所涉及的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的原理簡(jiǎn)圖。
[0022]圖4是表示本實(shí)用新型實(shí)施方式所涉及的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的俯視示意圖。
[0023]圖5是表示本實(shí)用新型實(shí)施方式所涉及的平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)的右視示意圖。
[0024]圖6是表示本實(shí)用新型四自由度平面關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂的可動(dòng)范圍狀態(tài)示意圖。
[0025]圖中:1.Z軸主動(dòng)帶輪；2.Z軸伺服電機(jī)；3.光軸；4.Z軸電機(jī)架；5.Z軸從動(dòng)帶輪；6.底座；7.絲桿架；8.角接觸球軸承；9.絲桿；10.絲桿螺帽；11.滑動(dòng)襯套；12.第一螺釘；13.升降座；14.第二螺釘；15.X軸諧波減速器；16.第一機(jī)械臂；18.Y軸諧波減速器；19.一級(jí)主動(dòng)帶輪；20.深溝球軸承；21.—級(jí)從動(dòng)帶輪；22.二級(jí)從動(dòng)帶輪；23.R軸減速裝置一軸；25.第二機(jī)械臂；26.蓋子；27.三級(jí)從動(dòng)帶輪；29.作業(yè)主軸；31.二級(jí)主動(dòng)帶輪；32.R軸減速裝置二軸；33.三級(jí)主動(dòng)帶輪；34.R軸伺服電機(jī)；35.Y軸伺服電機(jī)；38.X軸伺服電機(jī)。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述
[0027]參考圖1至圖5所示，一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，包括:起支承和減震作用的底座6;在絲桿9和光軸3的限位作用下沿Z軸方向上上下運(yùn)動(dòng)的升降座13，第一機(jī)械臂16，其以與上述Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述升降座13上；第二機(jī)械臂25，其以與上述X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第一機(jī)械臂16上；作業(yè)主軸29，其以與上述Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂25上；蓋子26，被安裝在第二機(jī)械臂25上，支承作業(yè)主軸29且具有供上述作業(yè)主軸貫穿的通孔；
[0028]所述絲桿9的運(yùn)動(dòng)副為其外部的螺紋以及與該螺紋相配合的絲桿螺帽10，所述絲桿螺帽10還與升降座13通過第一螺釘12緊密固定連接；Z軸伺服電機(jī)2通過螺釘安裝在Z軸電機(jī)架4上，其上的Z軸伺服電機(jī)軸通過基米螺釘與Z軸主動(dòng)帶輪I連接，Z軸從動(dòng)帶輪5通過基米螺釘與絲桿9連接,所述Z軸主動(dòng)帶輪I通過同步帶驅(qū)動(dòng)Z軸從動(dòng)帶輪5帶動(dòng)絲桿9轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)升降座13上下運(yùn)動(dòng)；
[0029]所以Z軸傳動(dòng)過程為a軸伺服電機(jī)2帶動(dòng)Z軸主動(dòng)帶輪1，Z軸主動(dòng)帶輪I通過皮帶帶動(dòng)Z軸從動(dòng)帶輪5,從而絲桿9轉(zhuǎn)動(dòng),帶動(dòng)升降座13及升降座上的部件沿Z軸上下移動(dòng)。
[0030]所述絲桿9的下部與安裝在絲桿架7中的角接觸球軸承8配合，所述底座6上還安裝有光軸3，所述光軸3的運(yùn)動(dòng)副為其外部的圓柱面以及與該圓柱面相配合的滑動(dòng)襯套11，所述滑動(dòng)襯套11還與升降座13通過第一螺釘12緊密固定連接，能夠提高底座的穩(wěn)定性；
[0031]所述X軸伺服電機(jī)38通過第二螺釘14與第一機(jī)械臂16緊密固定連接，所述第一機(jī)械臂16通過第二螺釘14與X軸諧波減速器15緊密固定連接，所述X軸諧波減速器15通過第二螺釘14與升降座13緊密固定連接，所述X軸伺服電機(jī)38通過X軸諧波減速器15帶動(dòng)第一機(jī)械臂16轉(zhuǎn)動(dòng)，即X軸伺服電機(jī)38的輸出軸帶動(dòng)X軸諧波減速器15的輸入端運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一機(jī)械臂16以及第一機(jī)械臂16上的部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0032]所述Y軸伺服電機(jī)35通過螺釘與第二機(jī)械臂25緊密固定連接，所述第二機(jī)械臂25通過第二螺釘14與Y軸諧波減速器18緊密固定連接，所述Y軸諧波減速器18通過第二螺釘14與第一機(jī)械臂16緊密固定連接；
[0033]所述作業(yè)主軸29通過深溝球軸承20和軸肩安裝在第二機(jī)械臂25和蓋子26之間，所述蓋子26通過螺釘與第二機(jī)械臂25緊密固定連接，所述R軸伺服電機(jī)34通過螺釘與第二機(jī)械臂25緊密固定連接，R軸伺服電機(jī)34與一級(jí)主動(dòng)帶輪19通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，所述一級(jí)主動(dòng)帶輪19與設(shè)置在R軸減速裝置一軸23上的一級(jí)從動(dòng)帶輪21通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置一軸23上的二級(jí)主動(dòng)帶輪31與設(shè)置在R軸減速裝置二軸32上的二級(jí)從動(dòng)帶輪22通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置二軸32上的三級(jí)主動(dòng)帶輪33與固連在作業(yè)主軸29上的三級(jí)從動(dòng)帶輪27通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸29和作業(yè)主軸29上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0034]即R軸傳動(dòng)裝置中各個(gè)帶輪通過基米螺釘與相對(duì)應(yīng)配合的軸連接，從而R軸伺服電機(jī)34帶動(dòng)一級(jí)主動(dòng)帶輪19轉(zhuǎn)動(dòng)，一級(jí)主動(dòng)帶輪19帶動(dòng)一級(jí)從動(dòng)帶輪21和二級(jí)主動(dòng)帶輪31轉(zhuǎn)動(dòng)，二級(jí)主動(dòng)帶輪31帶動(dòng)二級(jí)從動(dòng)帶輪22和三級(jí)主動(dòng)帶輪33轉(zhuǎn)動(dòng)，三級(jí)主動(dòng)帶輪33帶動(dòng)三級(jí)從動(dòng)帶輪27和作業(yè)主軸29沿R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0035]所述一級(jí)主動(dòng)帶輪19、一級(jí)從動(dòng)帶輪21、二級(jí)從動(dòng)帶輪22、二級(jí)主動(dòng)帶輪31、三級(jí)從動(dòng)帶輪27、三級(jí)主動(dòng)帶輪33均采用圓弧齒同步帶輪。
[0036]所述一級(jí)主動(dòng)帶輪19與一級(jí)從動(dòng)帶輪21的減速比為4:1,所述二級(jí)主動(dòng)帶輪31與二級(jí)從動(dòng)帶輪22的減速比為3:1，所述三級(jí)主動(dòng)帶輪33與三級(jí)從動(dòng)帶輪27的減速比為4:1。
[0037]參考圖1所示，底座6被固定設(shè)置于地板或臺(tái)面上，兩個(gè)光軸3的下部與底座通過軸肩而安裝在底座6上；絲桿9的下部通過絲桿的軸肩與裝有角接觸球軸承8的絲桿架7配合，絲桿架7通過螺釘與底座6緊密固定連接，絲桿9的上部通過絲桿的軸肩與裝有角接觸球軸承8的底座配合而安裝在底座6上。
[0038]所述兩個(gè)光軸3上分別安裝有滑動(dòng)襯套11，滑動(dòng)襯套11通過螺釘與升降座13連接在一起，絲桿9上安裝有絲桿螺帽10，絲桿螺帽10通過螺釘與升降座13連接在一起，這樣一來，升降座13、滑動(dòng)襯套11和絲桿螺帽10固定連接在一起。
[0039]本實(shí)用新型中的減速器采用的是X軸諧波減速器15和Y軸諧波減速器18，其包括連接于伺服電機(jī)軸的波發(fā)生器、固定在諧波減速器機(jī)體上的剛輪和連接于機(jī)械臂的柔輪，本實(shí)用新型中X軸諧波減速器15和Y軸諧波減速器18的減速比都是50:1。
[0040]X軸伺服電機(jī)38通過螺釘固定在第一機(jī)械臂16上，X軸諧波減速器15上部通過螺釘與第一機(jī)械臂16連接在一起，X軸諧波減速器15下部通過螺釘與升降座13連接在一起。所以X軸傳動(dòng)過程:x軸伺服電機(jī)軸帶動(dòng)波發(fā)生器旋轉(zhuǎn)，通過剛輪與柔輪的錯(cuò)齒運(yùn)動(dòng)，柔輪輸出帶動(dòng)第一機(jī)械臂16沿X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，Y軸傳動(dòng)與X軸傳動(dòng)類似。
[0041 ] 作業(yè)主軸29通過其軸肩與裝有深溝球軸承20的第二機(jī)械臂25配合，作業(yè)主軸29下端伸出第二機(jī)械臂25配合位置處一段距離，作業(yè)主軸29上端通過其軸肩與裝有深溝球軸承20的蓋子26配合，蓋子26通過螺釘與第二機(jī)械臂25緊密固定連接，為保證蓋子在第二機(jī)械臂25上的穩(wěn)定性，即在第二機(jī)械臂25上開一個(gè)凹槽，蓋子安裝在第二機(jī)械臂的凹槽中，因此作業(yè)主軸29被壓緊在第二機(jī)械臂25上，只能沿R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0042]R軸伺服電機(jī)34與第二機(jī)械臂25通過螺釘緊密固定連接，R軸伺服電機(jī)軸通過基米螺釘與一級(jí)主動(dòng)帶輪19連接在一起，其余各個(gè)帶輪通過基米螺釘
[0043]與相對(duì)應(yīng)配合的軸連接在一起，R軸傳動(dòng)過程:R軸伺服電機(jī)軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給一級(jí)主動(dòng)帶輪19，通過三級(jí)同步帶輪中的帶輪和皮帶，最終將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給作業(yè)主軸29。
[0044]本實(shí)用新型中的第一對(duì)帶輪的減速比為4:1，第二對(duì)帶輪的減速比為3:1，第三對(duì)帶輪的減速比為4:1，即三級(jí)同步帶輪的減速比為48:1。
[0045]參考圖2和4所示，第一機(jī)械臂16為長(zhǎng)圓形的板狀，在第一機(jī)械臂上表面的左側(cè)部分形成有底面的圓形凹部，用于與X軸伺服電機(jī)38的相連，在第一機(jī)械臂16下表面的左側(cè)部分形成有頂面的圓形凹部，用于與X軸諧波減速器15的相連，在第一機(jī)械臂16上表面的右側(cè)部分形成有底面的圓形凹部，用于與Y軸諧波減速器18的相連；第二機(jī)械臂25與第一機(jī)械臂16相比，為長(zhǎng)軸方向較長(zhǎng)的長(zhǎng)圓形的板狀，在第二機(jī)械臂25上表面形成有底面的長(zhǎng)圓形凹部，提供Y軸伺服電機(jī)35、R軸伺服電機(jī)34、各個(gè)帶輪和蓋子26的安裝空間，在第二機(jī)械臂25下表面的左側(cè)部分形成有頂面的圓形凹部，用于與Y軸諧波減速器18的相連，在第二機(jī)械臂25下表面的右側(cè)部分形成有頂面的凹部，提供一級(jí)主動(dòng)帶輪19和一級(jí)從動(dòng)帶輪21的安裝空間。
[0046]參考圖6所示，在本實(shí)用新型的四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人中，第二機(jī)械臂25的臂長(zhǎng)相對(duì)于第一機(jī)械臂16的臂長(zhǎng)長(zhǎng)一些，當(dāng)?shù)谝粰C(jī)械臂16的臂和第二機(jī)械臂25的臂伸長(zhǎng)呈一直線時(shí)，即為第一機(jī)械臂臂長(zhǎng)和第二機(jī)械臂臂長(zhǎng)之和，該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的回轉(zhuǎn)半徑最大；當(dāng)?shù)诙C(jī)械臂25的臂向第一機(jī)械臂16的臂長(zhǎng)方向靠攏呈一直線時(shí)，即為機(jī)械臂臂長(zhǎng)和第二機(jī)械臂25臂長(zhǎng)之差，該平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的回轉(zhuǎn)半徑最小。
[0047]對(duì)于小型、輕量對(duì)象的搬送，在機(jī)械手(夾持型機(jī)械手、托持型機(jī)械手和吸附型機(jī)械手)的作用下，作業(yè)對(duì)象將與作業(yè)主軸29 —起運(yùn)動(dòng)，通過程序控制的四自由度平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人將開始如下動(dòng)作:升降座13沿Z軸帶動(dòng)升降座上的部件在豎直平面內(nèi)上下移動(dòng)，第一機(jī)械臂16相對(duì)于升降座以X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在水平面上旋轉(zhuǎn)，第二機(jī)械臂25相對(duì)于第一機(jī)械臂以Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心在水平面上旋轉(zhuǎn)，作業(yè)主軸29以R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心旋轉(zhuǎn)，這樣機(jī)械手將帶動(dòng)作業(yè)對(duì)象通過程序控制運(yùn)動(dòng)到預(yù)先指定的位置，放下作業(yè)對(duì)象，重復(fù)下一次搬送。
[0048]本實(shí)用新型的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本實(shí)用新型所作的舉例，而并非是對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括:起支承和減震作用的底座(6);在絲桿(9)和光軸(3)的限位作用下沿Z軸方向上下運(yùn)動(dòng)的升降座(13);第一機(jī)械臂(16 )，其以與上述Z軸平行的X軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述升降座(13 )上；第二機(jī)械臂(25)，其以與上述X軸平行的Y軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第一機(jī)械臂(16 )上；作業(yè)主軸(29 )，其以與上述Y軸平行的R軸為轉(zhuǎn)動(dòng)中心能夠轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在上述第二機(jī)械臂(25 )上；蓋子(26 )，被安裝在第二機(jī)械臂(25 )上，支承作業(yè)主軸(29 )且具有供上述作業(yè)主軸貫穿的通孔； 所述絲桿(9)的運(yùn)動(dòng)副為其外部的螺紋以及與該螺紋相配合的絲桿螺帽(10)，所述絲桿螺帽(10)還與升降座(13)通過第一螺釘(12)緊密固定連接；Z軸伺服電機(jī)(2)通過螺釘安裝在Z軸電機(jī)架(4)上，其上的Z軸伺服電機(jī)軸通過基米螺釘與Z軸主動(dòng)帶輪(I)連接，Z軸從動(dòng)帶輪(5)通過基米螺釘與絲桿(9)連接,所述Z軸主動(dòng)帶輪(I)通過同步帶驅(qū)動(dòng)Z軸從動(dòng)帶輪(5)帶動(dòng)絲桿(9)轉(zhuǎn)動(dòng),從而帶動(dòng)升降座(13)上下運(yùn)動(dòng)； 所述絲桿(9)的下部與安裝在絲桿架(7)中的角接觸球軸承(8)配合，所述底座(6)上還安裝有光軸(3)，所述光軸(3)的運(yùn)動(dòng)副為其外部的圓柱面以及與該圓柱面相配合的滑動(dòng)襯套(11)，所述滑動(dòng)襯套(11)還與升降座(13)通過第一螺釘(12)緊密固定連接；所述X軸伺服電機(jī)(38)通過第二螺釘(14)與第一機(jī)械臂(16)緊密固定連接，所述第一機(jī)械臂(16)通過第二螺釘(14)與X軸諧波減速器(15)緊密固定連接，所述X軸諧波減速器(15)通過第二螺釘(14)與升降座(13)緊密固定連接，所述X軸伺服電機(jī)(38)的輸出軸帶動(dòng)X軸諧波減速器(15)的輸入端運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)第一機(jī)械臂(16)以及第一機(jī)械臂(16)上的部件一起轉(zhuǎn)動(dòng)； 所述Y軸伺服電機(jī)(35)通過螺釘與第二機(jī)械臂(25)緊密固定連接，所述第二機(jī)械臂(25)通過第二螺釘(14)與Y軸諧波減速器(18)緊密固定連接，所述Y軸諧波減速器(18)通過第二螺釘(14)與第一機(jī)械臂(16)緊密固定連接； 所述作業(yè)主軸(29)通過深溝球軸承(20)和軸肩安裝在第二機(jī)械臂(25)和蓋子(26)之間，所述蓋子(26)通過螺釘與第二機(jī)械臂(25)緊密固定連接，所述R軸伺服電機(jī)(34)通過螺釘與第二機(jī)械臂(25)緊密固定連接，R軸伺服電機(jī)(34)與一級(jí)主動(dòng)帶輪(19)通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，所述一級(jí)主動(dòng)帶輪(19)與設(shè)置在R軸減速裝置一軸(23)上的一級(jí)從動(dòng)帶輪(21)通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置一軸(23)上的二級(jí)主動(dòng)帶輪(31)與設(shè)置在R軸減速裝置二軸(32)上的二級(jí)從動(dòng)帶輪(22)通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，設(shè)置在R軸減速裝置二軸(32 )上的三級(jí)主動(dòng)帶輪(33 )與固連在作業(yè)主軸(29 )上的三級(jí)從動(dòng)帶輪(27 )通過同步帶驅(qū)動(dòng)連接，從而帶動(dòng)作業(yè)主軸(29)和作業(yè)主軸(29)上的部件沿R軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述一級(jí)主動(dòng)帶輪(19)、一級(jí)從動(dòng)帶輪(21)、二級(jí)從動(dòng)帶輪(22)、二級(jí)主動(dòng)帶輪(31)、三級(jí)從動(dòng)帶輪(27)、三級(jí)主動(dòng)帶輪(33)均采用圓弧齒同步帶輪。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種新型平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述一級(jí)主動(dòng)帶輪(19)與一級(jí)從動(dòng)帶輪(21)的減速比為4:1,所述二級(jí)主動(dòng)帶輪(31)與二級(jí)從動(dòng)帶輪(22)的減速比為3:1，所述三級(jí)主動(dòng)帶輪(33)與三級(jí)從動(dòng)帶輪(27)的減速比為4:1。
【文檔編號(hào)】B25J17/00GK203579682SQ201320775141
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月28日
【發(fā)明者】王念峰, 鄭超超, 劉景輝, 李志斌, 張憲民 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 深圳市新昂慧科技有限公司