機器人前端臂的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種機器人前端臂，包括臂體、與肘部連接的減速機一、與末端執行部件連接的減速機二和運動桿件；所述臂體一端與減速機一連接，另一端通過運動桿件與減速機二連接；所述減速機一和減速機二為中空結構的減速機，末端執行部件的線管從減速機一的中空結構伸入減速機二的中空結構后，與末端執行部件連接。本發明機器人前端臂可解決末端執行部件的線管產生纏繞前端臂的問題，從而使得前端臂的運動空間不受限制，大大增大前端臂的運動自由度。本發明機器人前端臂體積小和靈活性高。
【專利說明】
機器人前端臂
技術領域
[0001]本發明涉及機器人技術領域，更具體地說，涉及一種機器人前端臂。
【背景技術】
[0002]工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人，其作為自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。機器人可以接受人類指揮，同時也可以按照預先編譯程序運行，在多個行業領域內廣泛運用著。
[0003]其中，機器人的前端臂相當于人的小臂，是工作的主要執行部件，其作用是用來支撐腕部和肘部，并帶動它們一起在空間運動，從而帶動手臂按一定軌跡運動。現有機器人末端執行部件的線管會從肘部延伸外置于前臂端，與安裝在腕部的末端執行部件連接，由于前端臂分別與肘部位置和腕部位置連接的減速機轉動軸線的問題，以及線管不在減速機旋轉中心的問題，導致前端臂工作轉動時，以及與腕部連接的末端執行部件工作轉動時，末端執行部件的線管會纏繞前端臂，從而限制前端臂的運動空間，減小前端臂的運動自由度。
[0004]同時，當與腕部連接的末端執行部件的運動軌跡是繞前端臂的中心軸擺動時，由于驅動擺動的減速機的輸入軸會與前端臂垂直設置，導致設置在前端臂內驅動擺動運動的電機也會沿前端臂的寬度方向設置，使得前端臂的寬度方向增大，從而造成前端臂體積過于龐大。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在于克服現有技術中的缺點與不足，提供一種機器人前端臂；該機器人前端臂可解決末端執行部件的線管產生纏繞前端臂的問題，從而使得前端臂的運動空間不受限制，大大增大前端臂的運動自由度。更進一步的目的在于，提供一種體積小和靈活性高的機器人前端臂。
[0006]為了達到上述目的，本發明通過下述技術方案予以實現:一種機器人前端臂，用于連接機器人的肘部和末端執行部件，并將末端執行部件的線管引伸至末端執行部件;其特征在于:包括臂體、與肘部連接的減速機一、與末端執行部件連接的減速機二和運動桿件；所述臂體一端與減速機一連接，另一端通過運動桿件與減速機二連接;所述減速機一和減速機二為中空結構的減速機，末端執行部件的線管從減速機一的中空結構伸入減速機二的中空結構后，與末端執行部件連接。
[0007]在上述方案中，末端執行部件的線管是穿過減速機一和減速機二的中空結構來實現與末端執行部件連接的，因此在機器人前端臂工作轉動時，減速機一和減速機二工作過程中，穿設在中空結構的末端執行部件的線管不受影響，也不會產生纏繞前端臂的現象，所以，該結構使得機器人前端臂可解決末端執行部件的線管產生纏繞前端臂的問題，從而使得前端臂的運動空間不受限制，大大增大前端臂的運動自由度。
[0008]所述減速機一的中心軸與減速機二的中心軸在同一軸線上。該設計使得末端執行部件的線管與前端臂臂體為平行狀態，進一步增大前端臂的運動自由度。
[0009]所述運動桿件繞臂體的中心軸擺動;所述臂體設置有容納腔體，容納腔體內設置有用于驅動運動桿件擺動的驅動機構；
[0010]所述驅動機構包括傳動裝置和與運動桿連接的減速機三;所述傳動裝置的輸出端通過皮帶一與減速機三的輸入軸連接，實現傳動裝置與減速機三傳動連接。
[0011]所述傳動裝置包括底座、設置在底座上的電機、通過轉軸一與電機連接的皮帶輪一、過渡機構、與減速機三傳動連接的輸出機構和皮帶二 ；
[0012]所述電機沿臂體長度方向設置;所述過渡機構位于皮帶輪一上方，并沿臂體寬度方向設置;所述輸出機構設置有皮帶輪二，輸出機構設置在底座上并位于電機的后部，并沿臂體高度方向設置;所述皮帶輪一通過皮帶二與皮帶輪二連接，所述過渡機構承托皮帶二，實現將電機的動力傳動作為輸出機構的動力。
[0013]在機器人結構中，與腕部連接的末端執行部件的運動軌跡是繞前端臂的中心軸擺動時，由于運動桿件的傳動裝置減速機三的輸入軸會與前端臂垂直設置，導致設置在前端臂內驅動運動桿件擺動的電機也會沿前端臂的寬度方向設置，使得前端臂的寬度方向增大，從而造成前端臂體積過于龐大。在上述方案中，電機是沿臂體長度方向設置的，由于與皮帶輪一連接的電機、過渡機構和設置有皮帶輪二的輸出機構在空間上兩兩相互垂直，而且，通過過渡機構承托皮帶輪一與皮帶輪二連接的皮帶二，使得本發明的傳動裝置可將電機的動力90°轉向傳動作為輸出機構的動力，便于輸出機構驅動與前端臂臂體垂直的減速機三的輸入軸轉動，從而不僅可實現末端執行部件通過減速機三繞前端臂中心軸擺動，而且可大大縮小前端臂的體積。
[0014]所述過渡機構包括設置在底座上的基座一、沿臂體寬度方向架設在基座一上的轉軸二、過渡輪一和過渡輪二;所述過渡輪一和過渡輪二均可轉動地設置在轉軸二上;皮帶輪一位于過渡輪一與過渡輪二相對處的下方。該設計使得皮帶輪一上傳輸方向相反的皮帶二均勻承托在過渡輪一與過渡輪二上，提高動力的傳動效果。
[0015]所述皮帶輪一上傳輸方向相反的皮帶二以扭曲的方式分別承托在過渡輪一和過渡輪二上；
[0016]所述過渡機構承托皮帶二，實現將電機的動力傳動作為輸出機構的動力是指:所述過渡輪一和過渡輪二分別承托相反傳輸方向的皮帶二，工作時，過渡輪一和過渡輪二相互反向運動，實現將電機的動力通過皮帶輪一傳動到皮帶輪二，作為輸出機構的動力。由于動力是從臂體長度方向傳動到臂體高度方向，因此皮帶二需以扭曲的形式托在過渡輪一和過渡輪二上才可實現動力的轉向傳動。本發明的過渡機構為無動力機構，不僅可作為皮帶二的承托部件，也可作為皮帶二傳動的中間部件。傳輸方向相反的皮帶二分別承托在過渡輪一和過渡輪二上，使得過渡輪一和過渡輪二相互反向轉動，從而使得將電機的動力90°轉向傳動作為輸出機構的動力。
[0017]所述輸出機構包括設置在底座上的基座二、位于電機后部并沿臂體高度方向設置的轉軸三、皮帶輪二和用于與減速機三傳動連接的輸出輪;所述皮帶輪二可轉動地設置在轉軸三上;所述輸出輪可轉動地設置在轉軸三上，與皮帶輪二同軸連接。本發明的輸出輪可通過皮帶一與減速機三的輸入軸連接，來達到將電機的動力傳動至減速機三的效果，從而實現末端執行部件通過減速機三繞前端臂的中心軸擺動。
[0018]所述基座二與底座可調節連接;所述底座設置有固定孔;所述基座二沿其寬度方向開設有至少一條通槽，用于提供基座二的固定空間；
[0019]通槽開設的位置與固定孔的位置保持相對，并通過固定件穿過通槽與固定孔連接，實現基座二與底座可調節連接。
[0020]本發明的基座二與底座可調節連接則可根據實際情況調節基座二與基座一的距離，從而調節皮帶二的松緊度，以保證動力的傳動質量和精度。若皮帶二太緊容易導致斷裂，若皮帶二太松則傳動精度無法達到，并容易磨損也會容易斷裂，因此可通過調節基座二與基座一的距離來調節皮帶二的松緊度。
[0021]所述皮帶輪一的直徑(1<皮帶輪二的直徑D。由于皮帶輪一與皮帶輪二通過皮帶二連接，因此，該設計在電機的動力傳送到輸出機構時可達到減速的效果，從而可改善輸出扭矩力和負載力。
[0022 ]所述輸出輪的直徑h <減速機三的輸入軸的軸徑H。由于輸出輪與減速機三的輸入軸通過皮帶一連接，因此，該設計在輸出機構的動力傳送到減速機三時可達到減速的效果，從而進一步改善輸出扭矩力和負載力。本發明的動力依次從電機、輸出機構和減速機三傳送過程中，不僅可實現動力90°轉向傳動，而且該過程有二次減速的作用來帶動減速機三工作，因此改前端臂具有可改善輸出扭矩力和負載力的功能。
[0023]與現有技術相比，本發明具有如下優點與有益效果:
[0024]1、本發明機器人前端臂可解決末端執行部件的線管產生纏繞前端臂的問題，從而使得前端臂的運動空間不受限制，大大增大前端臂的運動自由度。
[0025]2、本發明機器人前端臂體積小和靈活性高。
[0026]3、本發明機器人前端臂具有改善輸出扭矩力和負載力的功能。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發明機器人前端臂示意圖一(運動桿件為未擺動狀態)；
[0028]圖2是本發明機器人前端臂示意圖二(運動桿件為擺動狀態)；
[0029]圖3是本發明機器人前端臂內部示意圖；
[0030]圖4是本發明機器人前端臂截面示意圖；
[0031 ]圖5是本發明機器人前端臂中傳動裝置的結構示意圖；
[0032]其中，I為底座、2為電機、3為皮帶輪一、4為皮帶二、5為皮帶輪二、6為基座一、7為轉軸二、8為過渡輪一、9為過渡輪二、10為基座二、11為輸出輪、12為皮帶一、13為通槽、15為臂體、16為減速機三、17為減速機一、18為減速機二、19為線管、20為運動桿件、21為輸入軸。
【具體實施方式】
[0033]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的描述。
[0034]實施例
[0035]如圖1至5所示，本發明機器人前端臂，是用于連接機器人的肘部和末端執行部件，并將末端執行部件的線管19引伸至末端執行部件。該前端臂包括臂體15、與肘部連接的減速機一17、與末端執行部件連接的減速機二18和運動桿件20，其中，臂體15—端與減速機一17連接，另一端通過運動桿件20與減速機二 18連接。減速機一 17和減速機二 18為中空結構的減速機，末端執行部件的線管19從減速機一 17的中空結構伸入減速機二 18的中空結構后，與末端執彳T部件連接。
[0036]更具體地說，減速機一17的中心軸與減速機二 18的中心軸在同一軸線上，即減速機二 18的圓心以減速機一 17的圓心為基準，同軸度或同心度達到0.002毫米。
[0037]本發明的運動桿件20繞臂體15的中心軸擺動，臂體15設置有容納腔體，容納腔體內設置有用于驅動運動桿20擺動的驅動機構。該驅動機構包括傳動裝置和與運動桿件20連接的減速機三16，其中，傳動裝置的輸出端通過皮帶一 12與減速機三16的輸入軸21連接，實現傳動裝置與減速機三15傳動連接。
[0038]本發明傳動裝置包括設置在臂體15內的底座1、設置在底座I上的電機2、通過轉軸一與電機2連接的皮帶輪一 3、過渡機構、與減速機三16傳動連接的輸出機構和皮帶二 4。其中，電機2沿臂體15長度方向設置;過渡機構位于皮帶輪一3上方，并沿臂體15寬度方向設置;而輸出機構設置有皮帶輪二 5，輸出機構設置在底座I上并位于電機2的后部，并沿臂體15高度方向設置。本發明皮帶輪一 3通過皮帶二 4與皮帶輪二 5連接，過渡機構承托皮帶二 4，實現將電機2的動力傳動作為輸出機構的動力。
[0039]本發明的過渡機構包括設置在底座I上的基座一6、沿臂體15寬度方向架設在基座一 6上的轉軸二 7、過渡輪一 8和過渡輪二 9，該過渡輪一 8和過渡輪二 9均通過軸承可轉動地設置在轉軸二 7上。而皮帶輪一 3位于過渡輪一 8與過渡輪二 9相對處的下方，皮帶輪一 3上傳輸方向相反的皮帶二 4以扭曲的方式分別承托在過渡輪一 8和過渡輪二 9上。具體地說，過渡輪一 8和過渡輪二 9分別承托相反傳輸方向的皮帶二 4，工作時，過渡輪一 8和過渡輪二 9相互反向運動，實現將電機2的動力通過皮帶輪一 3傳動到皮帶輪二 5，作為輸出機構的動力。
[0040]本發明輸出機構包括設置在底座I上的基座二10、位于電機2后部并沿臂體15高度方向設置的轉軸三、皮帶輪二5和用于與減速機三16傳動連接的輸出輪11，其中，皮帶輪二5可轉動地設置在轉軸三上，輸出輪11可轉動地設置在轉軸三上，與皮帶輪二 5同軸連接。本發明可的輸出輪11可通過皮帶一 12與減速機三16的輸入軸21連接，來達到將電機2的動力傳動至減速機三16的效果，從而實現末端執行部件通過減速機三16繞臂體15的中心軸擺動。
[0041]本發明的基座二10與底座I可調節連接，具體結構為:底座I設置有固定孔，基座二10沿其寬度方向開設有至少一條通槽13，用于提供基座二 10的固定空間。基座二 10與底座I可調節連接是指:通槽13開設的位置與固定孔的位置保持相對，并通過固定件(未圖示)穿過通槽13與固定孔連接，實現基座二 10與底座I可調節連接。本發明的基座二 10與底座I可調節連接則可根據實際情況調節基座二 10與基座一 6的距離，從而調節皮帶二 4的松緊度，以保證動力的傳動質量和精度。
[0042]本發明的皮帶輪一3的直徑d<皮帶輪二5的直徑D，輸出輪11的直徑h <減速機三16的輸入軸21的軸徑H ο本發明的動力依次從電機2、輸出機構和減速機三16傳送過程中，不僅可實現動力90°轉向傳動，而且該過程有二次減速的作用來帶動減速機三16工作，因此改前端臂具有可改善輸出扭矩力和負載力的功能。
[0043]上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種機器人前端臂，用于連接機器人的肘部和末端執行部件，并將末端執行部件的線管引伸至末端執行部件;其特征在于:包括臂體、與肘部連接的減速機一、與末端執行部件連接的減速機二和運動桿件;所述臂體一端與減速機一連接，另一端通過運動桿件與減速機二連接;所述減速機一和減速機二為中空結構的減速機，末端執行部件的線管從減速機一的中空結構伸入減速機二的中空結構后，與末端執行部件連接。2.根據權利要求1所述的機器人前端臂，其特征在于:所述減速機一的中心軸與減速機二的中心軸在同一軸線上。3.根據權利要求1所述的機器人前端臂，其特征在于:所述運動桿件繞臂體的中心軸擺動;所述臂體設置有容納腔體，容納腔體內設置有用于驅動運動桿擺動的驅動機構； 所述驅動機構包括傳動裝置和與運動桿件連接的減速機三;所述傳動裝置的輸出端通過皮帶一與減速機三的輸入軸連接，實現傳動裝置與減速機三傳動連接。4.根據權利要求3所述的機器人前端臂，其特征在于:所述傳動裝置包括底座、設置在底座上的電機、通過轉軸一與電機連接的皮帶輪一、過渡機構、與減速機三傳動連接的輸出機構和皮帶二； 所述電機沿臂體長度方向設置;所述過渡機構位于皮帶輪一上方，并沿臂體寬度方向設置;所述輸出機構設置有皮帶輪二，輸出機構設置在底座上并位于電機的后部，并沿臂體高度方向設置;所述皮帶輪一通過皮帶二與皮帶輪二連接，所述過渡機構承托皮帶二，實現將電機的動力傳動作為輸出機構的動力。5.根據權利要求4所述的機器人前端臂，其特征在于:所述過渡機構包括設置在底座上的基座一、沿臂體寬度方向架設在基座一上的轉軸二、過渡輪一和過渡輪二;所述過渡輪一和過渡輪二均可轉動地設置在轉軸二上；皮帶輪一位于過渡輪一與過渡輪二相對處的下方。6.根據權利要求5所述的機器人前端臂，其特征在于:所述皮帶輪一上傳輸方向相反的皮帶二以扭曲的方式分別承托在過渡輪一和過渡輪二上； 所述過渡機構承托皮帶二，實現將電機的動力傳動作為輸出機構的動力是指:所述過渡輪一和過渡輪二分別承托相反傳輸方向的皮帶二，工作時，過渡輪一和過渡輪二相互反向運動，實現將電機的動力通過皮帶輪一傳動到皮帶輪二，作為輸出機構的動力。7.根據權利要求4所述的機器人前端臂，其特征在于:所述輸出機構包括設置在底座上的基座二、位于電機后部并沿臂體高度方向設置的轉軸三、皮帶輪二和用于與減速機三傳動連接的輸出輪;所述皮帶輪二可轉動地設置在轉軸三上;所述輸出輪可轉動地設置在轉軸三上，與皮帶輪二同軸連接。8.根據權利要求7所述的機器人前端臂，其特征在于:所述基座二與底座可調節連接；所述底座設置有固定孔;所述基座二沿其寬度方向開設有至少一條通槽，用于提供基座二的固定空間； 通槽開設的位置與固定孔的位置保持相對，并通過固定件穿過通槽與固定孔連接，實現基座二與底座可調節連接。9.根據權利要求4所述的機器人前端臂，其特征在于:所述皮帶輪一的直徑d<皮帶輪二的直徑D。10.根據權利要求7所述的機器人前端臂，其特征在于:所述輸出輪的直徑1!<減速機三 的輸入軸的軸徑H。
【文檔編號】B25J9/12GK106078719SQ201610613936
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月28日 公開號201610613936.0, CN 106078719 A, CN 106078719A, CN 201610613936, CN-A-106078719, CN106078719 A, CN106078719A, CN201610613936, CN201610613936.0
【發明人】盧新建, 黃志 , 陳飛龍
【申請人】佛山市三水區諾爾貝機器人研究院有限公司