基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人，涉及机器人领域。包括两个SCARA机械臂、腰关节机构；所述腰关节的动子的两侧各连接有一个SCARA机械臂；所述SCARA机械臂包括前臂、中臂、末臂、前臂传动机构、中臂传动机构、末臂传动机构；所述前臂、中臂、末臂从前到后依次设置；所述前臂传动机构为一级传动机构，其电机的输出轴通过一组同步带轮连接所述前臂的转轴；所述中臂传动机构为二级传动机构，其电机的输出轴经过两组同步带轮的依次传递连接所述中臂的转轴；所述末臂传动机构为三级传动机构，其电机的输出轴经过三组同步带轮的依次传递连接所述末臂。本发明专利技术的优点在于：能够使机械臂是旋转角度不受限制并且减小机械臂的体积。

Humanoid Two-arm Cooperative Robot Based on Synchronized Belt Wheel Drive

The invention discloses a humanoid dual-arm cooperative robot based on synchronous pulley transmission, which relates to the field of robots. The SCARA manipulator comprises two SCARA manipulators and a waist joint mechanism; each side of the lumbar joint's mover is connected with a SCARA manipulator; the SCARA manipulator comprises a forearm, a middle arm, a terminal arm, a forearm transmission mechanism, a middle arm transmission mechanism and a terminal arm transmission mechanism; the forearm, a middle arm and a terminal arm are arranged from front to rear in turn; the forearm transmission mechanism is a first-order transmission mechanism, and the motor of the forearm transmission mechanism is composed of a primary transmission mechanism. The output shaft is connected with the rotating shaft of the forearm through a set of synchronous pulleys; the middle arm transmission mechanism is a two-stage transmission mechanism, and the output shaft of the motor is connected with the rotating shaft of the middle arm through two sets of synchronous pulleys in turn; the end arm transmission mechanism is a three-stage transmission mechanism, and the output shaft of the motor is connected with the end arm through three sets of synchronous pulleys in turn. The advantages of the present invention are that the rotation angle of the manipulator is not limited and the volume of the manipulator is reduced.

【技术实现步骤摘要】
基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人
本专利技术涉及机器人领域，尤其涉及一种基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人。
技术介绍
平面关节型SCARA机器人，拥有三个旋转自由度和一个垂直方向的自由度，可在水平面内快速定位完成指定作业，特别适合装配印刷电路板和电子零部件、搬动和取放集成电路板等工作，被广泛应用于塑料工业、汽车工业、电子产品工业、药品工业和食品工业等领域。传统的SCARA机器人采用直驱方式进行传动，具有价格低的特点，但是电机位于每个关节内，电缆走线使得关节旋转角度受限；末臂在垂直空间上体积较大，无法适用于工作空间较小的场合；直驱传动方式使得机器人末端振动较大，无法满足有高精度定位要求的场合，如晶圆上下料。而面向晶圆上下料等场合的SCARA机器人具有扁平结构、高性能等优点，但是其结构依赖于价格昂贵的力矩电机和谐波减速机。双臂机器人是未来机器人的发展潮流，提出具有双臂、高性能、薄臂和低成本的SCARA机器人技术方案，对于智能制造技术发展具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种能够具有双臂并且使机械臂的旋转角度不受限制、减小机械臂的体积的基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人。本专利技术是通过以下技术方案解决上述技术问题的：基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人，包括两个SCARA机械臂(1)、腰关节机构(11)；所述腰关节机构(11)包括腰关节动子板(11a)、腰关节输出轴(11b)、腰关节电机(11g)，所述腰关节电机(11g)通过腰关节输出轴(11b)带动所述腰关节动子板(11a)旋转，所述腰关节动子板(11a)的两侧各连接有一个SCARA机械臂(1)；所述SCARA机械臂(1)包括前臂(4)、中臂(5)、末臂(6)、前臂传动机构(7)、中臂传动机构(8)、末臂传动机构(9)、臂座(10)；所述前臂(4)、中臂(5)、末臂(6)从前到后依次设置；所述前臂传动机构(7)为一级传动机构，其电机的输出轴通过一组同步带轮连接所述前臂(4)的转轴，带动所述前臂(4)旋转；所述中臂传动机构(8)为二级传动机构，其电机的输出轴经过两组同步带轮的依次传递连接所述中臂(5)的转轴，带动所述中臂(5)旋转；所述末臂传动机构(9)为三级传动机构，其电机的输出轴经过三组同步带轮的依次传递连接所述末臂(6)，带动所述末臂(6)旋转；所述前臂传动机构(7)、中臂传动机构(8)、末臂传动机构(9)的电机分别与所述臂座(10)固定连接。双臂机器人可协同作业，灵活性高、适用性广，通过带轮和同步带实现多级传动，同步带具有一定的减振作用，机械臂末端振动小；机械臂的电机均位于机械臂的外部，电缆总线容易，使机械臂的旋转角度不受限制；传动机构占用空间小，减小了机械臂的体积，机械臂呈扁平、薄臂结构，可在垂直空间受限场合工作；传动机构可由廉价的标准件组成，且电机维护容易，降低了成本。作为优化的技术方案，所述前臂传动机构(7)包括前臂电机(7a)、前臂带轮组(7b)、前臂同步带(7c)、前臂转轴(7d)、前臂轴承(7e)；所述前臂带轮组(7b)包括两个带轮，所述前臂同步带(7c)绕在两个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述前臂电机(7a)的输出轴安装在所述前臂带轮组(7b)的其中一个带轮的内圈；所述前臂转轴(7d)的一端安装在所述前臂带轮组(7b)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述前臂轴承(7e)的内圈，另一端设有连接结构；所述中臂传动机构(8)包括中臂电机(8a)、中臂第一带轮组(8b)、中臂第一同步带(8c)、中臂第一转轴(8d)、中臂第一轴承(8e)、中臂第二带轮组(8f)、中臂第二同步带(8g)、中臂第二转轴(8h)、中臂第二轴承(8i)；所述中臂第一轴承(8e)共两个；中臂第一带轮组(8b)包括两个带轮，其中一个带轮安装在其中一个中臂第一轴承(8e)的内圈，所述中臂第一同步带(8c)绕在所述中臂第一轴承(8e)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述中臂第二带轮组(8f)包括两个带轮，其中一个带轮安装在另一个中臂第一轴承(8e)的内圈，所述中臂第二同步带(8g)绕在所述中臂第一轴承(8e)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述中臂第一转轴(8d)的两端分别安装在所述中臂第一带轮组(8b)、中臂第二带轮组(8f)的安装在所述中臂第一轴承(8e)内的带轮的内圈；所述中臂电机(8a)的输出轴安装在所述中臂第一带轮组(8b)的另一个带轮的内圈；所述中臂第二转轴(8h)的一端安装在所述中臂第二带轮组(8f)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述中臂第二轴承(8i)的内圈，另一端设有连接结构；所述末臂传动机构(9)包括末臂电机(9a)、末臂第一带轮组(9b)、末臂第一同步带(9c)、末臂第一转轴(9d)、末臂第一轴承(9e)、末臂第二带轮组(9f)、末臂第二同步带(9g)、末臂第二轴承(9h)、末臂第二转轴(9i)、末臂第三带轮组(9j)、末臂第三同步带(9k)、末臂第三转轴(9m)、末臂第三轴承(9n)；所述末臂第一带轮组(9b)包括两个带轮，所述末臂第一同步带(9c)绕在两个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述末臂电机(9a)的输出轴安装在所述末臂第一带轮组(9b)的其中一个带轮的内圈；末所述臂第二轴承(9h)共两个；所述末臂第二带轮组(9f)包括两个带轮，其中一个带轮安装在其中一个末臂第二轴承(9h)的内圈，所述末臂第二同步带(9g)绕在所述末臂第二轴承(9h)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述末臂第三带轮组(9j)包括两个带轮，其中一个带轮安装在另一个末臂第二轴承(9h)的内圈，所述末臂第三同步带(9k)绕在所述末臂第二轴承(9h)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述末臂第二转轴(9i)的两端分别安装在所述末臂第二带轮组(9f)、末臂第三带轮组(9j)的安装在所述末臂第二轴承(9h)内的带轮的内圈；所述末臂第一转轴(9d)的一端安装在所述末臂第一带轮组(9b)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述末臂第一轴承(9e)的内圈，另一端安装在所述末臂第二带轮组(9f)的另一个带轮的内圈；所述末臂第三转轴(9m)的一端安装在所述末臂第三带轮组(9j)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述末臂第三轴承(9n)的内圈，另一端设有连接结构。结构合理，可以减小机械臂的体积。作为优化的技术方案，所述中臂第一转轴(8d)、末臂第二转轴(9i)为实心轴，所述前臂转轴(7d)、中臂第二转轴(8h)、末臂第一转轴(9d)为空心轴，所述中臂第一转轴(8d)、末臂第一转轴(9d)、前臂转轴(7d)从内到外依次同轴设置，所述末臂第二转轴(9i)设在所述中臂第二转轴(8h)内与其同轴设置。空心和实心转轴同轴设置，进一步减小机械臂的体积。作为优化的技术方案，所述末臂第一轴承(9e)采用多组深沟球轴承，所述末臂第一轴承(9e)的外圈连接所述前臂转轴(7d)的内壁。作为优化的技术方案，所述SCARA机械臂(1)还包括臂座(10)，所述臂座(10)包括下安装板和上安装板；所述前臂电机(7a)、中臂电机(8a)、末臂电机(9a)分别与所述臂座(10)的下安装板固定连接；所述前臂转轴(7d)端部的连接结构与所述前臂(4)的下板前端固定连接，所述前臂轴承(7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人，其特征在于：包括两个SCARA机械臂(1)、腰关节机构(11)；所述腰关节机构(11)包括腰关节动子板(11a)、腰关节输出轴(11b)、腰关节电机(11g)，所述腰关节电机(11g)通过腰关节输出轴(11b)带动所述腰关节动子板(11a)旋转，所述腰关节动子板(11a)的两侧各连接有一个SCARA机械臂(1)；所述SCARA机械臂(1)包括前臂(4)、中臂(5)、末臂(6)、前臂传动机构(7)、中臂传动机构(8)、末臂传动机构(9)；所述前臂(4)、中臂(5)、末臂(6)从前到后依次设置；所述前臂传动机构(7)为一级传动机构，其电机的输出轴通过一组同步带轮连接所述前臂(4)的转轴，带动所述前臂(4)旋转；所述中臂传动机构(8)为二级传动机构，其电机的输出轴经过两组同步带轮的依次传递连接所述中臂(5)的转轴，带动所述中臂(5)旋转；所述末臂传动机构(9)为三级传动机构，其电机的输出轴经过三组同步带轮的依次传递连接所述末臂(6)，带动所述末臂(6)旋转。

【技术特征摘要】
1.一种基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人，其特征在于：包括两个SCARA机械臂(1)、腰关节机构(11)；所述腰关节机构(11)包括腰关节动子板(11a)、腰关节输出轴(11b)、腰关节电机(11g)，所述腰关节电机(11g)通过腰关节输出轴(11b)带动所述腰关节动子板(11a)旋转，所述腰关节动子板(11a)的两侧各连接有一个SCARA机械臂(1)；所述SCARA机械臂(1)包括前臂(4)、中臂(5)、末臂(6)、前臂传动机构(7)、中臂传动机构(8)、末臂传动机构(9)；所述前臂(4)、中臂(5)、末臂(6)从前到后依次设置；所述前臂传动机构(7)为一级传动机构，其电机的输出轴通过一组同步带轮连接所述前臂(4)的转轴，带动所述前臂(4)旋转；所述中臂传动机构(8)为二级传动机构，其电机的输出轴经过两组同步带轮的依次传递连接所述中臂(5)的转轴，带动所述中臂(5)旋转；所述末臂传动机构(9)为三级传动机构，其电机的输出轴经过三组同步带轮的依次传递连接所述末臂(6)，带动所述末臂(6)旋转。2.如权利要求1所述的基于同步带轮传动的仿人双臂协作机器人，其特征在于：所述前臂传动机构(7)包括前臂电机(7a)、前臂带轮组(7b)、前臂同步带(7c)、前臂转轴(7d)、前臂轴承(7e)；所述前臂带轮组(7b)包括两个带轮，所述前臂同步带(7c)绕在两个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述前臂电机(7a)的输出轴安装在所述前臂带轮组(7b)的其中一个带轮的内圈；所述前臂转轴(7d)的一端安装在所述前臂带轮组(7b)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述前臂轴承(7e)的内圈，另一端设有连接结构；所述中臂传动机构(8)包括中臂电机(8a)、中臂第一带轮组(8b)、中臂第一同步带(8c)、中臂第一转轴(8d)、中臂第一轴承(8e)、中臂第二带轮组(8f)、中臂第二同步带(8g)、中臂第二转轴(8h)、中臂第二轴承(8i)；所述中臂第一轴承(8e)共两个；中臂第一带轮组(8b)包括两个带轮，其中一个带轮安装在其中一个中臂第一轴承(8e)的内圈，所述中臂第一同步带(8c)绕在所述中臂第一轴承(8e)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述中臂第二带轮组(8f)包括两个带轮，其中一个带轮安装在另一个中臂第一轴承(8e)的内圈，所述中臂第二同步带(8g)绕在所述中臂第一轴承(8e)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述中臂第一转轴(8d)的两端分别安装在所述中臂第一带轮组(8b)、中臂第二带轮组(8f)的安装在所述中臂第一轴承(8e)内的带轮的内圈；所述中臂电机(8a)的输出轴安装在所述中臂第一带轮组(8b)的另一个带轮的内圈；所述中臂第二转轴(8h)的一端安装在所述中臂第二带轮组(8f)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述中臂第二轴承(8i)的内圈，另一端设有连接结构；所述末臂传动机构(9)包括末臂电机(9a)、末臂第一带轮组(9b)、末臂第一同步带(9c)、末臂第一转轴(9d)、末臂第一轴承(9e)、末臂第二带轮组(9f)、末臂第二同步带(9g)、末臂第二轴承(9h)、末臂第二转轴(9i)、末臂第三带轮组(9j)、末臂第三同步带(9k)、末臂第三转轴(9m)、末臂第三轴承(9n)；所述末臂第一带轮组(9b)包括两个带轮，所述末臂第一同步带(9c)绕在两个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述末臂电机(9a)的输出轴安装在所述末臂第一带轮组(9b)的其中一个带轮的内圈；末所述臂第二轴承(9h)共两个；所述末臂第二带轮组(9f)包括两个带轮，其中一个带轮安装在其中一个末臂第二轴承(9h)的内圈，所述末臂第二同步带(9g)绕在所述末臂第二轴承(9h)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述末臂第三带轮组(9j)包括两个带轮，其中一个带轮安装在另一个末臂第二轴承(9h)的内圈，所述末臂第三同步带(9k)绕在所述末臂第二轴承(9h)与另一个带轮之外将两个带轮连接在一起；所述末臂第二转轴(9i)的两端分别安装在所述末臂第二带轮组(9f)、末臂第三带轮组(9j)的安装在所述末臂第二轴承(9h)内的带轮的内圈；所述末臂第一转轴(9d)的一端安装在所述末臂第一带轮组(9b)的另一个带轮的内圈，中部安装在所述末臂第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：何张强，胡祥涛，张腊梅，李旺，徐非骏，吴后平，时宇航，程五四，李赞澄，赵晖，陈帝江，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第三十八研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34