一种三轴机器人及其手臂和使用方法技术

本发明专利技术公开了一种三轴机器人及其手臂和使用方法，属于机器人领域，其解决了现有装配及转移用机器人结构复杂、体积大、制造成本高的问题。本发明专利技术的手臂包括主架、伺服电机和设置在主架端部的升降臂，主架端部设置有滑槽，中部设置有转轮和拉升臂；升降臂设置在滑槽内；拉升臂的一端以及转轮的中心均通过销轴与主架连接；拉升臂以及转轮可以绕销轴相对主架旋转；转轮上设置有偏心柱；拉升臂端部设置有第一滑槽，中部设置有第二滑槽；偏心柱设置在第二滑槽内；升降臂上设置有第一凸起；第一凸起设置在第一滑槽内；所述的伺服电机与转轮中心的销轴固定连接。本发明专利技术能取代现有结构复杂的装配及转移用机器人实现提高生产效率、降低生产成本的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于机器人领域，具体地说，涉及一种三轴机器人及其手臂和使用方法。
技术介绍
目前市场上用于电子装配和生产线上食品快速转移的机器人大多是SCARA机器人以及蜘蛛手型机器人，他们可以完成快速转移物品，并精确定位。但这些机器人结构复杂，制作成本高，同一动作往往需要通过四轴甚至六轴机构完成。中国专利申请号201420515514.6，公开日2015年4月15日的专利文件，公开了一种SCARA型机械手臂，所述SCARA型机械手臂包括底座、动力部分和旋转部分，所述动力部分全部固定设置于所述底座中，所述动力部分能够带动所述旋转部分进行任意角度的旋转和任意方位的定位。该技术所述的SCARA型机械手臂采用多级同轴传动，把提供动力的零部件全部放置到固定底座，并且不直接参与所述SCARA型机械手臂的运动，因此不会消耗彼此的动力和惯量，在同等负载的条件下，能够达到节省能源、提高速度和加速度的效果，从而提高该技术所述的SCARA型机械手臂的工作效率，此外，该技术所述的SCARA型机械手臂能够通过各伺服电机独立控制各个机械臂的关节运动，使得所述SCARA型机械手臂的运动更为精准。中国专利申请号201320228197.5，公开日2013年11月13日的专利文件，公开了一种Scara机器人，包括第一旋转关节、第二旋转关节、旋转移动复合运动关节和花键丝杠，第一旋转关节和第二旋转关节相连接，第二旋转关节另一端连接旋转移动复合运动关节，所述旋转移动复合运动关节分为旋转关节和移动关节两部分，所述旋转关节通过第三伺服电机输出经过第三谐波减速器减速、同步带传动至滚珠花键内圈，所述第三谐波减速器增加深沟球轴承作为辅助支撑，该技术机器人通过在旋转移动复合运动关节内谐波减速器内增加深沟球轴承，有效地提高了机器人的运行刚度，结构紧凑，精度高。上述两份专利文件公开了两种不同结构的SCARA机器人，但两者的共同缺陷是结构复杂，采用丝杆丝杠控制机械臂动作对制作精度有极高要求，制作成本因此升高。
技术实现思路
1、要解决的问题针对现有装配及转移用机器人结构复杂、体积大、制造成本高的问题，本专利技术提供一种三轴机器人及其手臂和使用方法，其结构简单、紧凑，体积小，制造成本低，动作灵活、精准，能取代现有结构复杂的装配及转移用机器人实现提高生产效率、降低生产成本的效果。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种三轴机器人手臂，包括主架、伺服电机和设置在主架端部的升降臂，所述的主架端部设置有滑槽，中部设置有转轮和拉升臂；所述的升降臂设置在滑槽内；所述的拉升臂的一端以及转轮的中心均通过销轴与主架连接；拉升臂以及转轮可以绕销轴相对主架旋转；所述的转轮上设置有偏心柱；所述的拉升臂端部设置有第一滑槽，中部设置有第二滑槽；所述的偏心柱设置在第二滑槽内；所述的升降臂上设置有第一凸起；所述的第一凸起设置在第一滑槽内；所述的伺服电机与转轮中心的销轴固定连接。优选地，所述的拉升臂一端的销轴的轴线、转轮的中心线与主架表面相交形成的两个点的连线与所述的滑槽所在直线垂直。优选地，所述的主架端部设置有第三滑槽；所述的升降臂上设置有第二凸起；所述的第二凸起设置在第三滑槽内。优选地，所述的伺服电机与转轮中心的销轴之间还设置有减速器；所述的减速器一端与伺服电机连接，另一端与转轮中心的销轴连接。优选地，所述的第二滑槽的长度为K，所述的偏心柱直径为d，所述的转轮中心至偏心柱中心的距离为R，所述的第三滑槽的长度为L，其中K＝L＝2R+d。优选地，所述的拉升臂与转轮连接处设置有旋转基盘；所述的旋转基盘与转轮固定连接；所述的拉升臂与转轮之间连接用的销轴一端与转轮固定连接，另一端穿过拉升臂使拉升臂可以绕该销轴旋转。一种三轴机器人，包括手臂，所述的手臂为上述一种三轴机器人手臂。一种三轴机器人的使用方法，包括如下步骤：S1.在升降臂下端设置可以抓取待转移物品的装置；S2.启动伺服电机，使其带动转轮绕其中心的销轴旋转，设置在转轮上的偏心柱在第二滑槽内滑动，同时拉升臂绕其一端的销轴旋转，拉升臂另一端在第一凸起与第一滑槽的配合下带动升降臂在第三滑槽内垂直下降至最低点，停止伺服电机；S3.步骤S2中升降臂下降至最低点后启动步骤S1中设置在升降臂下端的抓取待转移物品的装置，抓取待转移物品；S4.启动伺服电机，转轮继续绕其中心的销轴旋转，偏心柱继续在第二滑槽内滑动，使拉升臂绕其一端的销轴旋转，拉升臂另一端在第一凸起与第一滑槽的配合下带动升降臂在第三滑槽内垂直上升，直至升降臂上升至最高点时停止伺服电机；S5.启动旋转台内电机，使连接臂带动手臂相对底座旋转，旋转至待转移物品目的点停止旋转台内电机；S6.启动伺服电机，转轮继续绕其中心的销轴旋转，偏心柱继续在第二滑槽内滑动，使拉升臂绕其一端的销轴旋转，拉升臂另一端在第一凸起与第一滑槽的配合下带动升降臂在第三滑槽内垂直下降至最低点，停止伺服电机；S7.步骤S6中升降臂下降至最低点后启动步骤S1中设置在升降臂下端的抓取待转移物品的装置，释放待转移物品。优选地，所述的步骤S2中伺服电机经减速机输出的转速为60rad/min。优选地，所述的步骤中伺服电机带动转轮绕其中心的销轴旋转1圈停止；所述的步骤S4中伺服电机带动转轮继续绕其中心的销轴旋转1圈停止；所述的步骤S6中伺服电机带动转轮继续绕其中心的销轴旋转1圈停止。3、有益效果相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：(1)本专利技术的机器人手臂结构小巧、简单，可以安装到不同机器人末端，灵活性高；采用在转轮上设置偏心柱带动拉伸臂及升降臂完成动作的结构，造价成本低；(2)本专利技术采用三坐标机器人的简单结构，能够完成四轴机器人的动作，在降低制作成本、简化机器人结构、提高机器人灵活性方面起到重要推动作用；(3)本专利技术拉升臂一端的销轴的轴线、转轮的中心线与主架表面相交形成的两个点的连线与所述的滑槽所在直线垂直具有可以达到最快速和最大活动范围的优点；(4)本专利技术设置第二凸起(长方形滑块)与第三滑槽相配合，与升降臂直接设置在第三滑槽内相比，当第二凸起磨损影响精度后可以根据需求进行更换，这比直接更换升降臂更加节省成本，操作也更加简单；(5)本专利技术设计K＝L＝2R+d，与随意设置尺寸相比，本结构能够更有利于控制速度，提高控制精确性，同时通过多重限位来提高精度；(6)本专利技术旋转基盘一方面起到使拉伸臂旋转点不低于偏心柱，另一方面还有使升降臂运动时不会因为偏差造成与转轮之间的运动干涉的优点；(7)本专利技术机器人的使用方法步骤简单，操作方便，能够通过一个伺服系统完成传统机器人多个伺服系统才能完成的动作，且其动作灵活，精度高；(8)本专利技术机器人动作快、效率高，能有效提高装配及转移生产线的生产效率。附图说明图1为本专利技术机器人手臂的正面立体结构图；图2为本专利技术机器人手臂的背面立体结构图；图3为本专利技术机器人手臂动作状态图一；图4为本专利技术机器人手臂动作状态图二；图5为本专利技术机器人手臂尺寸关系图；图6为本专利技术机器人主视图；图7为图6的俯视图。图中：1、主架；2、转轮；3、伺服电机；4、第一凸起；5、升降臂；6、第一滑槽；7、偏心柱；8、第二滑槽；9、拉升臂；10、旋转基盘；11、第三滑槽；12、第二凸起；13、底座；14、旋转台；15、连接臂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三轴机器人手臂，包括主架(1)、伺服电机(3)和设置在主架(1)端部的升降臂(5)，其特征在于：所述的主架(1)端部设置有滑槽，中部设置有转轮(2)和拉升臂(9)；所述的升降臂(5)设置在滑槽内；所述的拉升臂(9)的一端以及转轮(2)的中心均通过销轴与主架(1)连接；拉升臂(9)以及转轮(2)可以绕销轴相对主架(1)旋转；所述的转轮(2)上设置有偏心柱(7)；所述的拉升臂(9)端部设置有第一滑槽(6)，中部设置有第二滑槽(8)；所述的偏心柱(7)设置在第二滑槽(8)内；所述的升降臂(5)上设置有第一凸起(4)；所述的第一凸起(4)设置在第一滑槽(6)内；所述的伺服电机(3)与转轮(2)中心的销轴固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种三轴机器人手臂，包括主架(1)、伺服电机(3)和设置在主架(1)端部的升降臂(5)，其特征在于：所述的主架(1)端部设置有滑槽，中部设置有转轮(2)和拉升臂(9)；所述的升降臂(5)设置在滑槽内；所述的拉升臂(9)的一端以及转轮(2)的中心均通过销轴与主架(1)连接；拉升臂(9)以及转轮(2)可以绕销轴相对主架(1)旋转；所述的转轮(2)上设置有偏心柱(7)；所述的拉升臂(9)端部设置有第一滑槽(6)，中部设置有第二滑槽(8)；所述的偏心柱(7)设置在第二滑槽(8)内；所述的升降臂(5)上设置有第一凸起(4)；所述的第一凸起(4)设置在第一滑槽(6)内；所述的伺服电机(3)与转轮(2)中心的销轴固定连接。2.根据权利要求1所述的一种三轴机器人手臂，其特征在于：所述的拉升臂(9)一端的销轴的轴线、转轮(2)的中心线与主架(1)表面相交形成的两个点的连线与所述的滑槽所在直线垂直。3.根据权利要求2所述的一种三轴机器人手臂，其特征在于：所述的主架(1)端部设置有第三滑槽(11)；所述的升降臂(5)上设置有第二凸起(12)；所述的第二凸起(12)设置在第三滑槽(11)内。4.根据权利要求3所述的一种三轴机器人手臂，其特征在于：所述的伺服电机(3)与转轮(2)中心的销轴之间还设置有减速器；所述的减速器一端与伺服电机(3)连接，另一端与转轮(2)中心的销轴连接。5.根据权利要求3或4所述的一种三轴机器人手臂，其特征在于：所述的第二滑槽(8)的长度为K，所述的偏心柱(7)直径为d，所述的转轮(2)中心至偏心柱(7)中心的距离为R，所述的第三滑槽(11)的长度为L，其中K＝L＝2R+d。6.根据权利要求5所述的一种三轴机器人手臂，其特征在于：所述的拉升臂(9)与转轮(2)连接处设置有旋转基盘(10)；所述的旋转基盘(10)与转轮(2)固定连接；所述的拉升臂(9)与转轮(2)之间连接用的销轴一端与转轮(2)固定连接，另一端穿过拉升臂(9)使拉升臂(9)可以绕该销轴旋转。7.一种三轴机器人，包括手臂，...

【专利技术属性】
技术研发人员：高大宏，俞能超，吴德寒，
申请(专利权)人：马鞍山工蜂智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34