涉及轻量级工业桌面机械臂技术领域，本申请提供了一种转台结构、驱动组件、轻量级工业桌面机械臂以及机器人，转台结构包括大臂驱动电机、大臂减速器、小臂驱动电机以及小臂减速器，大臂驱动电机传动连接有大臂同步带轮组件，小臂驱动电机传动连接小臂减速器，大臂同步带轮组件传动连接大臂减速器，大臂减速器用于驱动桌面机械臂的大臂，小臂减速器传动连接有小臂同步带轮组件，小臂同步带轮组件传动连接有小臂二级同步带轮组件，小臂二级同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的小臂，大臂同步带轮组件、小臂同步带轮组件及小臂二级同步带轮组件的减速比大于1，以解决现有轻量级工业桌面机械臂负载能力不足的问题，能让桌面机械臂获得更优的性能。得更优的性能。得更优的性能。
【技术实现步骤摘要】
转台结构、驱动组件、轻量级工业桌面机械臂及机器人
[0001]本申请涉及轻量级工业桌面机械臂
，尤其涉及一种轻量级工业桌面机械臂的转转台结构、驱动组件、桌面机械臂以及机器人。
技术介绍
[0002]1954年美国戴沃尔最早提出了工业机械臂的概念，工业机械臂要点是借助伺服技术控制机械臂的关节，利用人手对机械臂进行动作示教，机械臂能实现动作的记录和再现。这些工业机械臂主要由类似人的手和臂组成，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、等工业领域。
[0003]如CN204235546U所公开的一种工业型多关节机械臂，见图1所示，作为一种比较传统的工业机械臂，其在底座上配置有在转台上的大臂A1与小臂A2，由于关节轴数较多，通常为6至7轴，即需要6至7套电机及减速器、刹车、编码器等组件，虽然负载能力高，驱动控制精度高，但是存在体积大且制造成本高等问题。
[0004]基于上述工业机械臂存在的问题，发展出一种如JP2002021807所公开的采用平行四边形组合臂架的四轴工业机械臂，见图2所示，公开的工业级机械臂主要是在固定台B1上可转动连接有转台B2，转台B2上配置有动力同时枢接有大臂B3，大臂B3的末端枢接有小臂B4，小臂B4末端为机械手B5，且明确指出其用于工业方向上的搬运，从附图结构看，其仍旧是电机+减速器直连的简单方案。这种工业机械臂一般用于不追求控制精度且用于平面
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平面的码垛搬用工作，由于省掉了2个轴，降低了制造成本，这类机械臂一般采用大功率电机和大减速比减速器直连的动力方案，从而获得较大负载能力，相对如上述的传统的工业机械臂或US16/754874或CN111360787A公开的工业/协作机械臂而言，成本更低。US16/754874见图3所示，其在转台C1上配置功率电机和大减速比减速器直连，其大臂C2可转动地连接于转台C1，而小臂C3可转动地连接于大臂C2。CN111360787A见图4所示，包括第一关节D1、第二关节D2、第三关节D3、第四关节D4、第五关节D5、第六关节D6以及第七关节D7，每个关节均包括定制的具有减速器与电机的关节电机方案。
[0005]在近年来，市场上出现一种轻量型桌面机械臂，与价格高昂、体型巨大的工业机械臂不同，桌面机械臂在保留传统机械臂特征的同时，又衍生出了许多自己的优点。比起工业机械臂几十千克甚至几百千克的重量，大部分桌面机械臂重量仅在10千克甚至3千克以内，占地面积可控制在不到一张A4纸大小，成年人完全可以直接用手搬运。整体上可以视为如CN204235546U所公开的一种工业型多关节机械臂的缩小简配版本，如CN205394539U、CN204868855U及CN110948470A公开的采用平行四边形组合臂架的轻量型桌面机械臂，一般此类机械臂由于精度不足和负载能力差，通常用于要求不高的教育培训场景，如编程教学、写字绘画、轻量级的抓取搬运等，其主要在小型化和降低成本方面有了长足的进展。此类机械臂见图5所示意的结构，但因此类轻量型桌面机械臂，主要采用低精度的齿轮箱或减速同步带进行减速，导致其负载比较小，驱动控制精度不高，一般只能适用于教育、教学编程等
场景，在工业方向的应用上表现不尽人意。
[0006]而由于上述采用平行四边形组合臂架的轻量型桌面机械臂，具备体积小巧，成本低的特点，发现其在3C数码制造领域具备较好的应用前景，因为3C数码领域生产的零件通常比较轻巧，通常只有数克或数十克，而生产流程繁多，需要其自动化流水线搭建十分紧凑，而前述的工业机械臂虽然负载能力强、且精度高，但由于体积过大往往难以设置，反而这种轻量型机械臂更加适合。同时，由于传统的工业/协作机械臂的价格/成本，是此类轻量型桌面机械臂的数倍，使此类轻量型桌面机械臂能够有效降低机械臂代替人工的成本，因此出现了此类轻量型桌面机械臂大规模应用于3C数码制造等轻工业领域的机会。
[0007]因此，发展出如CN112318547A、CN112454329B、CN112454326A、CN112454327A、CN112454328A、CN112454417A、CN112454346B所公开的轻量型桌面机械臂，见图6所示意的结构图，主要包括底座E1,可转动地安装于底座E1上的转台E2，转台E2上配置有电机与同步带减速器组成的动力部分，可转动连接于转台E2的大臂E3,大臂E3末端枢接有小臂E4。这类机械臂采用了电机+二级同步带轮作为传动及减速结构的方案，在保持体积小巧的形态下，进一步扩大了负载及保持了较高的控制精度，另从CN112466568A案中可见，由于为了保持体积的小巧，在结构上已经逼近了生产工艺的极限，但此结构仍然存在运动系统刚性不佳及惯量比仍然较大的问题。
[0008]同时，随着上述轻量型桌面机械臂在利用3C数码制造领域中的不断应用，发现由于3C数码制造领域中生产需要和提高生产效率的需要，往往需要采用复杂的治具或夹具，如为了同时吸放多个物料，需要采用有多组吸盘的吸盘治具，此时，此类治具或夹具的质量可能达到500克至1000克，甚至更高，再加工件重量等，此时上述如CN112318547A所公开的轻量型桌面机械臂的负载能力会存在不足，不能够适应此类对负载能力要求更高的应用场景。
[0009]若希望基于CN112318547A所公开的机械臂动力结构提高负载能力的话，首先需要提高减速比，但这种减速系统若再增加减速比，比如再增加一级同步带减速，会导致由于同步带级数越多，传动系统中低刚性传动环节增加，会导致传动系统刚性进一步降低，当传动系统刚性不佳时，在驱动侧与被驱动侧之间会产生“间隙”或/和“弹性”效应，电机输出的驱动力传输到负载会有迟滞，并且在两侧之间会有相对位移，影响传动精度。另外，若采用扩大同步带的减速比的方式，需要加大同步带轮中的大轮直径，因现有结构在保持体积紧凑的情况下大轮直径已逼近极限，不改变整体结构的话，没有大幅度增大同步带轮的中的大轮直径的空间，且加大同步带轮的减速比会导致对同步带的扭矩变大，降低同步带的寿命。
[0010]并且，本领域技术人员可以理解的是，电机的惯性矩为Im，负载的惯性矩为Ie，减速比为i，则惯量比＝Ie/(Im*i2)。
[0011]而在机械臂运动控制方面，传动系统惯量比越大，机械臂动态性能越差，在非刚性的弹性运动系统的动态加减速运动过程中，由于间隙和弹性效应产生的电机侧与负载侧的“弹性碰撞”，会对惯量较小的电机的运行状态产生较大的“扰动”，这就直接增加了运动系统控制调整的难度，轻则影响控制精度，严重的可能造成机械臂的抖动甚至系统的振动和崩溃。而上面介绍的多关节机械臂，受传动方案的限制，在成本和空间的约束下，无法实现较大减速比，从而只能降低机械臂的负载能力来保证一定的动态性能，或者采用较大负载，牺牲动态性能，在低精度低速的工况下运行。
技术实现思路
[0012]本申请的目的在于提供一种新结构的轻量级工业桌面机械臂的转台结构、机械臂及机器人，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，包括大臂驱动电机、大臂减速器、小臂驱动电机以及小臂减速器；所述大臂驱动电机传动连接有大臂同步带轮组件，所述小臂驱动电机传动连接所述小臂减速器；所述大臂同步带轮组件传动连接所述大臂减速器，所述大臂减速器用于驱动桌面机械臂的大臂；所述小臂减速器传动连接有小臂同步带轮组件，所述小臂同步带轮组件传动连接有小臂二级同步带轮组件，所述小臂二级同步带轮组件用于驱动桌面机械臂的小臂；其中，所述大臂同步带轮组件、所述小臂同步带轮组件及小臂二级同步带轮组件的减速比大于1。2.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，所述大臂减速器同轴安装于桌面机械臂的大臂驱动轴；所述小臂减速器安装于所述小臂驱动电机的输出轴。3.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，所述小臂同步带轮组件包括小臂同步带主动轮、小臂同步带以及小臂同步带从动轮，所述小臂同步带主动轮安装于所述小臂减速器的输出轴，所述小臂同步带一端套在所述小臂同步带主动轮外，所述小臂同步带另一端套在所述小臂同步带从动轮外，以所述小臂同步带在所述小臂同步带主动轮与所述小臂同步带从动轮之间建立同步传动；所述小臂二级同步带轮组件还包括小臂二级同步带主动轮、小臂二级同步带从动轮以及小臂二级同步带，所述小臂二级同步带主动轮与所述小臂同步带从动轮同轴连接，所述小臂二级同步带从动轮连接于桌面机械臂的小臂驱动轴，所述小臂二级同步带的一端套在所述小臂二级同步带主动轮，所述小臂二级同步带另一端套在所述小臂二级同步带从动轮。4.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，所述大臂同步带轮组件包括大臂同步带主动轮、大臂同步带及大臂同步带从动轮；所述大臂同步带主动轮安装于所述大臂驱动电机的电机轴，所述大臂同步带的一端套在所述大臂同步带主动轮，另一端套在所述大臂同步带从动轮，所述大臂同步带从动轮传动连接所述大臂减速器的输入轴。5.如权利要求4所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，还包括大臂二级同步带轮组件；所述大臂二级同步带轮组件包括大臂二级同步带主动轮、大臂二级同步带从动轮以及大臂二级同步带；所述大臂二级同步带主动轮与大臂同步带从动轮同轴连接，所述二级同步带一端套在所述大臂二级同步带主动轮外，所述二级同步带另一端套在所述大臂二级同步带从动轮外，以所述大臂二级同步带从动轮安装于所述大臂减速器的输入轴。6.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，其特征在于，所述大臂减速器的减速比在3
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25之间，所述大臂同步带轮组件的减速比在1.5
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6之间；以及/或者，所述小臂减速器的减速比在3
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25之间，所述小臂同步带轮组件的减速比在1.5
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6之间，所述小臂二级同步带轮组件的减速比在1.5
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6之间。
7.如权利要求1所述的轻量级工业桌面机械臂的转台结构，...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶伟智，姜宇，郎需林，
申请(专利权)人：深圳市越疆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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