机器人及其手腕结构制造技术

本申请提出了一种机器人及其手腕结构，机器人的手腕结构包括：手腕基座和能相对手腕基座转动的手腕转体；输出轴，可转动地设在手腕转体上，输出轴上设有第一齿轮；第二输入轴、第二齿轮机构及辅助齿轮机构，均设在手腕基座上，第二输入轴上设置有第二齿轮，第二齿轮与第二齿轮机构的输入端及辅助齿轮机构的输入端分别啮合，第一齿轮与第二齿轮机构的输出端及辅助齿轮机构的输出端分别啮合。本手腕结构，输出轴与第二输入轴之间的传动采用并联设置的第二齿轮机构与辅助齿轮机构的全齿轮方案，齿面压力小，齿面弹性变形少，使精度和寿命这两个性能指标更优化。这两个性能指标更优化。这两个性能指标更优化。

【技术实现步骤摘要】
机器人及其手腕结构


[0001]本申请涉及工业机器人领域，特别涉及一种机器人的手腕结构和一种机器人。

技术介绍

[0002]工业机器人，如六轴机器人等，其精度和寿命是最重要的两个性能指标。部分工业机器人设置有手腕结构，手腕结构具有用于连接末端部件的输出轴(如六轴机器人的第六轴)，手腕结构的输出轴的驱动可大致分为两种：减速机方案(减速机方案可能还进一步包含少量齿轮或皮带传动)和全齿轮方案。减速机方案是工业机器人行业内最常见的方案，已形成一定的规模化、产业化，但减速机方案存在成本过高、对减速机供应商依赖性过大等问题。全齿轮方案的出现摆脱了对减速机供应商的依赖，但全齿轮方案的设计成熟度亟待提升。

技术实现思路

[0003]本申请的一个目的在于提出一种机器人的手腕结构，其输出轴与第二输入轴之间的传动采用并联设置的第二齿轮机构与辅助齿轮机构的全齿轮方案，齿面压力小，齿面弹性变形少，使精度和寿命这两个性能指标更优化。
[0004]为解决上述技术问题，本申请采用如下技术方案：
[0005]本申请一个方面的技术方案提出了一种机器人的手腕结构，包括：手腕基座；手腕转体；第一输入轴和传动机构，均设在所述手腕基座上，所述第一输入轴与所述手腕转体之间传动连接有所述传动机构，所述传动机构用于在所述第一输入轴的驱动下带动所述手腕转体相对所述手腕基座转动；输出轴，可转动地设在所述手腕转体上，所述输出轴上设有第一齿轮；第二输入轴、第二齿轮机构及辅助齿轮机构，均设在所述手腕基座上，所述第二输入轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二齿轮机构的输入端及所述辅助齿轮机构的输入端分别啮合，所述第一齿轮与所述第二齿轮机构的输出端及所述辅助齿轮机构的输出端分别啮合。
[0006]根据本申请的一些技术方案，所述第二齿轮机构的输入端和所述辅助齿轮机构的输入端对称分布在所述第二齿轮的径向相对两侧，所述第二齿轮的径向两端与所述第二齿轮机构的输入端及所述辅助齿轮机构的输入端一对一地啮合；所述第二齿轮机构的输出端和所述辅助齿轮机构的输出端对称分布在所述第一齿轮的径向相对两侧，所述第一齿轮的径向两端与所述第二齿轮机构的输出端及所述辅助齿轮机构的输出端一对一地啮合。
[0007]根据本申请的一些技术方案，所述手腕基座包括第一腔、第二腔及两第三腔，所述第一腔凸设在所述第二腔的一侧，在所述第二腔背朝所述第一腔的一侧凸设有两所述第三腔，两所述第三腔之间具有间距，所述第一腔与两所述第三腔之间的间距之处位置对应，所述手腕转体位于两所述第三腔之间；所述第一输入轴及所述第二输入轴均穿设在所述第一腔内且均一端伸入所述第二腔，所述第二齿轮机构位于所述第二腔及一所述第三腔内，所述辅助齿轮机构位于所述第二腔及另一所述第三腔内，所述第二齿轮机构的输出端和所述
辅助齿轮机构的输出端均穿出第三腔并伸入所述手腕转体内与所述第一齿轮啮合。
[0008]根据本申请的一些技术方案，所述第二齿轮机构与所述辅助齿轮机构结构相同。
[0009]根据本申请的一些技术方案，所述第二齿轮机构和所述辅助齿轮机构均包括：第一级从动齿轮，与所述第二齿轮啮合；第二级驱动齿轮，与所述第一级从动齿轮相连；
[0010]第二级从动齿轮，与所述第二级驱动齿轮啮合；第三级驱动齿轮，与所述第二级从动齿轮相连，且与所述第一齿轮啮合；其中，所述第二齿轮、所述第一级从动齿轮均为圆柱齿轮，所述第二级驱动齿轮、所述第二级从动齿轮均为准双曲面齿轮，所述第三级驱动齿轮、第一齿轮均为锥齿轮；其中，所述第一级从动齿轮、第二级驱动齿轮、第二级从动齿轮均分别通过轴承装设在所述手腕基座上，所述第三级驱动齿轮通过轴承装设在所述手腕转体或所述手腕基座上，所述第三级驱动齿轮伸入所述手腕转体内与所述第一齿轮啮合。
[0011]根据本申请的一些技术方案，所述传动机构为第一齿轮机构。
[0012]根据本申请的一些技术方案，所述第一输入轴和所述第二输入轴中的一者为空心轴，另一者穿设于所述空心轴中。
[0013]根据本申请的一些技术方案，所述第一输入轴为所述空心轴，所述空心轴上设置有一第三齿轮；所述传动机构为第一齿轮机构，所述第三齿轮与所述第一齿轮机构的输入端啮合，所述第一齿轮机构的输出端与所述手腕转体固定连接；所述第二输入轴穿设在所述空心轴内，且所述第二输入轴轴向的一端伸出所述空心轴，其中，在所述第二输入轴的伸出端上设置有一所述第二齿轮，所述第二齿轮与所述第三齿轮之间轴向位置相对且两者之间具有间距。
[0014]根据本申请的一些技术方案，所述第一齿轮机构设置在所述第二齿轮机构或所述辅助齿轮机构的一侧，其包括：第一级从动轮，与所述第三齿轮啮合；第二级驱动轮，与所述第一级从动轮相连；第二级从动轮，其轴向一端与所述第二级驱动轮啮合，轴向另一端与所述手腕转体固定连接；其中，所述第三齿轮、所述第一级从动轮均为圆柱齿轮，所述第二级驱动轮、所述第二级从动轮均为准双曲面齿轮；其中，所述第一级从动轮、第二级驱动轮均分别通过轴承装设在所述手腕基座上。
[0015]根据本申请的一些技术方案，所述第二级从动轮围成一通道，所述第二齿轮机构的输出端或所述辅助齿轮机构的输出端穿过所述通道与所述手腕转体内的所述第一齿轮啮合。
[0016]本申请另一方面的技术方案提供了一种机器人，包括：上述任一技术方案中所述的机器人的手腕结构；第一驱动件，与所述第一输入轴相连，用以驱动所述第一输入轴转动；第二驱动件，与所述第二输入轴相连，用以驱动所述第二输入轴转动。
[0017]本申请中，第二输入轴与输出轴之间采用全齿轮传动的方案，相比减速机方案而言具有较低的成本以及依赖性，在成本和性能上可具有更大的可优化空间。就本申请第二输入轴与输出轴之间全齿轮传动的方案，设置一第二齿轮机构在第二输入轴与输出轴之间传动的同时，还并联有一辅助齿轮机构在第二输入轴与输出轴之间传动，优化了齿轮布局，使得啮合的齿数增加，这样，各齿轮的齿面压力减小，齿面弹性变形也减小，使得手腕结构寿命延长，且也使得手腕结构具有更高的关节刚性，同等控制能力的情况下，关节的高刚性将会带来高精度，这样，手腕结构的精度也获得提升，实现手腕结构的精度和寿命这两个性能指标的优化。
[0018]应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。
附图说明
[0019]通过参照附图详细描述其示例实施例，本申请的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。
[0020]图1是本申请实施例的机器人的手腕结构的侧面透视结构示意图。
[0021]图2是本申请实施例的机器人的手腕结构的侧面结构示意图。
[0022]图3是本申请实施例的机器人的手腕结构的立体透视结构示意图。
[0023]图4是图3中所示机器人的手腕结构的剖面结构示意图。
[0024]附图标记说明如下：
[0025]1000、手腕结构；
[0026]100、手腕基座；110、第一腔；120、第二腔；131、第三腔；1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机器人的手腕结构，其特征在于，包括：手腕基座；手腕转体；第一输入轴和传动机构，均设在所述手腕基座上，所述第一输入轴与所述手腕转体之间传动连接有所述传动机构，所述传动机构用于在所述第一输入轴的驱动下带动所述手腕转体相对所述手腕基座转动；输出轴，可转动地设在所述手腕转体上，所述输出轴上设有第一齿轮；第二输入轴、第二齿轮机构及辅助齿轮机构，均设在所述手腕基座上，所述第二输入轴上设置有第二齿轮，所述第二齿轮与所述第二齿轮机构的输入端及所述辅助齿轮机构的输入端分别啮合，所述第一齿轮与所述第二齿轮机构的输出端及所述辅助齿轮机构的输出端分别啮合。2.根据权利要求1所述的机器人的手腕结构，其特征在于，所述第二齿轮机构的输入端和所述辅助齿轮机构的输入端对称分布在所述第二齿轮的径向相对两侧，所述第二齿轮的径向两端与所述第二齿轮机构的输入端及所述辅助齿轮机构的输入端一对一地啮合；所述第二齿轮机构的输出端和所述辅助齿轮机构的输出端对称分布在所述第一齿轮的径向相对两侧，所述第一齿轮的径向两端与所述第二齿轮机构的输出端及所述辅助齿轮机构的输出端一对一地啮合。3.根据权利要求2所述的机器人的手腕结构，其特征在于，所述手腕基座包括第一腔、第二腔及两第三腔，所述第一腔凸设在所述第二腔的一侧，在所述第二腔背朝所述第一腔的一侧凸设有两所述第三腔，两所述第三腔之间具有间距，所述第一腔与两所述第三腔之间的间距之处位置对应，所述手腕转体位于两所述第三腔之间；所述第一输入轴及所述第二输入轴均穿设在所述第一腔内且均一端伸入所述第二腔，所述第二齿轮机构位于所述第二腔及一所述第三腔内，所述辅助齿轮机构位于所述第二腔及另一所述第三腔内，所述第二齿轮机构的输出端和所述辅助齿轮机构的输出端均穿出所述第三腔并伸入所述手腕转体内与所述第一齿轮啮合。4.根据权利要求1至3中任一项所述的机器人的手腕结构，其特征在于，所述第二齿轮机构与所述辅助齿轮机构结构相同。5.根据权利要求4所述的机器人的手腕结构，其特征在于，所述第二齿轮机构和所述辅助齿轮机构均包括：第一级从动齿轮，与所述第二齿轮啮合；第二级驱动齿轮，与所述第一级从动齿轮相连；第二级从动齿轮，与所述第二级驱动齿轮啮合；第三级驱动齿轮，与所述第二级从动齿轮相连，且与所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：马共耀，王邵玉，
申请(专利权)人：库卡机器人广东有限公司，
类型：新型
国别省市：