一种新型平面关节型机器人结构制造技术

本发明专利技术提供一种新型平面关节型机器人结构，包括:起支承和减震作用的底座；在丝杆和光轴的限位作用下沿Z轴方向上下运动的升降座；第一机械臂，其以与上述Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在上述升降座上；第二机械臂，其以与上述X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在上述第一机械臂上；作业主轴，其以与上述Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂上。本发明专利技术将四自由度平面关节型机器人上下移动的Z轴移动到机器人的底座部分，这样的设计可以减少该工业机器人机械臂的惯量，改善机械臂作为悬臂梁时的受力情况，有效地提高机器人的运行速度和控制的稳定性，同时也增大了该工业机器人的工作空间。

【技术实现步骤摘要】
一种新型平面关节型机器人结构
本专利技术属于工业机器人
，特别是涉及一种四自由度平面关节型机器人结构。
技术介绍
工业机器人技术作为现代科学技术的重要分支，他涉及了机械、电子、传感器、计算机和人工智能等众多学科的研究成果，融合了目前很多领域的先进技术。工业机器人技术还综合了机械工程学、电气工程学、微电子工程学、计算机工程学、控制工程学、仿生学以及人工智能工程等多门尖端学科。将它和计算机辅助设计系统、计算机辅助制造系统结合在一起应用，是现代制造业自动化的最新发展趋势。用于小型、轻量部品高速搬送的四自由度平面关节型工业机器人，必须满足结构简单紧凑、结构刚度高、运动灵活可靠、重复定位精度高和可靠性高的要求。四自由度平面关节型工业机器人在点对点的运动中是最好的工业机器人之一，常用于分配、搬运、装载、包装、安放以及装配等作业之中。同时它还具有动作快、部件少、多种安装方式和基本免维修等优点。作为四自由度平面关节型机器人，一般地说，当然期望平面关节型机器人的可动范围变大，同时也期望减少该平面关节型机器人机械臂的惯量，改善机械臂作为悬臂梁时的受力情况。而根据日本牧野洋专利技术的SCARA模型，设计研发的四自由度关节型机器人，其竖直方向上的可动范围不大，机械臂的惯量较大。
技术实现思路
针对上述存在的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种新型平面关节型机器人结构，能够使平面关节型机器人的可动范围变大，同时也减少该平面关节型机器人机械臂的惯量，有效地提高机器人的运行速度和控制的稳定性。为解决上述的技术问题，本专利技术采用以下技术方案:一种新型平面关节型机器人结构，包括:起支承和减震作用的底座；在丝杆和光轴的限位作用下沿Z轴方向上上下运动的升降座，第一机械臂，其以与上述Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在上述升降座上；第二机械臂，其以与上述X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在上述第一机械臂上；作业主轴，其以与上述Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂上；盖子，被安装在第二机械臂上，支承作业主轴且具有供上述作业主轴贯穿的通孔；所述丝杆的运动副为其外部的螺纹以及与该螺纹相配合的丝杆螺帽，所述丝杆螺帽还与升降座通过第一螺钉紧密固定连接；Z轴伺服电机通过螺钉安装在Z轴电机架上，其上的Z轴伺服电机轴通过基米螺钉与Z轴主动带轮连接，Z轴从动带轮通过基米螺钉与丝杆连接，所述Z轴主动带轮通过同步带驱动Z轴从动带轮带动丝杆转动，从而带动升降座上下运动；所述丝杆的下部与安装在丝杆架中的角接触球轴承配合，所述底座上还安装有光轴，所述光轴的运动副为其外部的圆柱面以及与该圆柱面相配合的滑动衬套，所述滑动衬套还与升降座通过第一螺钉紧密固定连接，能够提高底座的稳定性；所述X轴伺服电机通过第二螺钉与第一机械臂紧密固定连接，所述第一机械臂通过第二螺钉与X轴谐波减速器紧密固定连接，所述X轴谐波减速器通过第二螺钉与升降座紧密固定连接，所述X轴伺服电机通过X轴谐波减速器带动第一机械臂转动，即X轴伺服电机的输出轴带动X轴谐波减速器的输入端运动，从而带动第一机械臂以及第一机械臂上的部件一起转动；所述Y轴伺服电机通过螺钉与第二机械臂紧密固定连接，所述第二机械臂通过第二螺钉与Y轴谐波减速器紧密固定连接，所述Y轴谐波减速器通过第二螺钉与第一机械臂紧密固定连接；所述作业主轴通过深沟球轴承和轴肩安装在第二机械臂和盖子之间，所述盖子通过螺钉与第二机械臂紧密固定连接，所述R轴伺服电机通过螺钉与第二机械臂紧密固定连接，R轴伺服电机与一级主动带轮通过同步带驱动连接，所述一级主动带轮与设置在R轴减速装置一轴上的一级从动带轮通过同步带驱动连接，设置在R轴减速装置一轴上的二级主动带轮与设置在R轴减速装置二轴上的二级从动带轮通过同步带驱动连接，设置在R轴减速装置二轴上的三级主动带轮与固连在作业主轴上的三级从动带轮通过同步带驱动连接，从而带动作业主轴和作业主轴上的部件沿R轴转动。即R轴传动装置中各个带轮通过基米螺钉与相对应配合的轴连接，从而R轴伺服电机带动一级主动带轮转动，一级主动带轮带动一级从动带轮和二级主动带轮转动，二级主动带轮带动二级从动带轮和三级主动带轮转动，三级主动带轮带动三级从动带轮和作业主轴沿R轴为转动中心转动。进一步地，所述一级主动带轮、一级从动带轮、二级从动带轮、二级主动带轮、三级从动带轮、三级主动带轮均采用圆弧齿同步带轮。进一步地，所述一级主动带轮与一级从动带轮的减速比为4:1,所述二级主动带轮与二级从动带轮的减速比为3:1，所述三级主动带轮与三级从动带轮的减速比为4:1。本专利技术具有如下优点:采用X轴谐波减速器和Y轴谐波减速器作为其减速装置，同时又能作为支撑元件，传动链结构紧凑简单，符合发展趋势，z轴伺服电机和R轴伺服电机传动装置采用同步带轮传动的形式，有利于零部件的安排，电机能安放在靠近关节处，减少机械臂的惯量。将关节型机器人上下移动的Z轴安装到机器人的底座部分，这样的设计可以很大地减少该工业机器人机械臂的惯量，改善机械臂作为悬臂梁时的受力情况，有效地提高机器人的运行速度和控制的稳定性，同时也增大了该工业机器人的工作空间。对于R轴部分，采用三级同步带轮减速，其减速比能达到48:1，并且圆弧齿同步带轮也具较高的精度，能完成较高的精度定位和传送的功能。所以用3对同步带轮取代了在X和Y轴传动中减速比为50:1的谐波减速器，谐波减速器是一种昂贵的精密减速器，这样的做法能极大地减少了该机器人的制造成本。不仅如此，谐波减速器是一种输入输出同轴线的减速器，为了减少机械臂的惯量，需要将电机安放在靠近关节处，所以如果这种方案也采用谐波减速器，也需要用到一级同步带，用来传递靠近关节处电机的动力。因此，在空间允许的情况下，使用三级同步带不仅能节约制造成本，还能减少第二机械臂的惯量，提高其运动响应快速性和稳定性。【附图说明】图1是表示本专利技术实施方式所涉及的平面关节型机器人结构的整体剖视示意图。图2是表示本专利技术实施方式所涉及的平面关节型机器人结构的立体示意图。图3是表示本专利技术实施方式所涉及的平面关节型机器人结构的原理简图。图4是表示本专利技术实施方式所涉及的平面关节型机器人结构的俯视示意图。图5是表示本专利技术实施方式所涉及的平面关节型机器人结构的右视示意图。图6是表示本专利技术四自由度平面关节型工业机器人机械臂的可动范围状态示意图。图中:1.Z轴主动带轮；2.Z轴伺服电机；3.光轴；4.Z轴电机架；5.Z轴从动带轮；6.底座；7.丝杆架；8.角接触球轴承；9.丝杆；10.丝杆螺帽；11.滑动衬套；12.第一螺钉；13.升降座；14.第二螺钉；15.X轴谐波减速器；16.第一机械臂；18.Y轴谐波减速器；19.一级主动带轮；20.深沟球轴承；21.—级从动带轮；22.二级从动带轮；23.R轴减速装置一轴；25.第二机械臂；26.盖子；27.三级从动带轮；29.作业主轴；31.二级主动带轮；32.R轴减速装置二轴；33.三级主动带轮；34.R轴伺服电机；35.Y轴伺服电机；38.X轴伺服电机。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的阐述参考图1至图5所示，一种新型平面关节型机器人结构，包括:起支承和减震作用的底座6 ;在丝杆9和光轴3的限位作用下沿Z轴方向上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型平面关节型机器人结构，其特征在于，包括:?起支承和减震作用的底座（6）；在丝杆（9）和光轴（3）的限位作用下沿Z轴方向上下运动的升降座（13）；第一机械臂（16），其以与上述Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在上述升降座（13）上；第二机械臂（25），其以与上述X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在上述第一机械臂（16）上；作业主轴（29），其以与上述Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂（25）上；盖子（26），被安装在第二机械臂（25）上，支承作业主轴（29）且具有供上述作业主轴贯穿的通孔；?所述丝杆（9）的运动副为其外部的螺纹以及与该螺纹相配合的丝杆螺帽（10），所述丝杆螺帽（10）还与升降座（13）通过第一螺钉（12）紧密固定连接；?Z轴伺服电机（2）通过螺钉安装在Z轴电机架(4)上，其上的Z轴伺服电机轴通过基米螺钉与Z轴主动带轮（1）连接，Z轴从动带轮（5）通过基米螺钉与丝杆（9）连接，所述Z轴主动带轮（1）通过同步带驱动Z轴从动带轮（5）带动丝杆（9）转动，从而带动升降座（13）上下运动；?所述丝杆（9）的下部与安装在丝杆架（7）中的角接触球轴承（8）配合，所述底座（6）上还安装有光轴（3），所述光轴（3）的运动副为其外部的圆柱面以及与该圆柱面相配合的滑动衬套（11），所述滑动衬套（11）还与升降座(13)通过第一螺钉（12）紧密固定连接；?所述X轴伺服电机（38）通过第二螺钉(14)与第一机械臂（16）紧密固定连接，所述第一机械臂（16）通过第二螺钉(14)与X轴谐波减速器（15）紧密固定连接，所述X轴谐波减速器（15）通过第二螺钉（14）与升降座（13）紧密固定连接，所述X轴伺服电机(38)的输出轴带动X轴谐波减速器（15）的输入端运动，从而带动第一机械臂（16）以及第一机械臂（16）上的部件一起转动；所述Y轴伺服电机（35）通过螺钉与第二机械臂（25）紧密固定连接，所述第二机械臂（25）通过第二螺钉（14）与Y轴谐波减速器（18）紧密固定连接，所述Y轴谐波减速器（18）通过第二螺钉（14）与第一机械臂（16）紧密固定连接；所述作业主轴(29)通过深沟球轴承（20）和轴肩安装在第二机械臂（25）和盖子（26）之间，所述盖子（26）通过螺钉与第二机械臂（25）紧密固定连接，所述R轴伺服电机（34）通过螺钉与第二机械臂（25）紧密固定连接，R轴伺服电机（34）与一级主动带轮（19）通过同步带驱动连接，所述一级主动带轮（19）与设置在R轴减速装置一轴（23）上的一级从动带轮（21）通过同步带驱动连接，设置在R轴减速装置一轴（23）上的二级主动带轮（31）与设置在R轴减速装置二轴（32）上的二级从动带轮（22）通过同步带驱动连接，设置在R轴减速装置二轴（32）上的三级主动带轮（33）与固连在作业主轴（29）上的三级从动带轮（27）通过同步带驱动连接，从而带动作业主轴（29）和作业主轴（29）上的部件沿R轴转动。...

【技术特征摘要】
1.一种新型平面关节型机器人结构，其特征在于，包括:起支承和减震作用的底座(6);在丝杆(9)和光轴(3)的限位作用下沿Z轴方向上下运动的升降座(13);第一机械臂(16)，其以与上述Z轴平行的X轴为转动中心能够转动的安装在上述升降座(13)上；第二机械臂(25)，其以与上述X轴平行的Y轴为转动中心能够转动的安装在上述第一机械臂(16)上；作业主轴(29)，其以与上述Y轴平行的R轴为转动中心能够转动的安装在上述第二机械臂(25 )上；盖子(26 )，被安装在第二机械臂(25 )上，支承作业主轴(29 )且具有供上述作业主轴贯穿的通孔；所述丝杆(9)的运动副为其外部的螺纹以及与该螺纹相配合的丝杆螺帽(10)，所述丝杆螺帽(10)还与升降座(13)通过第一螺钉(12)紧密固定连接；Z轴伺服电机(2)通过螺钉安装在Z轴电机架(4)上，其上的Z轴伺服电机轴通过基米螺钉与Z轴主动带轮(1)连接，Z轴从动带轮(5)通过基米螺钉与丝杆(9)连接，所述Z轴主动带轮(1)通过同步带驱动Z轴从动带轮(5)带动丝杆(9)转动，从而带动升降座(13)上下运动；所述丝杆(9)的下部与安装在丝杆架(7)中的角接触球轴承(8)配合，所述底座(6)上还安装有光轴(3)，所述光轴(3)的运动副为其外部的圆柱面以及与该圆柱面相配合的滑动衬套(11)，所述滑动衬套(11)还与升降座(13)通过第一螺钉(12)紧密固定连接；所述X轴伺服电机(38)通过第二螺钉(14)与第一机械臂(16)紧密固定连接，所述第一机械臂(16)通过第二螺钉(14)与X轴谐波减速器(15)紧密固定连接，所述X轴谐波减速器(15)通过第二螺钉(14)与升降座(13)紧密固定连接，所述X轴伺服电机(38)的输出轴带动X轴谐波减速器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王念峰，郑超超，刘景辉，李志斌，张宪民，
申请(专利权)人：华南理工大学，深圳市新昂慧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：