机器人的制作方法

本发明涉及自动化机械领域，具体涉及一种机器人。

背景技术：

在相关技术中，机器人的机械臂刚度大，多应用于操作位置相对固定，动作单一的场景，不能很好地适应工况复杂的抓取环境，缺乏仿生柔性抓取的特性，并且机械臂的驱动装置内置于手臂关节处，导致自重较大且驱动力有限，进而限制了机器人抓取的最大负载。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明需要提供一种机器人。

本发明实施方式的机器人包括移动装置、机械臂、第一驱动装置及机械手，所述移动装置包括连接基座，所述移动装置用于驱动所述机器人移动，所述机械臂安装在所述连接基座上，所述第一驱动装置通过第一拉丝驱动所述机械臂相对于所述连接基座运动，所述机械手安装于所述机械臂的末端。

在本发明实施方式的机器人中，第一驱动装置通过第一拉丝驱动机械臂运动，因此，第一驱动装置可安装在机械臂外，从而减轻机械臂的自重，简化了机械臂的结构，同时，机器人可以通过机械手实现对物体的抓取同时，由于第一拉丝具有拉伸弹性，使得机械臂具有被动柔性自适应特性，在受到外界撞击时能够起到一定的保护作用，从而使得机械臂具有仿生柔性抓取的特性。

在一个实施方式中，所述移动装置包括车轮装置、移动装置本体及移动装置外壳，所述移动装置本体承载在所述车轮装置上，所述连接基座固定安装在所述移动装置本体上并连接所述机械臂，所述移动装置外壳罩设在所述移动装置本体上并形成有容置空间，所述第一驱动装置设置在所述容置空间内且位于所述移动装置本体上。

在一个实施方式中，所述车轮装置包括转向装置及行走装置，所述转向装置连接所述行走装置并用于驱动所述行走装置转向，所述转向装置通过一级同步带驱动所述行走装置转向，所述行走装置通过两级同步带驱动所述机器人行走。

在一个实施方式中，所述转向装置包括转向轴及转向内花键，所述转向内花键与所述行走装置固定连接，所述转向轴的一端设置有外花键，所述转向轴穿设所述转向内花键并通过所述外花键与所述转向内花键啮合，所述转向装置通过所述一级同步带驱动所述转向轴转动从而带动所述转向内花键转动以驱动所述行走装置转向。

在一个实施方式中，所述转向装置包括承载部，所述转向轴可转动地穿设所述承载部，所述转向内花键收容于所述承载部中，所述承载部沿垂直于所述转向轴的轴向方向开设有开口，所述转向内花键上方设置有避震元件。

在一个实施方式中，所述机械臂包括依次连接的第一转动关节、第二转动关节、第三转动关节及第四转动关节，所述第一转动关节连接所述连接基座，所述第一驱动装置通过所述第一拉丝驱动所述第一转动关节、所述第二转动关节、所述第三转动关节及所述第四转动关节中的至少一个关节相对于所述连接基座运动。

在一个实施方式中，所述机械臂包括连接所述第四转动关节的万向关节，所述第一驱动装置通过所述第一拉丝驱动所述第一转动关节、所述第二转动关节、所述第三转动关节、所述第四转动关节及所述万向关节中的至少一个关节相对于所述连接基座运动。

在一个实施方式中，所述机械臂包括弹簧管，所述第一驱动装置通过所述弹簧管与所述第一拉丝的配合驱动所述机械臂的关节运动。

在一个实施方式中，所述机械手为拉丝驱动机械手，所述拉丝驱动机械手包括第二驱动装置、第二拉丝、机械手基座及至少两个手指构件，所述机械手基座安装在所述机械臂的末端，所述至少两个手指构件可转动地安装在所述机械手基座上，所述第二拉丝与所述至少两个手指构件中的至少一个手指构件固定连接，所述第二驱动装置通过所述第二拉丝驱动所述至少一个手指构件相对于所述机械手基座转动。

在一个实施方式中，所述机械手为吸取式机械手，所述吸取式机械手包括第三驱动装置、至少一个负压装置、固定装置、至少两个手指构件及至少两个吸取装置，每个所述吸取装置可转动地安装于对应的一个所述手指构件上，所述第三驱动装置与所述吸取装置连接，所述第三驱动装置用于驱动每个所述吸取装置在预定角度范围内活动，所述负压装置与所述吸取装置连接，所述至少两个手指构件安装于所述固定装置上，所述固定装置安装在所述机械臂的末端。

在一个实施方式中，所述机械臂为中空结构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施方式的机器人的立体示意图。

图2是根据本发明实施方式的机器人内部的立体示意图。

图3是图2的机器人ⅰ部分的放大示意图。

图4是根据本发明实施方式的机器人的移动装置的部分立体示意图。

图5是根据本发明实施方式的机器人的转向装置的部分分解示意图。

图6是图2的机器人ⅱ部分的放大示意图。

图7是根据本发明实施方式的机器人的机械臂的关节的立体示意图。

图8是根据本发明实施方式的机器人的另一立体示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请一并参阅图1～图6，本发明实施方式的机器人100包括移动装置10、机械臂20、第一驱动装置30及机械手40。移动装置10包括连接基座11。移动装置10用于驱动机器人100移动。机械臂20安装在连接基座11上。第一驱动装置30通过第一拉丝(图未示出)驱动机械臂20相对于连接基座11运动。机械手40安装于机械臂20的末端。

在本发明实施方式的机器人100中，第一驱动装置30通过第一拉丝驱动机械臂20运动，因此，第一驱动装置30可安装在机械臂20外，从而减轻机械臂20的自重，简化了机械臂20的结构，同时，机器人100可以通过机械手40实现对物体的抓取同时，由于第一拉丝具有拉伸弹性，使得机械臂20具有被动柔性自适应特性，在受到外界撞击时能够起到一定的保护作用，从而使得机械臂20具有仿生柔性抓取的特性。

在一个实施方式中，移动装置10包括车轮装置12、移动装置本体13及移动装置外壳14。移动装置本体13承载在车轮装置12上。连接基座11固定安装在移动装置本体13上并连接机械臂20。移动装置外壳14罩设在移动装置本体13上并形成有容置空间(图未示出)。第一驱动装置30设置在容置空间内且位于移动装置本体13上。

如此，连接基座11对机械臂20具有支撑及保护的作用，并且将第一驱动装置30设置在容置空间内既可减轻机械臂20的自重，又可以避免驱动装置受损。

在本发明实施方式中，连接基座11的一端穿设移动装置外壳14而固定安装在移动装置本体13上，连接基座11的另一端连接机械臂20。移动装置本体13通过横梁15与车轮装置12连接。移动装置10通过车轮装置12驱动机器人100移动。第一驱动装置30靠近连接基座11设置。

第一驱动装置30包括电机(图未示)、转动轴31、拉丝预紧装置32及转动轴固定装置33。电机连接转动轴31并用于驱动转动轴31转动。拉丝预紧装置32固定在转动轴31上，转动轴31的末端通过转动轴固定装置33固定在连接基座11上以此使转动轴31转动更平稳。转动轴固定装置33可内置有转动轴承，转动轴31的末端与转动轴承过盈配合。

第一拉丝绕设在拉丝预紧装置32上，且第一拉丝的一端与机械臂20固定连接。第一驱动装置30通过驱动转动轴31转动以带动拉丝预紧装置32转动从而带动第一拉丝驱动机械臂20相对于连接基座11运动。

在本发明实施方式中，拉丝预紧装置32包括两个绕线轮321及端盖322。两个绕线轮321中的一个绕线轮321可相对于另一个绕线轮321转动。两个绕线轮321的外周面均形成有螺旋绕线槽321a。两个螺旋绕线槽321a的旋转方向相同。两股第一拉丝分别绕设在对应的绕线轮321的螺旋绕线槽321a上。端盖322与两个绕线轮321中的一个绕线轮321固定连接以限制两个绕线轮321的相对运动。拉丝预紧装置32通过一个绕线轮321相对于另一个绕线轮321转动来调节两个绕线轮321之间的配合角度从而实现调节两股第一拉丝的预紧力。

因此，两股拉丝的预紧力的调节方式为通过两个绕线轮321相对转动实现，并且端盖322的限位方式保证了预紧方式的稳定性，即旋转预紧后的两股拉丝能够稳定地绕设在对应的绕线轮321上，这样，保证了两股拉丝工作时的预紧力，并且拉丝预紧装置32所占的空间较小。

在一个实施方式中，车轮装置12包括转向装置121及行走装置122。转向装置121连接行走装置122并用于驱动行走装置122转向。转向装置121通过一级同步带123驱动行走装置122转向。行走装置122通过两级同步带124驱动机器人100行走。

具体地，在本发明实施方式中，行走装置122包括车轮125及壳体126。转向装置121安装在壳体126上。转向装置121通过一级同步带123驱动壳体126及车轮125转向。行走装置122通过两级同步带124驱动车轮125转动以带动机器人100行走。

如此，一方面，行走装置122可由转向装置121单独驱动转向，可实现移动装置10的单轮独立转向，所需的转向空间小，另一方面，通过两级同步带同步传动的方式驱动车轮125转动，具有传动效率高、噪音小、易维护且在工作过程中无需额外的润滑装置等优点，降低了移动装置10的成本。

具体地，行走装置122包括驱动电机1221及第二传动装置1222。第二传动装置1222包括第一级带轮组1223、第二级带轮组1224及传动轴1225。第一级带轮组1223及第二级带轮组1224构成两级同步带轮组。第一级带轮组1223连接第二级带轮组1224及驱动电机1221。第一级带轮组1223通过传动轴1225连接第二级带轮组1224。第一级带轮组1223通过两级同步带124中的一个同步带进行传动。第二级带轮组1223与车轮125连接。第二级带轮组1223通过两级同步带124中的另一个同步带进行传动。驱动电机1221用于驱动第一级带轮组1223及第二级带轮组1224同步转动以带动车轮转125动。

在一个实施方式中，转向装置121包括转向轴127及转向内花键128(见图5)。转向内花键128与行走装置122固定连接。转向轴127的一端设置有外花键127a(见图5)。转向轴127穿设转向内花键128并通过外花键127a与转向内花键128啮合。转向装置121通过一级同步带123驱动转向轴127转动从而带动转向内花键128转动以驱动行走装置122转向。

如此，通过转向轴127一端的外花键127a与转向内花键128配合的方式带动行走装置122转向，具有恒定的传动比，传动效率高，工作可靠，驱动的转动力臂较大，使得行走装置122具有较小的转向空间，且提高了传动效率。

在一个实施方式中，转向装置121包括承载部121a。转向轴127可转动地穿设承载部121a。转向内花键128收容于承载部121a中。承载部121a沿垂直于转向轴127的轴向方向开设有开口121b。转向内花键128上方设置有避震元件129。

具体地，在本发明实施方式中，避震元件129可沿转向轴127的轴向方向来回移动，并且避震元件129可用于承载从开口121b伸入的横梁15，横梁15通过避震元件129承载在车轮装置12中，而转向轴127可转动地穿设横梁15及避震元件129。

如此，承载部121a具有承载及减震作用，保证了转向轴127及转向内花键128转动时的稳定性，并对转向轴127及转向内花键128具有保护作用，同时，当车轮125遇到震动时，避震元件129属于动联接，可上下移动，从而可形成避震悬挂系统，从而能够缓冲由不平路面传给横梁15的冲击力，并衰减由此引起的震动，以保证具有车轮组件100的车辆的平顺行驶。

在本发明实施方式中，移动装置10为车辆。移动装置10包括四个车轮装置12及两根横梁15，每两个车轮装置12设置在移动装置本体12的两侧，且每个横梁15穿设相对的两个车轮装置12的开口121b。

在本发明实施方式中，四个车轮装置12的每个车轮125可实现正负150度范围内的转向，且移动装置本体12不动，每个车轮125可转至特定角度方向。

如此，可实现车辆1000的万向行走，且车轮125的滑动摩擦次数减少，延长了车轮125的寿命。

在一个实施方式中，机械臂20包括依次连接的第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23及第四转动关节24。第一转动关节21连接连接基座11。第一驱动装置30通过第一拉丝驱动第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23及第四转动关节24中的至少一个关节相对于连接基座11运动。

如此，机械臂20可以通过拉动拉丝使得与拉丝连接的转动关节相对于另一个连接基座11转动，在此情况下，拉动拉丝的驱动装置可以不限于设置在转动关节处，而是设置在机械臂20外，从而减轻机械臂20的自重，简化机械臂20的结构。

在本发明实施方式中，第一驱动装置30可均通过第一拉丝驱动第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23及第四转动关节24相对于连接基座11运动。第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23及第四转动关节24之间通过手臂构件20a连接，并且每个转动关节可独立地由拉丝驱动相对于连接基座11运动。在拉丝驱动下，连接第一转动关节21及第二转动关节22的手臂构件20a可相对于连接基座11转动，连接第二转动关节22及第三转动关节23的手臂构件20a可相对于第二转动关节22摆动，连接第三转动关节23及第四转动关节24的手臂构件20a可相对于第三转动关节23摆动。

具体地，第一转动关节21包括第一转动轴21a，第一转动轴21a基本平行于与第一转动关节21连接的手臂构件20a的长度方向(如图2所示的双箭头方向)。在拉丝驱动下，与第一转动关节21连接的手臂构件20a可相对于连接基座11进行转动。第二转动关节22包括第二转动轴22a，第二转动轴22a基本垂直于与第二转动关节21连接的手臂构件20a的长度方向。在拉丝驱动下，两个手臂构件20a中的一个手臂构件20a可相对于另一个手臂构件20a进行摆动。

第四转动关节24的结构与第一转动关节21的结构基本相同，第三转动关节23的结构与第二转动关节22的结构基本相同。

在一个实施方式中，机械臂20包括连接第四转动关节24的万向关节25。第一驱动装置30通过第一拉丝驱动第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23、第四转动关节24及万向关节25中的至少一个关节相对于连接基座11运动。

如此，增加万向关节25的机械臂可实现更多维度的自由度，使得机械臂20更加灵活。

具体地，在本发明实施方式中，第一驱动装置30可均通过第一拉丝驱动第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23、第四转动关节24及万向关节25相对于连接基座11运动。

请参阅图6，机械臂20包括枢座26、第一转轴27与第二转轴28。枢座26通过第一转轴27与第二转轴28分别与两个手臂构件20a转动地连接。第一转轴27的轴线与第二转轴28的轴线交汇于一点。第一转轴27与第二转轴28相互垂直并构成万向关节25，从而能够使得与万向关节25连接的手臂构件20a相对于枢座26进行转动，并且手臂构件20a之间的夹角能够随着两个手臂构件20a相对于枢座26转动而变化。

在图7所示的示例中，万向关节25通过四股第一拉丝驱动，其中两股第一拉丝为作为手臂拉丝，另两股第一拉丝作为枢座拉丝。枢座26呈中空且两端开放的结构。与万向关节25连接的两个手臂构件分别为上手臂构件20b和下手臂构件20c，上手臂构件20b及下手臂构件20c均转动连接枢座26。一股手臂拉丝绕第一转轴27的一端与上手臂构件20b固定连接，另一股手臂拉丝绕第一转轴27的另一端与上手臂构件20b固定连接，如此，两股拉丝的驱动一个手臂构件的方式可使万向关节的运动更平稳。

在手臂拉丝的拉力作用下，上手臂构件20b可以绕枢座26摆动，从而实现摆动控制。

一股枢座拉丝绕第二转轴28的一端与枢座26固定连接，另一股枢座拉丝绕第二转轴28的另一端与枢座26固定连接。在枢座拉丝的作用力下，枢座26绕第一转轴27转动，从而带动枢座26相对于下手臂构件20c转动。在上手臂构件20b在手臂拉丝的作用力下绕枢座26转动时，不会影响下手臂构件20c，同时，枢座26在枢座拉丝的作用力下相对于下手臂构件20c转动时，不会影响上手臂构件20b。

在一个实施方式中，机械臂20包括可转动地设置在枢座26上的转向轴承26a。作为手臂拉丝的第一拉丝可通过转向轴承26a改变手臂拉丝的拉动方向。如此，可以根据具体情况进行设置手臂拉丝的拉动方向，便于机械臂20的驱动，并提升了机械臂20运行的稳定性，同时使外观紧凑美观。

在本发明实施方式中，机械臂20为六轴机械臂。第一转动关节21、第二转动关节22、第三转动关节23、第四转动关节24及万向关节25形成六轴机械臂的六个自由度。

在一个实施方式中，机械臂20包括弹簧管29。第一驱动装置30通过弹簧管29与第一拉丝的配合驱动机械臂20的关节运动。

如此，弹簧管29与拉丝配合传动的驱动方式增加了机械臂20的被动柔顺特性，并且驱动装置与机械臂20分离，能够采用更大的驱动装置实现机械臂20更大的末端负载。

在图2所示的示例中，机械手40为拉丝驱动机械手。拉丝驱动机械手包括第二驱动装置41、第二拉丝(图未示出)、机械手基座42及至少两个第一手指构件43。机械手基座42安装在机械臂20的末端。至少两个第一手指构件43可转动地安装在机械手基座42上。第二拉丝与至少两个第一手指构件43中的至少一个第一手指构件43固定连接。第二驱动装置41通过第二拉丝驱动至少一个第一手指构件43相对于机械手基座42转动。

如此，由于第二拉丝具有拉伸弹性，使得机械手40具有被动柔性特性，在受外界撞击时能起到一定的保护作用，能够抓取普通机械手不能抓取的易碎易损物品，诸如玻璃制品、水果、蛋类等，从而扩大了机械手40的抓取范围，同时，拉丝驱动的方式使得驱动装置可以不限于设置在机械手40上，而是设置在机械手40外，从而减轻机械手40的自重，简化机械手40的结构。

具体地，在图2所示的示例中，第一手指构件43的数量为三个，第二驱动装置41的数量与第一手指构件43的数量相同。三个第二驱动装置41分别通过三个第二拉丝驱动三个第一手指构件43转动。

在本发明实施方式中，第二驱动装置41包括拉丝绕线轮411。第二拉丝的一端绕设在拉丝绕线轮411上，第二驱动装置41可通过驱动拉丝绕线轮411转动而使得第二拉丝受力拉紧从而实现驱动手指构件43相对于机械手基座42转动运动。

在图8所示的示例中，机械手40为吸取式机械手。吸取式机械手包括第三驱动装置(图未示出)、至少一个负压装置(图未示出)、固定装置41a、至少两个第二手指构件42a及至少两个吸取装置43a。每个吸取装置43a可转动地安装于对应的一个第二手指构件42a上。第三驱动装置与吸取装置43a连接。第三驱动装置用于驱动每个吸取装置43a在预定角度范围内活动。负压装置与吸取装置43a连接。至少两个第二手指构件42a安装于固定装置41a上。固定装置41a安装在机械臂20的末端。

如此，由于驱动装置驱动吸取装置43a在预定角度范围内活动，使得吸取装置43a具有主动自由度，因此，安装于手指构件上的吸取装置43a能够根据被抓物体的形状自动调整张开角度，进而可通过至少两个吸取装置43a吸附被抓物体的至少一个面或两个相交面而实现对物体的多种抓取方式。故，吸取式机械手可实现包括但不限于抓取盒状物体的顶面。

在图8所示的示例中，第二手指构件42a的数量为三个，吸取装置43a的数量与第二手指构件42a的数量相同。

负压装置与吸取装置43a的对应方式可为：一个负压装置对应三个吸取装置43a，或一个负压装置对应一个吸取装置43a，或一个负压装置对应二个吸取装置43a等多种方式。较佳地，可采用一个负压装置对应一个吸取装置43a的对应方式，使每个吸取装置43a所产生的吸力足够大。

第三驱动装置驱动吸取装置43a在预定角度范围内活动的方式也可采用本发明某些实施方式的拉丝驱动方式。

需要指出的是，每个吸取装置43a与第二手指构件42a的转动连接方式可参本发明以上某些实施方式的一些关节的结构。

在一个实施方式中，机械臂20为中空结构。

如此，中空结构的机械臂20提高了机械臂20的可设置空间，例如可将用于驱动机械臂20的拉丝设置在中空结构内，同时减轻了机械臂20的自重，从而利于机械臂20的轻量化设计。

在本发明实施方式中，连接关节的手臂构件20a可呈中空且两端开放的结构。如此，可以减轻手臂构件10的自重，从而进一步减轻机械臂20的自重。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。