机器人大臂和机器人的制作方法

本发明工业机器人技术领域，尤其涉及一种机器人大臂和机器人。

背景技术：

关节式工业机器人的大臂承载了其末端小臂和手腕部的动静载荷以及作业对象产生的负载，因此应有足够的强度，同时为了减小其本身的动静载荷，大臂也应尽可能减小质量。一般情况下，为了减轻质量，会在一个大臂的壁面设置凹槽，使大臂截面呈“C”字；同时，为了保证其具有足够的强度，还可在槽内设置加强筋。为了能在臂体内部布线，技术人员会设计在臂体上与开槽壁面相对的壁面(背面)上设置埋线槽，埋线槽沿臂体长度方向设置，用于容纳线缆。这种设计会使臂体上设置埋线槽段的部分截面形状复杂，增加了设计过程中对臂体静力校核过程的困难。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种机器人大臂和机器人，能够方便臂体的静力校核。

第一方面，提供一种机器人大臂，包括具预定长度及厚度的主臂体及分别位于主臂体长度方向两端的第一连接部和第二连接部，其中，主臂体上设置有沿主臂体的长度方向延伸、厚度方向凹陷形成的凹槽，凹槽包括底壁、底壁的两个长边侧的第一侧壁和第二侧壁以及底壁的两个短边侧的第一端壁和第二端壁。凹槽内设置有以预定图案排列两个或多个加强筋，用于加固机器人大臂的强度。两个或多个加强筋中至少有一条加强筋设置有用于供线缆穿过的布线孔和/或布线槽，布线孔和/或布线槽使线缆能够在凹槽内沿大臂的长度方向穿行。

在第一种可能实现的方式中，以预定图案排列的两个或多个加强筋定义至少一个加强筋组，至少一个加强筋组中的每一个加强筋组包括至少两条相交设置的加强筋，布线孔和/或布线凹槽设置于每一个加强筋组中至少两条相交的加强筋中的至少一条加强筋。

结合上述可能实现的方式，在第二种可能实现的方式中，加强筋组的数量为一，该加强筋组的至少两条相交设置的加强筋分别与凹槽的第一侧壁、第二侧壁、第一端壁和第二端壁中的至少两个连接形成多个三角形和/或多边形格构结构，布线孔和/或布线凹槽设置于相邻两个格构结构共用的加强筋上，以使线缆穿行相邻两个格构结构。

结合上述可能实现的方式，在第三种可能实现的方式中，至少两条相交设置的加强筋包括倾斜方向相反且交叉相连的第一斜筋和第二斜筋，布线孔和/或布线槽设置于第一斜筋和第一端壁之间的其他加强筋上。

结合上述可能实现的方式，在第四种可能实现的方式中，至少一个加强筋组个数为多个，每一加强筋组包括倾斜方向相反且交叉相连的第一斜筋和第二斜筋，相邻两个加强筋组中第一斜筋的倾斜方向相同，布线孔和/或布线槽设置于靠近第一端壁的加强筋组中的第一斜筋与靠近第二端壁的加强筋组中的第一斜筋之间的其他加强筋上，其他加强筋不包括靠近第一端壁和第二端壁的加强筋组中的第一斜筋。

结合上述可能实现的方式，在第五种可能实现的方式中，至少一个加强筋组个数为多个，每一加强筋组包括倾斜方向相反且交叉相连的第一斜筋和第二斜筋，相邻两个加强筋组中第一斜筋的倾斜方向相同，布线孔和/或布线槽设置于靠近第一端壁的加强筋组中的第一斜筋与靠近第二端壁的加强筋组中的第二斜筋之间的其他加强筋上，其他加强筋不包括靠近第一端壁的加强筋组中的第一斜筋与靠近第二端壁的加强筋组中的第二斜筋。

结合上述可能实现的方式，在第六种可能实现的方式中，任意两个相邻的加强筋组之间进一步设置有横筋，横筋至少与第一侧壁和第二侧壁连接，布线孔和/或布线槽进一步设置于横筋。

结合上述可能实现的方式，在第七种可能实现的方式中，至少两条相交设置的加强筋进一步包括第一横筋，第一横筋与第一斜筋和第二斜筋均交叉连接且连接于第一侧壁和第二侧壁。

第二方面，提供了一种机器人，该机器人包括基座和任意一项上述技术方案中的机器人大臂，该大臂由第二连接部连接于基座上。

本发明实施例提供的机器人大臂和机器人，通过将布线孔和/或槽设置在加强筋上，避免了在臂体长度方向上较大范围地设置埋线槽，对臂体截面形状影响很小，降低了技术人员的静力校核工作量及设计工作量。

另外，通过只在部分加强筋上设置布线孔/布线槽，使另一部分加强筋保留了完整结构，能够减轻设置布线孔/布线槽对加强筋及臂体强度的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明机器人大臂的一个实施例的立体图。

图2是图1所示实施例的主视图。

图3是图2所示实施例中的A-A剖面图。

图4是本发明机器人大臂的一个可选实施例中布线孔的示意图。

图5是本发明机器人大臂的另一个可选实施例的示意图。

图6是本发明机器人大臂的另一个实施例的示意图。

图7是本发明机器人大臂的另一个实施例的示意图。

图8是本发明机器人大臂的另一个实施例的示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。在附图和下面的描述中，没有示出公知的结构和技术，以便避免对本发明造成不必要的模糊。

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“垂直”、“平行”、“30°角”及“45°角”等不只是几何意义上的绝对意义，可以理解为“大致垂直”、“大致平行”、“大致30°角”及“大致45°角”。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

如图1和图2所示，图1是本发明机器人大臂的一个实施例的立体图，图2是图1所示实施例的主视图。大臂1包括主臂体10、第一铰接部20和第二铰接部30。主臂体10具预定长度及厚度，第一铰接部20和第二铰接部30分别设置于主臂体长度方向的两端。第一铰接部20可用于连接机器人的小臂(图未示)，第二铰接部30可用于连接机器人的基座(图未示)。主臂体10在第一铰接部20和/或第二铰接部30的轴线方向上具有预定厚度，在主臂体10上形成有沿其长度方向延伸、其厚度方向凹陷的凹槽100。

凹槽100包括底壁105、第一侧壁103、第二侧壁104、第一端壁101和第二端壁102，底壁105呈长方形。第一侧壁103和第二侧壁104分别与底壁105的两个长边(图未标)连接，第一端壁101和第二端壁102分别与底壁105的两个短边(图未标)连接。故，与底壁105连接的第一端壁101、第二侧壁104、第二端壁102和第一侧壁103依序相连和底壁105围合定义凹槽100的内部空间。

在凹槽100内设置有由底壁105向凹槽100内部空间延伸形成的多个加强筋，多个加强筋的一部分以预定图案排列形成第一加强筋组110和第二加强筋组120，第一加强筋组110和第二加强筋组120相邻且由横筋141分割，第一加强筋组110包括相互交叉的第一斜筋111、第二斜筋113及第一横筋112，第二加强筋组120包括相互交叉的第一斜筋121、第二斜筋123及第二横筋122。第一横筋112、第二横筋122及横筋141的延伸方向一致，基本垂直于第一侧壁103和/或第二侧壁104。第一斜筋111和121的倾斜方向大致相一致，与第一侧壁103和/或第二侧壁104大致形成约45°的夹角，第二斜筋113和123的倾斜方向大致相一致，与第一侧壁103和/或第二侧壁104大致形成约45°的夹角。

进一步地，第一斜筋111的一端连接在第一端壁101与第二侧壁104的交叉处，第一斜筋111的另一端连接在第一侧壁103与横筋141的交叉处。第二斜筋113的一端连接在第一端壁101与第一侧壁103的交叉处，第二斜筋113的另一端连接在第二侧壁104与横筋141的交叉处，并与第一斜筋111形成“X”形交叉连接。第一横筋112穿过第一斜筋111与第二斜筋113的“X”形交叉处，两端分别连接在第一侧壁103和第二侧壁104上。从而，第一斜筋111、第二斜筋113、第一横筋112、横筋141与第一端壁101、第一侧壁103和第二侧壁104共同形成具有六个三角格构结构的图案。

进一步地，第一斜筋121的一端连接在第二端壁102与第一侧壁103的交叉处上，第一斜筋121的另一端连接在第二侧壁104与横筋141的交叉处上。第二斜筋123的一端连接在第二端壁102与第二侧壁104的交叉处上，第二斜筋123的另一端连接在第一侧壁103与横筋141的交叉处上，并与第一斜筋121形成“X”形交叉连接。第一横筋122穿过第一斜筋121与第二斜筋123的“X”形交叉处，两端分别连接在第一侧壁103和第二侧壁104上。从而，第一斜筋121、第二斜筋123、第一横筋122、横筋141与第二端壁102、第一侧壁103和第二侧壁104共同形成具有六个最小单元三角格构的结构。

第二斜筋113、第一斜筋121与第一侧壁103形成一个大三角格构结构，该大三角格构结构包含六个最小单元三角格构结构。其中，第一横筋112、第一斜筋111、横筋141、第二斜筋123和第二横筋122的位于该大三角格构结构内的部分均设置有布线槽和/或孔1121、1111、1231、1411及1221。

请一并参阅图3，图3是图2A-A剖面图。以横筋141上设置的布线槽1411为例，结合图3说明加强筋上布线槽的结构。如图3所示，横筋141截面呈长方形，在横筋141脊背(顶部)设置有布线槽1411。布线槽1411从横筋141顶部沿主臂体10的厚度方向凹向横筋141内部，且在横筋141的厚度方向上贯穿横筋141。对布线槽1411的截面形状不作特别的限定，与线缆L的截面形状大致匹配，使得线缆L能够容纳在布线槽1411中即可。

第一横筋112、第一斜筋111、第二斜筋123和第二横筋122上的布线槽1121、1111、1231、1221与横筋141上的布线槽1411具有相同的结构，在此不再赘述。

布线槽1121、1111、1411、1231和1221能够连通上述的大三角格构中的六个最小单元三角格构结构，使得线缆L能够在凹槽100中沿大臂1的长度方向穿行。

由于布线槽/布线孔设置于加强筋上，使得臂体上设置布线槽/布线孔的部位的截面形状发生改变，而不设置布线槽/布线孔的部位的截面形状不发生改变。在本实施例中，仅第一斜筋111、第一横筋112、横筋141、第二横筋122和第二斜筋123上设置有布线槽/布线孔，相当于在大臂1整个长度方向上仅有五处截面的形状发生了改变。相对于在整个臂体长度上设置布线槽的设计，本发明技术方案减小了对大臂1的截面形状的改变，能够减小大臂的静力校核难度和设计工作量。

另外，由于布线槽/布线孔仅设置在部分加强筋上，第二斜筋113和第一斜筋121上未设置布线槽/布线孔，通过合理选择布线槽/布线孔的位置，能够保证线缆在主臂体10内穿行的同时，减轻对加强筋强度的削弱程度，减轻对大臂1强度的影响，同时不会增大臂体的重量。

作为一个可选实施例，请一并参阅图4，图4是本发明机器人大臂的一个可选实施例中布线孔的示意图，示出了图3所示布线槽的另一种变形。可以以布线孔替代布线槽来供线缆L在凹槽100内穿行。如图4所示，以横筋141上设置的布线孔1412为例，说明加强筋上布线孔的结构。横筋141截面呈长方形，在横筋141中部设置有布线孔1412。布线孔1412位于横筋141的高度方向(主臂体10的厚度方向)的中部并贯穿横筋141。布线孔1412的截面形状不作特别的限定，与线缆L的截面形状大致匹配，使得线缆L能够容纳在布线孔1412中即可。

请参阅图5，作为一个可选实施例，布线槽/布线孔还可以分别设置在第一横筋112、第一斜筋111、横筋141、第一斜筋121和第二横筋122的位于倾斜方向一致的第二斜筋113与第二斜筋123之间的部分。

作为一个可选实施例，进一步设置贯穿第一加强筋组110和第二加强筋组120的，沿主臂体10的长度方向延伸的竖筋。

作为一个可选实施例，第一斜筋111还可被设置为一端连接在第二侧壁104上，不与第一端壁101连接，第一斜筋111另一端仅连接在第一侧壁103上，不与或横筋141连接。换言之，第一斜筋111与第二侧壁104、横筋141和第一侧壁103形成四边形格构结构；第一斜筋111与第一端壁101、第一侧壁103和横筋141形成另一个四边形格构结构。同理，第二斜筋113、第一斜筋121和第二斜筋123也可以被设置为仅与第一侧壁103和第二侧壁104连接，而不与第一端壁101、第二端壁102和横筋141相连。第二斜筋113、第一斜筋121及二者之间的部分第一侧壁103和第二侧壁104形成梯形格构结构，布线孔/布线槽设置于第一斜筋111、第一横筋112、横筋141、第二横筋122和第二斜筋123位于该梯形格构结构之间的部分上。

图6是本发明机器人大臂的另一个实施例的示意图。在本实施例中，大臂1a具有与上述实施例中大臂1基本相同的结构，本实施例将不再对相同之处进行赘述，仅对不同之处做详细说明。与图1所示实施例相比，图6所示的实施例中，第一加强筋组110中不包括第一横筋112，第二加强筋组120中不包括第二横筋122。因此，第二斜筋113、第一斜筋121与第一侧壁103形成的大三角格构结构中，仅包括四个最小单元三角格构结构。布线孔/布线槽设置在相邻的最小单元三角格构结构共用的加强筋上，即第一斜筋111、横筋141和第二斜筋123位于大三角格构结构中的部分上。

图7是本发明机器人大臂的另一个实施例的示意图。在本实施例中，大臂1b具有与图1所示实施例中大臂1基本相同的结构，本实施例将不再对相同之处进行赘述，仅对不同之处做详细说明。在本实施例中，凹槽100内仅设置了第一斜筋111、第二斜筋113和第一横筋112。第一斜筋111一端连接在第一端壁101与第二侧壁104的交叉处上，另一端连接在第二端壁102与第一侧壁103的交叉处，第一斜筋111与大臂1b的长度方向呈30°角。第二斜筋113的一端连接在第一端壁101与第一侧壁103的交叉处，另一端连接在第二端壁102与第二侧壁104的交叉处。第二斜筋113与大臂1b的长度方向呈30°角并且与第一斜筋111呈“X”状交叉连接。第二斜筋113、第二端壁102和第一侧壁103形成一个大三角格构结构，该大三角格构结构中包含了三个最小单元三角格构结构。第一斜筋111和第一横筋112位于该大三角格构结构中的部分上设置有布线孔，即布线孔1111和布线孔1121，布线孔1111和布线孔1121使得上述三个最小单元三角格构连通，以允许线缆在凹槽100内沿主臂体10的长度方向穿行。

本发明提供的机器人大臂，通过在加强筋上设置布线槽，使得线缆能够在臂体内穿行，减小了臂体的干涉半径，扩大了机器人的活动范围。同时，相对于在整个臂体长度上设置布线槽的设计，本发明减小了对大臂的截面形状的改变，减小了大臂的静力校核和设计难度。另外，由于布线槽/布线孔仅设置在部分加强筋上，通过合理选择布线槽/布线孔的位置，能够保证线缆在主臂体内穿行的同时，减轻对加强筋强度的削弱程度，可以在不增加臂体重量的情况下减轻对大臂强度的影响，不会增加对驱动的功率需求。

图8是本发明机器人大臂的另一个实施例的示意图。在本实施例中，大臂1c具有与图1所示实施例中大臂1基本相同的结构，本实施例将不再对相同之处进行赘述，仅对不同之处做详细说明。在本实施例中，凹槽100内还增加了由第一斜筋131、第二斜筋133、第三横筋132定义的第三加强筋组130。第三加强筋组130设置在第一加强筋组110与第二加强筋组120之间。第三加强筋组130与第二加强筋组120之间还设置有有横筋151，横筋141设置于第一加强筋组110和第三加强筋组130之间。

其中，横筋141、横筋151及其二者之间的部分第一侧壁103和第二侧壁104共同形成四边形格构结构。第一斜筋131的一端连接在横筋141与第二侧壁104的交叉处，另一端连接在横筋151与第一侧壁103的交叉处。第二斜筋133的一端连接在横筋141与第一侧壁103的交叉处，另一端连接在横筋151与第二侧壁104的交叉处，并且，第一斜筋131与第二斜筋133呈“X”状交叉相连。第三横筋132的两端分别于第一侧壁103和第二侧壁104相连，并且穿过第一斜筋131与第二斜筋133的交叉处。

第二斜筋113、第一斜筋121及其二者之间的第一侧壁103和第二侧壁104共同形成大四边形格构结构。第一横筋112、第一斜筋111、横筋141第二斜筋133、第三横筋132、第一斜筋131、横筋151、第二斜筋123和第二横筋122位于上述大四边形格构结构内的部分上设置有布线槽。布线槽1121、1111、1411、1331、1321、1311、1511、1231、1221能够连通共用第一横筋112、第一斜筋111、横筋141第二斜筋133、第三横筋132、第一斜筋131、横筋151、第二斜筋123和第二横筋122的最小单元三角格构结构，从而使线缆L能够在凹槽100内沿主臂体10的长度方向穿行。

由于布线槽/布线孔设置于加强筋上，使得臂体上设置布线槽/布线孔的部位的截面形状发生改变，而不设置布线槽/布线孔的部位的截面形状不发生改变。对大臂1c的静力校核和设计影响很小。

另外，由于布线槽/布线孔仅设置在部分加强筋上，第二斜筋113和第一斜筋121上未设置布线槽/布线孔，在保证线缆能够在主臂体10内穿行的同时减轻了对加强筋强度的削弱程度，减轻了对大臂1c强度的影响。

本发明还提供一种机器人，可包括基座、大臂和小臂等。其中，大臂可以为任意一种上述实施例中描述的机器人大臂。大臂通过其第二连接部连接于基座上，能够相对于基座执行转动或移动动作。大臂可通过其第一连接部连接小臂，小臂可相对于大臂转动或移动动作。

本发明提供的机器人，线缆可沿大臂加强筋上的布线孔/布线槽在臂体内部穿行，避免了臂体外部走线，减小了大臂的干涉半径。同时，布线孔/布线槽设置在部分加强筋上，对大臂的截面形状和强度的影响较小。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。