关节机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及工业机器人领域，尤其涉及具有多个机械臂的关节机器人。
【背景技术】
[0002]关节机器人，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，是最常见的一种工业机器人。近年来，关节机器人在工业生产活动中得到越来越广泛的应用，诸多工业领域中都能看见它的身影，比如，自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。
[0003]关节机器人具有动作灵活、响应迅速的特点。通常，关节机器人包括多个机械臂，例如大臂、小臂以及手腕等。随着生产要求越发提高，如何设计关节机器人的各机械臂的结构，对提高其性能有着不容忽视的影响。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种通过改进大臂结构来提高性能的关节机器人。
[0005]本发明的第一方式提供了一种关节机器人，其包括:基座，所述基座被安装于基准面，用于固定安装所述关节机器人；第一臂，所述第一臂被安装到所述基座，能够绕第一轴进行第一旋转运动且能够绕第二轴进行第二旋转运动，所述第一轴垂直于所述基准面，所述第二轴平行于所述基准面；第二臂，所述第二臂连接至所述第一臂，能够绕第三轴进行第三旋转运动且能够绕第四轴进行第四旋转运动，所述第三轴位于所述第二臂与所述第一臂的连接处且平行于所述基准面，所述第四轴是所述第二臂的中心轴；第三臂，所述第三臂连接至所述第二臂，并能够绕第五轴进行第五旋转运动，所述第五轴位于所述第三臂与所述第二臂的连接处且平行于所述基准面；以及平衡装置，所述平衡装置与所述第一臂枢轴连结，使得所述平衡装置与所述第一臂能够绕着枢轴进行相对旋转；其中，当沿所述第二轴的方向观察时，所述第一臂的右侧边缘和左侧边缘中的至少一者呈弯曲状。
[0006]根据上述第一方式的关节机器人，由于将大臂的边缘设置成弯曲状，能够有效地缓解应力集中，防止大臂过早出现疲劳损坏。
[0007]根据上述本发明第一方式的关节机器人，优选的是，当沿平行于所述基准面且垂直于所述第二轴的方向观察时，所述平衡装置与所述第一臂至少部分重叠。
[0008]由此，能够将平衡装置的轴向位置配置关节机器人的大臂，从而使得大臂与平衡装置被配置得离中心位置更近。能够使得关节机器人更加紧凑。
[0009]根据上述第二方式的关节机器人，优选的是，当沿所述第二轴的方向观察时，所述第一臂的右侧边缘向靠近所述大臂的中心线的方向弯曲。
[0010]由此，能够使得大臂在绕第二轴转动时，避免过早地与平衡装置发生干涉。从而，能够增大大臂的旋转范围。
[0011]根据第三方式的关节机器人，优选的是，当沿所述第二轴的方向观察时，所述第一臂的左侧边缘向远离所述大臂的中心线的方向弯曲，所述右侧边缘的曲率大于所述左侧边缘的曲率。
[0012]由此，能够根据大臂的两个边缘的实际情况进行区别设计，不仅能够获得避免应力集中的效果，还增大了设计自由度。
[0013]根据第四方式的关节机器人，优选的是，当沿所述第二轴的方向观察时，设所述第一臂的左侧边缘的曲率半径为R1，设所述第一臂的右侧边缘的曲率半径为R2，则Rl、R2满足如下关系:R1>2R2。
[0014]根据第一至第五方式的关节机器人，优选的是，当沿平行于所述基准面且垂直于所述第二轴的方向观察时，所述第一臂被设计成如下形状:所述第一臂的上端比下端更加远离所述基座的中心位置。
[0015]由此，能够将小臂配置在基座的中心位置上方，有利于平衡关节机器人的重心，使得关节机器人的结构更加稳定。此外，通过上述设计，还能够进一步增大避免应力集中的效果O
[0016]根据上述第一至第六方式的关节机器人，优选的是，所述第一臂通过铸造的方式形成，并且所述第一臂的表面被进行了喷丸处理。
[0017]由此，能够通过常规的技术手段来获得符合要求的关节机器人的大臂。
[0018]根据上述第一至第七方式的关节机器人，优选的是，在所述第一臂的中部形成有加强肋。
[0019]由此，能够进一步增强大臂的强度。
【附图说明】
[0020]图1是表示本发明一个实施方式的关节机器人的整体结构的示意图；
[0021]图2是表示本发明一个实施例中的关节机器人的大臂的立体图；
[0022]图3是表示本发明一个实施例中的关节机器人的大臂的侧视图；
[0023]图4是表示本发明一个实施例中的关节机器人的大臂的两侧边缘的曲率的示意图；
[0024]图5是表示本发明的关节机器人的大臂从另一方向看到的侧视图；
[0025]图6是本发明另一实施例中的关节机器人的大臂的示意图。
【具体实施方式】
[0026]以下，参考附图，对本发明进行详细说明。
[0027]图1示出了本发明一个实施方式中的关节机器人100。如图1所示，关节机器人100的外部结构主要包括:基座1、大臂2、小臂3、手腕体4、平衡器5、以及多个马达6。
[0028]图1中，以基准面PO为参照基准定义了三维坐标系XYZ。其中，XY平面与基准面PO平行，Z轴垂直于基准面PO。图1中所示的关节机器人100处于如下状态:基座I被固定于基准面PO ;大臂2与基准面PO垂直；小臂3及手腕体4与大臂垂直，并平行于基准面PO。
[0029]这里所称的“垂直”、“平行”等，并不要求在数学方面严格精确，而是允许大致上的公差或误差。
[0030]下面，对关节机器人100的各个组成部分进行具体说明。
[0031]基座I是关节机器人100的底座，用于将机器人100安装固定于工作场所。通常情况下，基座I由金属等坚固的材料制成。制造工艺例如可以是铸造等。图1中的基座I的内部是中空的，其中容纳有图中未示出的马达等其他部件。基座I的上部与大臂2及平衡器5相连结。基座I的底部通过机械连结等方式被固定到基准面PO上。需要说明的是，尽管大多情况下基座I被直接固定于地面(此时地面即为基准面PO)，但并不限于此，也可以被固定于工作台等其他平面。例如，当需要将关节机器人100倒置进行悬挂设置时，基座I可被固定于天花板等的下表面上。
[0032]大臂2相当于关节机器人100的第一臂。大臂2的一端被支承于基座I。大臂2能够绕垂直于基准面PO的第一轴Al相对于基座I进行相对旋转(即第一旋转运动)。由图1可以看出，该第一旋转位于XY平面内。此外，大臂2还能够绕平行于基准面的第二轴A2进行旋转运动(即第二旋转运动)。如图1所示，该第二旋转位于XZ平面内。大臂2的另一端与小臂3相连。如图1所示，大臂2与小臂3能够绕位于二者连接处的旋转轴A3进行相对旋转(即第三旋转运动)，第三轴A3与第二轴A2平行，也平行于基准面PO。
[0033]小臂3相当于关节机器人100的第二臂。如图1所示，小臂3大致呈杆状。小臂3能够在马达6的驱动下，绕其中心轴、即第四轴A4进行旋转(即第四旋转运动)。如上所述，小臂3的一端与大臂2相连。此外，小臂3的另一端与手腕体4相连。
[0034]如图1所示，手腕体4能够绕位于其与小臂3连接处且平行于基准面PO的第五轴A5进行旋转(即第五旋转运动)。
[0035]除了上述第一至第五旋转运动，本实施例的关节机器人100还包括第六旋转运动。所述第六旋转运动是指与手腕体4的末端相连结的执行部件(图中未示出)绕其轴心旋转的运动。由此，本实施例的关节机器人100的各个部件的旋转运动合计具有六个旋转轴，因此该关节机器人100也被称为六轴机器人。
[0036]为上述第一旋转运动提供动力的马达被设置于基座I的内部(图中未示出)。为上述第二旋转运动提供动力的马达被设置于第二轴A2附近(图中未示出)。为上述第三旋转运动提供动力的马达被设置于第三轴A3附近(图中未示出)。为上述第四及第五旋转运动提供动力的马达6被设置于小臂3的一端，其动力通过减速器等动力传递装置向手腕体及小臂传递。作为提供上述驱动力的马达，例如可以是电动马达。但马达的种类不限于此，只要能满足提供驱动力的条件即可，除了电动马达之外，也可以是液压马达或气动马达等。
[0037]平衡器6(相当于本发明的平衡装置)被支承在基座I上。平衡器6与大臂2相连。平衡器6能够与大臂2进行相对旋转。图1所示的状态下，平衡器6处于初始位置，不对大臂2施加作用力。随着大臂2绕第二轴A2进行旋转，平衡器6与大臂2之间的相对距离发生变化。伴随着该变化，平衡器6向大臂2施加拉力或推力。通过提供这样的作用力，有助于大臂2更加容易地返回到平衡位置。即，平衡器2具有协助大臂2恢复平衡的功能。
[0038]除上述部分之外，关节机器人100至少还包括:动力传递系统、能源供应系统、以及动作控制系统。所述动力传递系统能够将各个马达产生的驱动力传递至各运动部件，例如大臂、小臂、手腕体等。所述能源供