一种可移动五轴机器人的制作方法
【技术领域】
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[0001 ]本发明属于工业机器人应用技术领域，具体涉及一种可移动五轴机器人。
【背景技术】
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[0002]轻工、医药、食品和电子等行业的自动化生产线中，诸如分拣、包装、封装，特别是在物料搬运、机床上下料等这种重复、枯燥、危险性尤为突出工作中，为了减轻人类劳动强度，提高工作效率，在作业工序中往往需要在空间中安置重复性工作的作业机械人，而采用传统码垛机器人则显得没必要，或制造成本太高，如传统的SCARA机器人由于其自身因素，其小臂上安装了三个电机和一个滚珠丝杠，这样就限制了其作用范围，串联式的五轴机器人制造成本太高。然而，在平动并联机器人机构中，采用动平台上的执行器通过传动轴与机架上的电机相连的方法缩小了机构的工作空间范围，限制了末端执行器加速度的提高，使得位置和姿态精度难以保证。目前国内大多数机器人都不具备移动的特点，尺寸都很大，很笨重导致制造成本高，组装起来很麻烦，搬运时候很不方便，而且很多工业应用场合需要机器人末端姿态的改变。而且目前在应用的齿条传动主要有直齿齿条和斜齿齿条，分别与渐开线直齿圆柱齿轮和渐开线斜齿圆柱齿轮配对使用，直齿条在与齿轮啮合时有冲击、重合度小、传动不平稳，斜齿齿条在与齿轮啮合时重合度与颤动平稳性得倒改善，但是存在轴向力，这两种齿轮齿条传动时只有1到2个齿接触，且存在齿侧间隙，有传动噪声，传动精度低。
【发明内容】
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[0003]本发明为了克服现有技术的上述不足，提供一种可移动五轴机器人。该机器人结构简单，安装方便，可以应用于多种工业场合。
[0004]本发明所提供的一种可移动五轴机器人包括固定底座8、导轨10、滑块1、次摆线齿条9、滚轮20、机器人安装底座2、末端安装座5、第一驱动装置13、第二驱动装置3、第三驱动装置16、第四驱动装置11、第五驱动装置7、第一支链、第二支链及第三支链;所述第一驱动装置13包括伺服电机，所述第二驱动装置3、第三驱动装置16及所述第四驱动装置11包括伺服电机及谐波减速机，所述第五驱动装置7包括伺服电机和行星减速机;所述第一支链包括大臂4及前臂19，所述大臂4的一端通过螺钉与所述第二驱动装置3上的谐波减速机连接，所述前臂19与所述大臂4的另一端通过转动铰链连接，所述第二驱动装置3的伺服电机通过螺钉固定在机座盖上，所述第二驱动装置3的伺服电机的输出轴通过键与所述第二驱动装置3的谐波减速机配合连接，所述第二驱动装置3的谐波减速机通过螺钉安装在所述机器人安装底座2上，所述第二驱动装置3的谐波减速机的一端作为输入与伺服电机连接，所述第二驱动装置3的谐波减速机的另一端作为输出与所述大臂4连接;所述第二支链包括小臂14及小臂拉杆15，所述小臂14的一端通过螺钉与所述第三驱动装置16上的谐波减速机连接，所述小臂拉杆15与所述小臂14的另一端通过转动铰链连接，所述前臂19与所述小臂拉杆15通过转动铰链连接，所述第三驱动装置16的伺服电机通过螺钉固定在机座盖上，所述第三驱动装置16的伺服电机的输出轴通过键与所述第三驱动装置16的谐波减速机配合连接，所述第三驱动装置16的谐波减速机通过螺钉安装在所述机器人安装底座2上，所述第三驱动装置16的谐波减速机的一端作为输入与伺服电机连接，所述第三驱动装置16的谐波减速机的另一端作为输出与小臂14连接;所述第三支链包括后臂12、第一保姿态杆17、三角连接架18及第二保姿态杆6，所述后臂12的一端通过螺钉与所述第四驱动装置11的谐波减速机连接，所述第一保姿态杆17的一端与所述后臂12的另一端通过转动铰链连接，所述三角连接架18的一端与所述第一保姿态杆17的另一端通过转动铰链连接，所述第二保姿态杆6的一端与所述三角连接架18的另一端通过铰链连接，所述第四驱动装置11的伺服电机通过螺钉固定在机座盖上，所述第四驱动装置11的伺服电机的输出轴通过键与所述第四驱动装置11的谐波减速机配合连接，所述第四驱动装置11的谐波减速机通过螺钉安装在所述机器人安装底座2上，所述第四驱动装置11的谐波减速机的一端作为输入与伺服电机连接，所述第四驱动装置11的谐波减速机的另一端作为输出与所述后臂12连接;所述末端安装座5的一端与所述前臂19通过转动铰链连接，所述末端安装座5的另一端与所述第二报姿态杆6通过转动铰链连接，所述第五驱动装置7的伺服电机通过螺钉与所述第五驱动装置7的行星减速机连接，所述第五驱动装置7的行星减速机通过螺钉固定在所述末端安装座5上;所述第一支链中的所述前臂19与所述第二支链中的所述小臂拉杆15通过转动铰链连接，所述第一支链与第二支链通过转动副的连接形成平行四边形结构;所述第一支链中的所述大臂4与所述第三支链中的所述第一保姿态杆17通过转动铰链连接，所述三角连接架18的两端分别与所述大臂4及所述第一保姿态杆17通过铰链连接，所述第一支链与第三支链通过转动副的连接形成平行四边形结构;所述导轨10、滑块1、次摆线齿条9、滚轮20、机器人安装底座2及所述第一驱动装置1组成机器人的移动模块，所述滚轮20垂直安装在所述第一驱动装置13的正下方;所述第一驱动装置13的伺服电机通过螺钉固定在所述机器人安装底座2上，所述第一驱动装置13的伺服电机的输出轴通过键与所述滚轮20连接，通过螺钉与垫片将所述滚轮20与所述第一驱动装置13的伺服电机作轴向固定;所述次摆线齿条9通过螺钉固定在所述固定底座8上;所述机器人安装底座2与所述滑块1通过螺钉连接，所述滑块1设置在所述导轨10上，所述导轨10通过螺钉安装在所述固定底座8上;所述移动模块通过所述第一驱动装置13驱动，通过所述滚轮20上的滚销22与所述次摆线齿条9的配合传动以及所述滑块1与所述导轨10的配合传动来完成整个机器人的移动。
[0005]所述滚轮20包括第一承载板21、滚销22及第二承载板23;所述滚销22两端通过滚针轴承24安装在所述第一承载板21及所述第二承载板23上，所述滚销22两端通过锁紧螺母25锁紧;所述滚销22与所述次摆线齿条9配合进行传动。
[0006]本发明通过第二驱动装置、第三驱动装置驱动控制末端的路径，通过第四驱动装置驱动改变末端的姿态。移动模块采用滚轮与次摆线齿条的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的直线传动机构;该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。该机器人结构简单，搭建安装过程简单轻便；同时较好地保持了机构的惯性小，高速度高加速度，高定位精度和重复定位精度的特点。
[0007]本发明把第二驱动装置和第四驱动装置输出的动力汇合到大臂和小臂上，通过交汇的前臂和小臂拉杆将动力传递到末端，同时起到结构约束的作用。两条支链交汇形成平行四边形结构，使得末端执行器有明确的运动规律和定位精度。另外将第二驱动装置、第三驱动装置上的后臂、大臂和第一报姿态杆形成平行四边形结构，从而可以保持机器人末端的姿态。并且后臂由第三驱动装置驱动，可以改变机器人末端的姿态，以达到所需要的功能需求。
[0008]本发明具有以下技术特点:
[0009](1)本发明的机器人运动均由不同的伺服电机、减速机驱动，机器人末端可以扩展，加个抓手，用气动驱动。
[0010](2)本发明将二个动力源通过二个传动支链输送到末端上。
[0011](3)本发明将第二驱动装置、第三驱动装置上的后臂、大臂和第一报姿态杆形成平行四边形结构，从而可以保持机器人末端的姿态。并且后臂由第三驱动装置驱动，可以改变机器人末端的姿态，以达到所需要的功能需求。
[0012](4)本发明的末端由驱动装置带动主动臂驱动，从动臂配合主动臂限制执行器的运动轨迹;保证末端执行器有明确的运动轨迹和位置精度，并且使得本发明结构简单、惯性小。
[0013](5)本发明的移动模块采用滚轮与次摆线齿条的配合传动，次摆线滚轮齿条传动是一种基于摆线齿形的新型直线传动机构。该机构具有高精度、高速、噪音小及大行程传动等优点。
【附图说明】
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[0014]图1是本发明可移动五轴机器人的结构示意图；
[0015]图2是本发明机器人中第一支链和第二支链的结构示意图；
[0016]图3是本发明机器人中第一支链和第三支链的结构示意图；
[0017]图4是本发明机器人中保持末端姿态的平行四边形结构；
[0018]图5是本发明机器人中滚轮与次摆线齿条的结构示意图；
[0019]图6是本发明机器人中滚轮与次摆线齿条的剖视结构示意图；
[0020]图7是本发明机器人中执行末端的剖视结构示意图。
[0021 ]图中:丨:滑块;2:机器人安装底座;3:第二驱动装置;4:大臂；5:末端安装座;6:第二保姿态杆;7:第五驱动装置;8:固定底座;9:次摆线齿条;10:导轨；11:第四驱动装置;12:后臂；13:第一驱动装置；14:小臂；15:小臂拉杆；16:第三驱动装置；17:第一报姿态杆；18:三角连接架；19:前臂；20:滚轮;21:第一承载板;22:滚销；23:第二承载板;24:滚针轴承；25:锁紧螺母;26:胀紧套;27:抓手安装法兰。
【具体实施方式】
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[0022]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0023]本发明所提供的一种可移动五轴机器人包括固定底座8、导轨10、滑块1、次摆线齿条9、滚轮20、机器人安装底座2、末端安装座5、第一驱动装置13、第二驱动装置3、第三驱动装置16、第四驱动装置11、第五驱动装置7、第一支链、第二支链、第三支链;所述第一支链包括大臂4、前臂19;所述第二支链包括小臂14、小臂拉杆15;所述第三支链包括后臂12、第一保姿态杆17、三角连接架18、第二保姿态杆6;所述第一驱动装置13包括伺服电机20;所述第二驱动装置3、第三驱动装置16、第四驱动装置11均由伺服电机和谐波减速机组成;所述第五驱动装置7由伺服电机和行星减速机组成。所述导轨10、滑块1、次摆线齿条9、滚轮20、机器人安装底座2、第一驱动装置13组成机器人的移动模块。
[0024]如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，固定底座8用螺钉水平固定于地面上，两个平行设置的导轨10通过螺钉水平固定于固定底座8上，机器人安装底座2通过螺钉水平固定在滑块1上，滑块1安装在导轨10上;第一驱动装置13通过螺钉安装于机器人安装底座2上，第一驱动装置13的伺服电机输出轴与滚轮通过键传动，并用螺钉作轴向固定;次摆线齿条9通过螺钉水平安装于固定底座8上;通过第一驱动装置驱动，带动滚轮20转动，通