一种六自由度桌面型串联机器人的制作方法

文档序号:8581051阅读:440来源:国知局
一种六自由度桌面型串联机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种六自由度桌面型串联机器人,属于机器人教育领域。
【背景技术】
[0002]2011年,中国市场共销售工业机器人22577台,比2010年增长51 %。国际机器人联盟预计,2014年中国工业机器人年装机量将超过日本,达到3.2万台,占到世界总量的20%,将成为全球最大的机器人市场。随着制造业不断发展,汽车制造、工程机械及电机、电子等行业对机器人需求最大,其中所需机器人的品种以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压等为主。在这种形式下,就需要高校为企业培养出更多机器人操作及应用的技术人才。随着我国基础教育信息化的发展,机器人教育所涉及知识的广泛性和涉及技术的综合性,这都使机器人对教育而言具有更多的价值。因此以工业机器人应用为原型的作业型教学机器人越来越成为高职高校机器人教学平台之一,这类机器人保留工业机器人所有特征,具有更好的开放性和可扩展性,更强的交互性和动手能力,良好的人机界面等因素,且低成本设计,安全可靠。对学生的技能教育、科技的创新发展都具有重要的意义。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型要解决的技术问题是:为克服上述问题,提供一种保留工业串联机器人特征,工业作业型理念设计,在机器人技术的教学过程中,能够解决操作实践缺乏问题的六自由度桌面型串联机器人。
[0004]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种六自由度桌面型串联机器人,包括实验平台(I),所述实验平台(I)上台面为防火板,所述实验平台(I)上设置有控制操作面板(8)和工件支架(7),所述工件支架(7)两侧分别设置有六自由度桌面型串联机器人本体(2)和控制计算机¢),所述六自由度桌面型串联机器人本体(2)还连接有气路系统(4)和机器人末端工具(3),所述机器人末端工具(3)为气动手爪工具(15)或轨迹喷涂工具(16);
[0006]所述实验平台⑴下还安装有机器人控制系统(5),所述控制操作面板⑶、六自由度桌面型串联机器人本体(2)、控制计算机¢)、气路系统(4)和机器人末端工具(3)都与机器人控制系统(5)连接;
[0007]所述六自由度桌面型串联机器人本体(2)的最大负载为3公斤,其高度为850毫米,其最大展开半径为610毫米。
[0008]优选地,所述六自由度桌面型串联机器人本体(2)通过一关节(9)、二关节(10)、三关节(11)、四关节(12)、五关节(13)、六关节(14)实现旋转运动、回转运动两种形式,且各关节的电机、传感器的电缆均设置在弹簧护线管(43)内,所述六自由度桌面型串联机器人本体(2)采用透明式的封装结构。
[0009]优选地,所述一关节(9)包括步进电机(17)、谐波减速器(18)、机器人底座(19)、光电传感器(20)。
[0010]优选地,所述二关节(10)包括交流伺服电机(21)、谐波减速器(22)、第二关节支架(23)、光电传感器(24) ο
[0011]优选地,所述三关节(11)包括步进电机(25)、谐波减速器(26)、同步齿形带(27)、第三关节支架(28)、光电传感器(29)。
[0012]优选地,所述四关节(12)包括步进电机(30)、第四联轴器(31)、谐波减速器(32)、光电传感器(33)。
[0013]优选地,所述的五关节(13)包含步进电机(34)、谐波减速器(35)、同步齿形带
(36)、第五关节支架(37)、光电传感器(38)。
[0014]优选地,所述的六关节(14)包含步进电机(39)、第六联轴器(40)、谐波减速器
(41)、光电传感器(42) ο
[0015]优选地,所述机器人控制系统(5)为基于PC104总线的嵌入式运动控制器,其内部堆栈式安装有三块二轴运动控制卡,所述机器人控制系统(5)还具有图形化示教盒和Windows环境接口。
[0016]本实用新型的有益效果是:本实用新型完全按照工业标准设计,结构紧凑,工作范围大,具有高度的灵活性,是进行运动规划和编程系统设计的理想对象。机器人由六个关节通过连接板、支架等连接构成工业串联机器人结构模式,机器人负载3公斤,高度850毫米,最大展开半径610毫米,本体步进电机与交流伺服电机混合驱动,低成本高可靠性设计,在自动搬运、装配、焊接等方面有着广泛的教学应用,通过该机器人可使学生能够模拟工业现场的实际运行状况,掌握串联机器人结构及操作方案。所述六自由度桌面型串联机器人本体基于低成本和工业串联一致性设计,机械系统可视化,控制系统全面开放,采用工业串联机器人常用的示教再现工作模式。六自由度桌面型串联机器人作为基础机器人技术教学平台使用,符合工业机器人的特点,又能满足现代高等和职业教育对教学机器人的需求。通过实验学习,可掌握工业串联机器人的组成和工作原理,了解机器人基本单元技术(机构、控制、传感器),可完成不同规则的搬运与装配实验,让学生全面掌握工业机器人机械传动部件的选择、装配、结构件的设计、传感器的选择和使用、电机的选择和使用、计算机编程和调试,使学生在机器人及机电系统的设计、装配、调试能力均能得到提高。对加快高素质技能型人才培养,推进经济与社会的跨越式发展具有重要意义。
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0018]图1是本实用新型一个实施例的主视图;
[0019]图2A和图2B分别是本实用新型所述六自由度桌面型串联机器人本体的主视图和左视图;
[0020]图3A和图3B分别是本实用新型一关节的剖视图和主视图;
[0021]图4A和图4B分别是本实用新型二关节的主视图和侧面剖视图;
[0022]图5A和图5B分别是本实用新型三关节的剖视图和主视图;
[0023]图6A和图6B分别是本实用新型四关节的破视图和主视图;
[0024]图7A和图7B分别是本实用新型五关节的主视图和破视图;
[0025]图8A和图8B分别是本实用新型六关节的破视图和主视图;
[0026]图9A是本实用新型所述气动手爪工具的结构不意图;
[0027]图9B是本实用新型所述轨迹喷涂工具的结构示意图。
[0028]图中标记:1-实验平台,2-六自由度桌面型串联机器人本体,3-机器人末端工具,4-气路系统,5-机器人控制系统,6-控制计算机,7-工件支架,8-控制操作面板,9- 一关节,10- 二关节,11-三关节,12-四关节,13-五关节,14-六关节,15-气动手爪工具,16-轨迹喷涂工具,17-步进电机,18-谐波减速器,19-机器人底座,20-光电传感器,21-交流伺服电机,22-谐波减速器,23-第二关节支架,24-光电传感器,25-步进电机,26-谐波减速器,27-同步齿形带,28-第三关节支架,29-光电传感器,30-步进电机,31-第四联轴器,32-谐波减速器,33-光电传感器,34-步进电机,35-谐波减速器,36-同步齿形带,37-第五关节支架,38-光电传感器,39-步进电机,40-第六联轴器,41-谐波减速器,42-光电传感器,43-弹簧护线管。
【具体实施方式】
[0029]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本实用新型的基本结构,因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0030]本新型所述六自由度桌面型串联机器人基于工业机器人机电系统一致性设计,采用工业串联示教再现工作模式进行自动化搬运与装配作业。机器人本体可视化设计,控制系统全面开放,六自由度桌面型串联机器人系统配置控制、操作、实验一体化铝合金实验平台。
[0031]如图1所述的实验平台I采用优质铝型材搭建,底部配置支脚与滚轮,方便实验与搬运。实验平台I上方安装控制操作面板8,所述控制操作面板8安装有按钮与指示灯,实验平台I上台面采用防火板平台,防滑安全可靠。所述工件支架7配置轴、套两种铝制工件与钣金支架,实现机器人搬运与装配作业。所述工件支架7两侧分别设置有六自由度桌面型串联机器人本体2和控制计算机6,所述六自由度桌面型串联机器人本
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