专利名称：堆垛机器人手腕传动机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属机械传动领域，特别是涉及一种堆垛机器人手腕传动机构。
背景技术：
码垛就是按照集成单元化的思想，将单一的物料按照一定的模式堆码成垛，以便使单元化的物垛实现物料的存储、搬运、装卸运输等物流活动。码垛机器人通常被看作是抓取和放置系统，它能从一个地点抓起一个或者是多个箱体物件，将它们放置到货盘上预先设
置好的地点。通常的码垛模式是将抓取的物件从生产线上作±90°旋转转运到下道工序或
存放位置。主要完成以下几个动作下降-旋转-抓取并夹持物件-旋转-上升-松开并放置物件。
圆柱坐标式码垛机器人由机座、手臂、腕部及抓手组成，其中手臂是机器人支撑被抓物件、手腕和手指的重要部件，其作用是移动手指到指定位置抓取物件，然后将其搬运到指定位置。机器人腕部是驱动手部回转的部件，起支撑和确定手部位姿的作用。在食品、饮料生产及一些运输企业得到广泛应用。
圆柱坐标型码垛机器人与关节型码垛机器人相比，结构简单，控制简便，价格低。现有圆柱坐标型码垛机器人的手腕运动采用伺服电机独立驱动，当手臂旋转时末端的手腕驱动电机也随之运动，由于手腕驱动电机及联轴器、连接法兰等机件位于机械臂的末端，增大了摆臂转动惯量，增加了摆臂驱动电机的能量消耗，同时在运动规划中由于手腕驱动电机需单独控制，也势必造成控制系统的复杂化，且成本较高。发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种堆垛机器人手腕传动机构，以解决现有装置结构复杂，成本高的问题。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种堆垛机器人手腕传动机构，由齿轮支架，传动轴，轴承座，摆臂，手腕回转轴组成，所述的传动轴两端固定于两对称的轴承座上，所述的轴承座对称固定于摆臂顶部平面两端，所述的一号锥齿轮和二号锥齿轮分别固定于传动轴两顶端，所述的三号锥齿轮固定于齿轮支架上且与一号锥齿轮啮合，所述的齿轮支架位于摆臂上部右端，当摆臂旋转时齿轮支架固定不转，所述的四号锥齿轮固定于手腕回转轴上端且与二号锥齿轮啮合。有益效果
本实用新型机构是为解决上述问题而做出的，本机构的创新点在于通过齿轮的刚性传动，利用机器人的摆臂回转运动带动腕部作回转运动，该新型结构具有如下优点
1. 取消堆垛机器人的手腕驱动电机，减轻机器人摆臂末端重量，简化控制系统，降低制造成本。
2. 在单一摆臂动力源驱动的情况下，可以同时实现机械臂与手腕的回转运动。
3. 采用齿轮刚性传动，与链传动、带传动相比，传动误差小，精度高，提高了机器人腕部运动的可靠性。
4. 采用锥齿轮传动，容易实现手腕回转运动方向的转换。
图1为机械臂手腕传动机构示意图(锥齿轮6与锥齿轮2同向安装)；图2为机械臂手腕传动机构示意图(锥齿轮6与锥齿轮2反向安装)；
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
一种堆垛机器人手腕传动机构，由齿轮支架1，传动轴4，轴承座10，摆臂8，手腕回转轴7组成，传动轴4两端固定于两对称的轴承座10上，轴承座10对称固定于摆臂8顶部平面两端， 一号锥齿轮3和二号锥齿轮5分别固定于传动轴4两顶端，三号锥齿轮2固定于齿轮支架1上且与一号锥齿轮3啮合，所述的齿轮支架1位于摆臂8的上部右端，当摆臂8旋转时齿轮支架1固定不转，四号锥齿轮6固定于手腕回转轴7上端且与二号锥齿轮5啮合。 一号锥齿轮3和二号锥齿轮5与传动轴4为键连接。
四号锥齿轮6与手腕回转轴7固结，并可沿其自身轴线旋转，当机器人摆臂8回转时，由于与一号锥齿轮3啮合的三号锥齿轮2是固定不动的，因此带动一号锥齿轮3回转，通过传动轴4另一端的二号锥齿轮5带动四号锥齿轮6回转，从而带动手腕回转轴7的回转。在具体实施例中，为消除直齿锥齿轮啮合间隙造成的传动误差，锥齿轮可采用螺旋齿。
摆臂旋转时若摆臂8绕回转轴2的旋转角为9 b，手腕回转轴7相对于摆臂8的旋转角为ew，当两对锥齿轮的齿数比相同、四号锥齿轮6按图1位置安装时，满足ew--eb-;当四号锥齿轮6按图2位置安装时，满足ew-eb。
在啤酒生产线上，要求码垛机器人将排列好的啤酒箱从输入流水线上抓起放到输出线上堆码成垛。由于输入与输出流水线上的成品运动方向在水平面上呈垂直布置，要求机器人手臂在搬运过程中旋转90度。为保证运动的稳定性，在运动过程中要求机器人手腕下部的抓箱部件作平动，因此需要机器人手腕反向旋转90度。本新型机构具体应用如下摆臂8作顺时针旋转的同时，与固定三号锥齿轮2啮合的一号锥齿轮3在摆臂8带动下回转，通过传动轴4将回转运动传递给二号锥齿轮5，从而使得四号锥齿轮6作同角度的逆时针回转，即满足ew--eb，实现搬运啤酒箱的过程中堆垛机器人抓箱部件作平动。
权利要求1.一种堆垛机器人手腕传动机构，由齿轮支架(1)，传动轴(4)，轴承座(10)，摆臂(8)，手腕回转轴(7)组成，其特征是所述的传动轴(4)两端固定于两对称的轴承座(10)上，所述的轴承座(10)对称固定于摆臂(8)顶部平面两端，所述的一号锥齿轮(3)和二号锥齿轮(5)分别固定于传动轴(4)两顶端，所述的三号锥齿轮(2)固定于齿轮支架(1)上且与一号锥齿轮(3)啮合，所述的齿轮支架(1)固定于摆臂(8)上部右端，所述的四号锥齿轮(6)固定于手腕回转轴(7)上端且与二号锥齿轮(5)啮合。
2. 根据权利要求1所述的一种堆垛机器人手腕传动机构，其特征是所述的一号锥齿轮(3)和二号锥齿轮(5)与传动轴(4)为键连接。
专利摘要本实用新型涉及一种堆垛机器人手腕传动机构，由齿轮支架(1)，传动轴(4)，轴承座(10)，摆臂(8)，手腕回转轴(7)组成，所述的传动轴(4)两端固定于两对称的轴承座(10)上，所述的轴承座(10)对称固定于摆臂(8)顶部平面两端，所述的一号锥齿轮(3)和二号锥齿轮(5)分别键固定于传动轴(4)两顶端，所述的三号锥齿轮(2)固定于齿轮支架(1)上且与一号锥齿轮(3)啮合，所述的齿轮支架(1)位于摆臂(8)的上部右端，当摆臂(8)旋转时齿轮支架(1)固定不转，所述的四号锥齿轮(6)固定于手腕回转轴(7)上端且与二号锥齿轮(5)啮合。本实用新型制造成本低，传动误差小，精度高。
文档编号F16H1/14GK201432994SQ20092007710
公开日2010年3月31日 申请日期2009年6月23日 优先权日2009年6月23日
发明者琳 杨, 毛立民, 剑 邹 申请人:东华大学