一种轻型多轴机器人的制作方法

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种轻型多轴机器人。

背景技术：

随着科学技术日新月异的进步，工业机器人已成为当今工业生产上重要的组成部分，它可以很精确的完成形形色色的任务和操作，例如焊接、切割、搬运等。其中，现有的多轴机器人，因为其手臂活动范围较广，末端执行器负重较大，在杠杆力的作用下，对机器人本体的刚性要求较高，一般来说，为了提高机器人本体的刚性，往往采用加厚本体的方法实现，例如增加大臂和小臂的厚度。但是，工多轴机器人在作业时，其手臂活动的灵活性要求很高，增加手臂的重量往往会影响手臂的灵活性，同时也会增加电机的负载，影响电机的寿命。因此，亟需一种既具备较高的灵活性，末端负载较轻，同时本体重量轻且刚度高的多轴机器人。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种轻型多轴机器人，其本体重量较轻且灵活性高，末端负载较小。

为实现上述目的，本发明按以下技术方案予以实现的：

本发明所述一种轻型多轴机器人，包括顺次连接的底座、肩部、大臂、肘部、小臂、腕部和末端结构，其特征在于：

所述肩部可绕第一轴线转动地设于所述底座；

所述大臂可绕第二轴线转动地设于所述肩部；

所述肘部可绕第三轴线转动地设于所述大臂；

所述小臂可绕第四轴线转动地设于所述肘部；

所述腕部可绕第五轴线转动地设于所述小臂；

所述末端结构可绕第六轴线转动地设于所述腕部；

所述第一轴线是设在底座和肩部连接部位的竖直线，第四轴线是小臂自身长度方向的中心轴线，第六轴线是末端结构的中心轴线；

所述第一轴线和第二轴线互相垂直，所述第二轴线、第三轴线和第五轴线互相平行，所述第四轴线和第六轴线分别与第五轴线垂直；

还包括用于带动小臂转动的小臂电机、用于带动腕部转动的腕部电机和用于带动末端结构转动的末端电机，所述小臂电机设在肘部上，且所述小臂电机的电机轴与小臂的第一端连接，所述腕部电机和末端电机在固定设在靠近小臂的第一端。

进一步地，所述肘部包括一套筒，所述小臂电机设在套筒内；

所述小臂的第一端通过第一轴承套在套筒内并与小臂电机的电机轴连接；

所述小臂电机带动小臂绕绕第四轴线旋转。

进一步地，还所述肘部的套筒上设有筋板，所述筋板上设有通孔，所述肘部通过该通孔与大臂连接。

进一步地，还所述腕部设在小臂的第二端，腕部电机通过第一传动带带动腕部绕第五轴线摆动。

进一步地，还所述腕部内设有相互啮合的第一伞齿轮和第二伞齿轮；

所述腕部上设有与末段结构配合的凹槽，所述末端结构嵌入所述凹槽内；

第一伞齿轮和末端电机通过第二传动带机构接，第二伞齿轮和末端结构固定连接；

所述末端电机通过第二传动带、第一伞齿轮和第二伞齿轮带动末端机构绕第六轴线转动。

进一步地，还所述腕部的凹槽端面和末端结构之间设有推力轴承。

进一步地，还包括用于带动肩部绕第一轴线旋转的肩部电机，所述肩部通过肩部电机与底座传动连接。

进一步地，还包括用于带动大臂绕第二轴线旋转的大臂电机，所述大臂通过大臂电机与肩部传动连接。

进一步地，还所述大臂为中部镂空的框架结构。

进一步地，还包括用于带动肘部绕第三轴线旋转的肘部电机，所述肘部通过肘部电机与大臂传动连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明将小臂电机设在肘部，腕部电机和末端电机设在小臂上靠近肘部的一侧，使得小臂的重心靠近小臂和腕部的连接部位，从而减轻了末端的负载，避免了通过加厚本体增加刚度，减轻了本体重量。同时，本发明的末端结构实现了六个自由度的运动，提高了行动的灵活性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，其中：

图1是本发明所述一种轻型多轴机器人的结构示意图；

图2是本发明的所述一种轻型多轴机器人的侧视图；

图3是本发明的所述肘部和小臂的装配图；

图4是本发明的所述小臂的结构示意图；

图5是本发明的所述小臂的爆炸图。

图中：1、底座；2、肩部；3、大臂；4、肘部；5、小臂；6、腕部；7、末端结构；21、肩部电机；31、大臂电机；41、肘部电机；51、小臂电机；61、腕部电机；71、末端电机。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～图2所示，本发明所述的一种轻型多轴机器人，包括底座1、肩部2、大臂3、肘部4、小臂5、腕部6和末端结构7。

为了更加简洁地描述本发明的技术方案，图1中设置六条虚拟的轴线，分别为第一轴线S1、第二轴线S2、第三轴线S3、第四轴线S4、第五轴线S5、第六轴线S6。

肩部2上设有肩部电机21，肩部电机21的电机轴与肩部2连接，肩部电机21带动肩部2第一轴线S1转动；大臂3上设有大臂电机31，大臂电机31的电机轴与大臂2连接，大臂电机31带动大臂3绕第二轴线S2摆动；肘部4上设有肘部电机41，肘部电机41的电机轴与肘部4连接，肘部电机41带动肘部4绕第三轴线S3摆动。

本发明还包括：用于带动肩部2绕第一轴线S1旋转的肩部电机21，肩部2通过肩部电机21与底座1传动连接，第一轴线S1即为肩部2和底座1连接部位的竖直线；用于带动大臂3绕第二轴线S2旋转的大臂电机31，大臂3通过大臂电机31与肩部2传动连接，第二轴线S2即为肩部和大臂连接部位的水平线，；用于带动肘部4绕第三轴线S3旋转的肘部电机41，肘部4通过肘部电机41与大臂3传动连接，第三轴线S3即为肘部和大臂连接部位的水平线。

本发明还包括臂电机51，小臂电机51设在肘部4上且与小臂5的第一端52连接。肘部4包括一套筒42和设在套筒上的筋板43，小臂电机51设在套筒42内，套筒42的开口处内设有第一轴承54，小臂5的第一端52通过套在第一轴承54内并与小臂电机51的电机轴连接，小臂电机51启动，带动小臂5绕第四轴线S4，旋转第四轴线S4是小臂5自身长度方向的中轴线，因此，小臂5做绕自身轴线的自传运动。肘部4的筋板43上设有通孔431，肘部4通过通孔431与大臂3铰接，本实施例中，第三轴线S3即为通孔431的轴线，肘部4的筋板43上还设有肘部电机41，肘部电机41带动肘部和小臂上的所有部件绕第三轴线S3摆动。

由于臂电机51设在肘部，因此小臂电机51的重心距离肘部4和大臂3的连接部位较近，相当于减小了小臂电机51对第三轴线S3的力矩，因此减小了肘部电机41的负载。同时，由于小臂电机51并没有设置在小臂5上，避免了小臂5受小臂电机51的弯矩作用，降低了小臂5刚度要求。相比于其它的多轴机器人，本发明的小臂5的摆动动作是在肘部4的带动下完成的，小臂5完成的是绕第四轴线S4旋转的动作，因此小臂5自身的结构更加简单，与肘部4的连接方式也更加简单。

作为一种优选的实施方式，本发明还包括腕部电机61和末端电机71，腕部电机61和末端电机71设在靠近小臂5的第一端52的一侧并固定在小臂上。作为一种具体的实施方式，小臂5设有空腔55，腕部电机61和末端电机71并排固定在空腔55内，并且二者的电机轴输出端分别垂直指向小臂5的两个侧面。腕部6设在小臂5的第二端53，作为一种具体的实施方式，腕部6为T形筒状结构，小臂的第二端53设有U形安装位56，腕部6设在安装位56内且二者之间设置轴承，腕部电机61通过第一传动带81带动腕部6绕第五轴线S5摆动，第五轴线S5为小臂5和腕部6连接部位连接轴的轴线。

在腕部6的腔内设有相互啮合的第一伞齿轮91和第二伞齿轮92，第一伞齿轮91沿平行于第五轴线S5的方向设置，第二伞齿轮92沿垂直于第五轴线S5方向设置，腕部6的上设有与末段结构7配合的凹槽62，末端结构7套在凹槽62内，本实施例中，凹槽62和末端结构7的外轮廓为圆柱形。在凹槽62内还设有一过孔，第二伞齿轮92即设在该过孔内。第一伞齿轮91和末端电机7通过第二传动带82连接，第二伞齿轮92和末端机构7连接，末端电机通过第二传动带82、第一伞齿轮91和第二伞齿轮92带动末端机构7绕第六轴线S6旋转，第六轴线S6是末端结构7的中轴线。优选地，腕部6的凹槽62的端面和末端结构7之间设有推力轴承10。

小臂5的空腔55可以减轻小臂5自身的重量，在工作过程中，由于小臂靠近工作部位。腕部电机61和末端电机71设在空腔55内并且靠近小臂5的第一端52的一侧，使得二者的重心靠近肘部4和大臂3的连接部位，减小了肘部电机41的负载，同时也减小了小臂5所受的弯矩，降低了小臂5刚度要求。

由于小臂电机51、腕部电机61和末端电机71均设置在距离肘部4和大臂3的连接部位较近的位置，因此大臂3所受的弯矩也相应减少，大臂3的重量也可降低。本实施例中，大臂3为中部镂空的框架结构，所以本发明的大臂3的重量较轻，电机的负载较小。

作为一种优选的实施方式，第一轴线S1和第二轴线S2互相垂直，第二轴线S2、第三轴线S3和第五轴线S5互相平行，第四轴线S4和第六轴线S6分别与第五轴线S5垂直。

本发明的肩部2、大臂3、肘部4、小臂5、腕部6和末端结构7的复合运动使末端结构7实现6个自由度的运动，且六个自由度的运动分别由六个电机带动相关部件完成，末端结构7上可以安装焊枪、割枪和喷头等完成不同的工作。

本发明所述一种轻型多轴机器人的其它结构参见现有技术。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，故凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。