气动集成盘的桌面型多关节机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种气动集成盘的桌面型多关节机器人。

背景技术：

在机器人领域，对物料的抓取有气吸式的方式进行抓取，而一般采取气吸式的方式抓取物料的机器人往往需要外置气动组件来配合机器人本体完成抓取物料的任务，这样使得机器人整体性不好，即功能和结构无法集成统一；并且一般的桌面型机器人由于对机器人的尺寸有较高要求，故一般的桌面型机械臂均采用直驱的方式抓取物料，这样就会使得机器人的机械臂无法具有较高的精度，为此，本实用新型涉及一种气动集成盘的桌面型多关节机器人，以改善上述存在的技术不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，本实用新型提供一种气动集成盘的多关节机器人，以解决传统桌面型机器人的整体性不好且需要外置气动组件；同时对于桌面机械臂这种对空间利用要求较高的机械臂种类，也解决了外置气动组件占用空间的问题，另外，本实用新型各级驱动都增加一级同步带减速，提高机器人的精度。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种气动集成盘的桌面型多关节机器人，包括气动集成底盘、安装于所述气动集成底盘的顶部并能相对转动的旋转底板、大臂组件、小臂组件、夹具夹持器以及转轴圆盘，在所述旋转底板的两侧分别对应安装有左侧驱动组件和右侧驱动组件；所述左侧驱动组件的一侧安装有所述大臂组件，以驱动机械臂的大臂组件运动；所述右侧驱动组件通过曲柄连杆组件与所述小臂组件连接，用以驱动机械臂的小臂组件运动；其中，所述大臂组件通过中间转轴与所述小臂组件相连，实现大臂组件和小臂组件的相对转动；在所述小臂组件相对所述大臂组件的另一端通过末端转轴铰接有所述夹具夹持器，所述夹具夹持器的自由端还开设有用于装配夹具的通用安装口，用以安装不同功能型号的夹具。

进一步，在所述气动集成底盘的内部依次集成有由pcb板、电磁阀、微型真空泵和气管组成的气动组件，以给机械臂吸取物料提供气源并提供吸气、吹气以及停止三个动作；所述气动集成底盘集成的底部安装板、支撑柱、上安装板、旋转轴承座、舵机、大同步带轮、小同步带轮、同步带和阻尼器，以给机械臂的气动组件提供安装空间和安装位并使得机械臂绕气动集成底盘中心线旋转。

进一步，所述底部安装板上依次安装有底盘外壳、第一铜螺柱、第二铜螺柱以及支撑柱；所述pcb板安装在第一铜螺柱上；气动组件在第二铜螺柱上，通过pcb板控制气动组件上的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和微型真空泵的通电/断电，来实现吸气、吹气和停止功能。

进一步，在旋转轴承座内部安装有两个结构相同的深沟球轴承，每个所述深沟球轴承的外圈均被轴承外圈压盖压紧，底盘转轴穿过所述深沟球轴承内圈分别和轴承内圈压盖、第一大带轮相连，以实现了底盘转轴的固定。

进一步，所述第一大带轮的下端面还安装有第一转接板，第二转接板和阻尼器安装成一体式并安装在第一转接板上，所述底盘转轴中部开设有一通气孔，所述通气孔的上端和第一快插接头通过螺纹旋合连接，所述通气孔的下端和软气管接头通过螺纹旋合连接；其中，在软气管接头上还连接有第一气管。

进一步，所述气动组件包括亚克力安装板，所述亚克力安装板上依次安装有第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和微型真空泵；所述微型真空泵上开设有进气口和排气口分别实现吸气和吹气功能；第二气管依次连接所述进气口和第四接口，第三气管依次连接排气口和第一接口，第四气管对应连接第五接口和t型三通管的右侧，第五气管则连接第三接口和t型三通管的左侧，第六气管连接第六接口和t型三通管的上侧，第一气管连接第七接口和轴承座组件的软气管接头。

进一步，所述旋转底板的定位止口通过螺钉与所述气动集成底盘的底盘转轴的定位轴相重合；所述旋转底板上还安装有abs限位块，用于对大臂组件和小臂组件进行机械限位。

进一步，所述大臂组件依次包括有大臂左侧板、大臂右侧板以及大臂支撑板，大臂支撑柱，在所述大臂左侧板、大臂右侧板和大臂支撑板均开设有减轻孔，用以减轻大臂组件的重量，使机器人惯性更小；所述大臂左侧板和大臂右侧板上均安装有结构相同的定位孔和卡扣位；其中，所述大臂左侧板上还安装有大臂限位件，所述大臂限位件上还安装有第一凸起以及第二凸起，用以对所述左侧驱动组件运动到顺时针极限位置或逆时针极限位置进行限位作用。

进一步，所述小臂组件包括有小臂左侧板、小臂右侧板、小臂支撑板、小臂支撑柱以及小臂外壳；所述小臂外壳上还安装有第二快插接头和通信接头。

进一步，所述曲柄连杆组件至少包括有曲柄、连杆、小臂限位件和联轴器；其中，所述曲柄通过联轴器和小臂限位件相连接；连杆与小臂组件相连接；所述联轴器和右侧驱动组件的驱动转轴相连，所述右侧驱动组件通过曲柄连杆组件实现了对小臂组件的驱动。

相较于现有技术，本实用新型具有以下效果：本实用新型公开一种气动集成盘的多关节机器人，通过将气动组件和机器人本体结合成一个整体，使机器人抓取物料不再需要外置的气动组件，并且具有吸、吹、停三种功能；同时设有的阻尼器，使得机械臂停止和启动的时候更平稳，运动过程中也有减震功能；并且设置的同步带传动可增加了机器人的精度，并且同步带的张紧方式是采用惰轮基板的旋转带动惰轮更随旋转，旋转的过程对同步带进行张紧的方式，这种张紧方式结构较为紧凑，提供了在小空间内张紧同步带的一种新的结构及使用方式。

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型中气动集成盘的结构示意图；

图2为本实用新型中气动集成盘的剖视图；

图3为本实用新型的气动组件结构示意图；

图4为本实用新型中阻尼器安装板的结构示意图；

图5为本实用新型的内圈支撑轴结构示意图；

图6为本实用新型的旋转底板结构示意图；

图7为本实用新型中的气动集成底盘及旋转底板的装配示意图；

图8为本实用新型的左侧驱动组件的结构示意图；

图9为本实用新型的右侧驱动组件的结构示意图；

图10为本实用新型的大臂组件的结构示意图；

图11为本实用新型中小臂组件的结构示意图；

图12为本实用新型中曲柄连杆组件及机器人走线示意图；

图13为本实用新型整体结构示意图。

附图中各标号所代表的部件列表如下：1-气动集成底盘；2-右侧驱动组件；3-左侧驱动组件；4-大臂组件；5-中轴圆盘；6-小臂组件；7-夹具夹持器；8-旋转底板；9-abs限位块；10-末端转轴；11-辅助连杆组件；12-曲柄连杆组件；13-通信线；14-中间转轴；21-右侧舵机腔体；22-驱动转轴；31-左右侧驱动组件外壳；32-二舵机；33-第二惰轮基板；34-左侧舵机腔体；35-第二惰轮；36-第二大带轮；37-第二同步带；38-第二小带轮；41-大臂左侧板；42-大臂支撑柱；43-大臂限位件；44-大臂外壳；45-大臂支撑板；46-大臂右侧边；61-小臂左侧板；62-小臂支撑柱；63-小臂外壳；64-小臂支撑板；65-通信接头；66-第二快插接头；67-小臂右侧板；81-定位止口；82-旋转底板左侧面；83-旋转底板右侧面；84-通信线穿线孔；101-底盘外壳；102-底部安装板；103-第一舵机；104-第一同步带；105-第一小带轮；106-第一惰轮；107-第一惰轮基板；108-第一铜螺柱；109-pcb板；112-支撑柱；114-第二铜螺柱；115-上安装板；116-阻尼器限位板；117-第七气管；121-连杆；122-曲柄；123-小臂限位件；124-联轴器；411-大臂减轻孔；412-定位孔；413-卡扣位；431-第一凸起；432-第二凸起；441-穿线孔；611-小臂减轻孔；1100-气动组件；1101-第一电磁阀；1102-第五气管；1103-第六气管；1104-第一气管；1105-t型三通管；1106-第二电磁阀；1107-第四气管；1108-第三电磁阀；1109-第二气管；1110-亚克力安装板；1111-微型真空泵；1112-第三气管；1161-阻尼器限位孔；1162-第一紧定螺钉孔；1163-第二紧定螺钉孔；1200-轴承座组件；1201-阻尼器；1202-第二转接板；1203-第一转接板；1204-软气管接头；1205-底盘转轴；1206-第一快插接头；1207-轴承内圈压盖；1208-轴承外圈压盖；1209-深沟球轴承；1210-第一大带轮；1211-旋转轴承座；1231-第三凸起；1232-第四凸起；11011-第三接口；11012-第一接口；11013-第二接口；11062-第七接口；11063-第六接口；11081-第五接口；11082-第四接口；12051-通气孔；12052-定位轴；11111-进气口；11112-排气口。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成上述目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及优选实施例，对本实用新型的具体实施方式、结构、特征及其功效进行细说明，应当理解，本实用新型所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请查阅图1至图13所示，本实用新型涉及一种气动集成盘的桌面型多关节机器人，包括气动集成底盘1、安装于气动集成底盘1的顶部并能相对转动的旋转底板8、大臂组件4、小臂组件6、夹具夹持器7以及转轴圆盘5，在旋转底板8的两侧分别对应安装有左侧驱动组件3和右侧驱动组件2；左侧驱动组件3的一侧安装有大臂组件4，以驱动机械臂的大臂组件4运动；右侧驱动组件2通过曲柄连杆组件12与小臂组件6连接，用以驱动机械臂的小臂组件6运动；其中，大臂组件4通过中间转轴14与小臂组件6相连，实现大臂组件4和小臂组件6的相对转动；在小臂组件6相对大臂组件4的另一端通过末端转轴10铰接有夹具夹持器7，夹具夹持器7的自由端还开设有用于装配夹具的通用安装口，用以安装不同功能型号的夹具。其中，中轴圆盘5作为装饰安装在大臂组件4上；第七气管117连接气动集成底盘1上的第一快插接头1206和机械臂小臂上的第二快插接头66,形成气动回路。通信线13一端连接左侧驱动组件3上的舵机32的外置接口，另一端连通信接头65，实现对机械臂末端拓展夹具的通信控制。夹具夹持器7通过末端转轴10和小臂组件6相连，并且依靠和大小臂成平行四边形的辅助连杆组件11来保证末端始终水平。夹具夹持器7末端具有一个通用安装口，可以安装不同功能的夹具。

本实用一种优选地实施例中，请查阅图1至图2所示，旋转轴承座1211内部装有两个相同的深沟球轴承1209，深沟球轴承1209外圈被轴承外圈压盖1208压紧，底盘转轴1205穿过深沟球轴承1209内圈和轴承内圈压盖1207、第一大带轮1210相连从而实现了底盘转轴的固定，第一大带轮1210下端面安装了第一转接板1203，第二转接板1202和阻尼器1201安装成一体后，整体安装在第一转接板1203上，底盘转轴1205中间有一个通气孔12051，通气孔12051上端和第一快插接头1206通过螺纹旋合连接，下端和软气管接头1204通过螺纹旋合连接，软气管接头1204上接有第一气管1104；轴承座组件1200可以旋转，并可以允许气流通过。

优选地实施例中，参阅图3所示，在气动组件的亚克力安装板1110上安装了第一电磁阀1101，第二电磁阀1106，第三电磁阀1108，微型真空泵1111；其中该三个电磁阀均是相同规格型号的两位三通电磁阀。以第一电磁阀1101为例，说明电磁阀的通断电时的气路通断情况：当第一电磁阀1101通电时，第一接口11012和第二接口11013形成通路，第三接口11011闭合不通气；当第一电磁阀断电时，第一接口11012和第三接口11011形成通路，第二接口11013闭合不通气。微型真空泵1111上有进气口11111和排气口11112分别实现吸气和吹气功能。第二气管1109连接进气口11111和第四接口11082，第三气管1112连接排气口11112和第一接口11012，第四气管1107连接第五接口11081和t型三通管1105右侧，第五气管1102连接第三接口11011和t型三通管1105左侧，第六气管1103连接第六接口11063和t型三通管1105上侧，第一气管1104连接第七接口11062和轴承座组件1200的软气管接头1204。当微型真空泵1111通电并吸气，第一电磁阀1101通电、第二电磁阀1106通电、第三电磁阀1108断电时，第二气管1109、第三电磁阀1108、第四气管1107、t型三通管1105、第二电磁阀1106、第六气管1103、第一气管1104形成了一个通路，实现吸气功能；当微型真空泵1111通电并排气，第一电磁阀1101断电、第二电磁阀1106通电、第三电磁阀1108通电时，第三气管1112、第一电磁阀1101、第五气管1102、t型三通管1105、第二电磁阀1106、第六气管1103、第一气管1104形成了一个通路，实现吸气功能；当微型真空泵1111断电，第一电磁阀1101断电、第二电磁阀1106断电、第三电磁阀1108断电时实现停止功能。

本实用新型的一种优选地实施例中，请查阅图1至图5所示，在底部安装板102上安装了底盘外壳101、第一铜螺柱108、第二铜螺柱114、支撑柱112。pcb板109安装在第一铜螺柱108上，气动组件1100在第二铜螺柱114上，通过pcb板109控制气动组件1100上的第一电磁阀1101，第二电磁阀1106，第三电磁阀1108，微型真空泵1111通电、断电，来实现吸气、吹气、停止功能。上安装板115安装在支撑柱112上，阻尼器限位板116、第一舵机103安装在上安装板115的下表面，第一小带轮105安装在第一舵机103上，旋转轴承座组件1200安装在上安装板115的上表面，安装的同时，使第一同步带104和第一小带轮105、第一大同步轮1210分别齿合，阻尼器1201穿过阻尼器限位板116上的阻尼器限位孔1161限位，并被第一紧定螺纹孔1162、第二紧定螺纹孔1163内的紧定螺钉紧定。第一同步带104依靠第一惰轮107张紧，第一惰轮107安装在第一惰轮基板106上，通过旋转第一惰轮基板106可以实现第一同步带104的张紧，第一同步带104张紧后依靠第一舵机103提供的动力就可以带动整个轴承座组件1200旋转，使底盘实现旋转功能并且具有阻尼减震的作用；第一气管1104连接气动组件1100的第七接口11062和轴承座组件1200的软气管接头1204，第七气管117两端分别连接轴承座组件上的第一快插接头1206和前臂组件6上的第二快插接头66，为机器人提供气源。由于气流从气动集成底盘1的旋转中心通过，气动底盘旋转时，可以有效防止气管在旋转过程中折弯不通气的情况发生。

本实用新型的一种实施例中，请参阅图3至图5所示，旋转底板8的定位止口81和气动集成底盘1的底盘转轴1205的定位轴12052重合，并通过螺钉连接。旋转底板左侧面82、旋转底板右侧面83为左侧驱动组件3、右侧驱动组件2的安装平面，旋转底板8上还安装了abs限位块9，用来对大臂组件4和小臂组件6进行机械限位，旋转底板上的穿线口84用来穿过通信线13。

相应地本实施新型结合上述技术方案，提出一种改进的技术方案，如图8和图9所示，在左侧舵机腔体上安装了第二舵机32，第二小带轮38安装在第二舵机32上，第二大带轮36安装在一个小轴承座上(小轴承座安装在左侧舵机腔体34上，具有转动功能，图上未画出)，第二同步带37和第二小带轮38、第二大带轮36齿合，第二同步带37靠第二惰轮35张紧，第二惰轮35安装在第二惰轮基板33上，第二惰轮基板33旋转可以使第二惰轮35张紧第二同步带37，从而实现对第二大带轮36的准确驱动。右侧驱动组件2完全对称于左侧驱动组件3，具有相同的实施方式，不同处在于右侧驱动组件大带轮上安装了驱动转轴22，且右侧驱动组件的右侧舵机腔体21结构上和左侧舵机腔体34对称。

本实用新型的一种实施例中，如图10和图12所示，大臂组件4的主体由大臂左侧板41、大臂右侧板46、大臂支撑板45，大臂支撑柱42拼装而成，桌面机械臂特点之一为负载小，这种拼装的方式在保证了后臂强度的同时，比起整体加工，成本和加工难度更低。大臂左侧板41、大臂右侧板46、大臂支撑板45上都开了减轻孔(例如大臂左侧板41上的大臂减轻孔411)，减轻孔减轻了大臂组件4的重量，使机器人惯性更小。大臂左侧板41上还设计有定位孔412和卡扣位413，大臂右侧板42上采用了相同的设计方案，大臂外壳44靠大臂左侧板41、大臂左侧板46、大臂支撑板45组成的主体定位完成安装，大臂外壳44上开有穿线孔441，用来穿过并压紧第七气管117和通信线13。大臂左侧板41上还有大臂限位件43，大臂限位件有第一凸起431和第二凸起432，大臂组件4安装到左侧驱动组件3上之后，分别起到逆时针极限位置的限位和顺时针极限位置限位的作用。

在本实用新型的一种实施例中，请查阅图11和图12所示，小臂组件6的主体由小臂左侧板61、小臂右侧板67、小臂支撑板64，小臂支撑柱62拼装而成；小臂外壳63靠小臂左侧板61、小臂右侧板67、小臂支撑板64组成的主体定位安装，小臂外壳63上安装有第二快插接头66和通信接头65；小臂组件6结构上延续了大臂组件4的设计思想，并且也都开了如小臂减轻孔611所示的示例减轻孔。

在本实用新型的优选地实施例中，如图12所示，曲柄连杆组件由曲柄122、连杆121、小臂限位件123、连轴器124组成。其中，曲柄122和小臂限位件123、联轴器124连接为一体。连杆121和小臂组件6相连，联轴器124和右侧驱动组件2的驱动转轴22相连，这样右侧驱动组件2通过曲柄连杆组件12实现了对小臂组件6的驱动，在驱动小臂组件6转动的过程中，小臂限位件123的第三凸起1231和第四凸起1232，分别起到逆时针极限位置的限位和顺时针极限位置限位的作用。

具体地在本实用新型的实施例中，请查阅图12和图13所示，旋转底板8和气动集成底盘1相连接，旋转底板8左右侧分别连接左侧驱动组件3、右侧驱动组件2；左侧驱动组件3和大臂组件4相连，驱动机械臂大臂组件4的运动，右侧驱动组件2通过曲柄连杆组件12和小臂组件6相连，驱动机械臂小臂组件6的运动；大臂组件4和小臂组件6由中间转轴14相连，实现相对转动。中轴圆盘5作为装饰安装在大臂组件4上；第七气管117连接气动集成底盘1上的第一快插接头1206和机械臂小臂上的第二快插接头66,形成气动回路。通信线13一端连接左侧驱动组件3上的舵机32的外置接口，另一端连通信接头65，实现对机械臂末端拓展夹具的通信控制。夹具夹持器7通过末端转轴10和小臂组件6相连，并且依靠和大小臂成平行四边形的辅助连杆组件11来保证末端始终水平。夹具夹持器7末端具有一个通用安装口，可以安装不同功能的夹具。

上述的实施例仅为本实用新型的优选技术方案，而不应视为对于本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本实用新型的保护范围之内。