新型六自由度工业机器人的制作方法

本发明属于多关节工业机器人，具体涉及新型六自由度工业机器人。

背景技术：

1、作为一种多自由度的柔性机器装置，工业机器人能够替代人力完成各种复杂工况条件和高危有害环境下的长时间、高强度重复劳动，高度自动化地执行工作。在焊接、切割、搬运、装配、修磨等领域，有着广泛的市场和应用前景。

2、随着工业机器人在工业生产各行业深入普及及应用，对工业机器人提出了新的挑战，以容器类产品焊接为例，其涉及石油、化工、燃气、电力、船舶、海工、核电、市政、医药、食品、水处理等诸多领域，焊接接管部件涉及的种类繁多，且受焊接空间及焊接工艺方法限定，大多焊缝均为封闭轨迹焊缝，需要机器人焊枪绕被焊接管轴线连续无限回转，多层多道焊接，需要克服焊接电缆缠绕问题，而传统工业机器人与特定生产工艺应用的符合性，难以达到所需的应用目的和应用效果，市场对工业机器人的末端执行关节的工作空间和姿态范围提出了新要求。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供新型六自由度工业机器人，有较大的位置空间，机器人末端执行工具能够俯仰偏摆运动，从而实现电缆无缠绕条件下绕虚拟轴连续无限回转，进而实现无限位置姿态调整，满足离线参数化编程工作条件，有利于将工业机器人推广到专业化的产业应用中去，对现有工业机器人而言，是一个巨大的革命性进步。

2、为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：新型六自由度工业机器人，包括安装底座、第一铅垂关节轴部件、第二铅垂关节轴部件、第三铅垂关节轴部件、水平关节轴部件、空心关节轴部件以及输出关节轴部件；

3、所述第一铅垂关节轴部件设置在所述安装底座上，在所述第一铅垂关节轴部件与所述第二铅垂关节轴部件之间固定连接回转臂杆部件，在所述第二铅垂关节轴部件输出端设置回转摆座部件，所述水平关节轴部件设置在所述回转摆座部件上；

4、所述第三铅垂关节轴部件设置于平动座部件上，在所述回转摆座部件与所述平动座部件之间设置连杆部件，在所述水平关节轴部件与所述平动座部件之间设置摇臂部件；

5、所述空心关节轴部件设置在所述第三铅垂关节轴部件的输出端，在所述空心关节轴部件的输出轴端设置腕臂部件，所述腕臂部件末端包括所述输出关节轴部件，在所述输出关节轴部件的输出端设置执行工具，在所述回转臂杆部件及所述回转摆座部件上设置电缆组件；

6、所述第一铅垂关节轴部件、所述第二铅垂关节轴部件以及所述第三铅垂关节轴部件相互平行，所述第二铅垂关节轴部件的轴线与所述水平关节轴部件的轴线垂直，所述回转摆座部件、所述连杆部件、所述平动座部件以及所述摇臂部件构成平行四边形机构。

7、进一步，所述空心关节轴部件以及所述腕臂部件在笛卡尔坐标系下的xy平面移动。

8、进一步，所述输出关节轴部件与所述空心关节轴部件的轴线垂直且汇交于一点。

9、进一步，所述第三铅垂关节轴部件、所述空心关节轴部件以及所述输出关节轴部件共同作用，使得所述执行工具绕一空间虚拟轴运动。

10、进一步，所述回转臂杆部件采用曲臂杆结构。

11、进一步，所述第一铅垂关节轴部件、所述第二铅垂关节轴部件以及所述第三铅垂关节轴部件均包括伺服电机以及rv减速装置，所述伺服电机为轴关节伺服电机，所述第三铅垂关节轴部件还包括平动座。

12、进一步，所述回转摆座部件采用比所述回转臂杆部件重的材质。

13、进一步，所述空心关节轴部件包括空心轴关节座、第五伺服电机、第五rv减速装置以及空心输出轴。

14、进一步，所述腕臂部件包括铸铝腕臂以及输出关节轴部件。

15、进一步，所述输出关节轴部件包括第六伺服电机、齿轮传动装置以及第六rv减速装置。

16、本发明的有益技术效果在于：本发明公开的新型六自由度工业机器人，符合容器类产品大接管部件焊接需要，机器人焊枪绕被焊接管轴线连续无限回转，多层多道焊接，避免焊接电缆缠绕问题，填补国内外现有串联关节6轴工业机器人应用于容器类产品焊接的技术空白。

17、符合容器类产品密集型马鞍接管管束焊接需要，机器人末端工具工作区域无位置及姿态死角，可以在狭小的封闭空间内构造出焊接所需的焊枪位置姿态。

18、符合容器类产品管板5g全位置焊接需要，容器类产品管板焊接大而广泛，不同于现有管板焊接机器人装备，工业机器人仅作为搬运载具，结合专用焊接装置实现焊接工业化，本发明公开的工业机器人产品夹持焊枪工具可直接应用于实现管板5g全位置焊接。

19、实现机器人位置姿态解耦合，提升了机器人工作范围，具备笛卡尔坐标机器人编程应用环境。方便操作的同时，符合离线参数化编程工作条件下生产应用。把工业机器人的应用场景，从柔性工具应用端，推动到智能柔性工艺装备应用端，从而实现与生产工艺结合的专业化工业机器人产品应用。

20、在机器人运动学和动力学算法优化和应用功能优化方面也有明显的方法优势，机器人逆运动学解析解算法简明，程序占用内存小，运算速度快。得以实现本发明申请机器人应用优势特征。

技术特征：

1.新型六自由度工业机器人，其特征在于：包括安装底座、第一铅垂关节轴部件、第二铅垂关节轴部件、第三铅垂关节轴部件、水平关节轴部件、空心关节轴部件以及输出关节轴部件；

2.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述空心关节轴部件以及所述腕臂部件在笛卡尔坐标系下的xy平面移动。

3.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述输出关节轴部件与所述空心关节轴部件的轴线垂直且汇交于一点。

4.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述第三铅垂关节轴部件、所述空心关节轴部件以及所述输出关节轴部件共同作用，使得所述执行工具绕一空间虚拟轴运动。

5.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述回转臂杆部件采用曲臂杆结构。

6.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述第一铅垂关节轴部件、所述第二铅垂关节轴部件以及所述第三铅垂关节轴部件均包括伺服电机以及rv减速装置，所述伺服电机为轴关节伺服电机，所述第三铅垂关节轴部件还包括平动座。

7.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述回转摆座部件采用比所述回转臂杆部件重的材质。

8.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述空心关节轴部件包括空心轴关节座、第五伺服电机、第五rv减速装置以及空心输出轴。

9.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述腕臂部件包括铸铝腕臂以及输出关节轴部件。

10.如权利要求1所述的新型六自由度工业机器人，其特征在于：所述输出关节轴部件包括第六伺服电机、齿轮传动装置以及第六rv减速装置。

技术总结
本发明涉及新型六自由度工业机器人，包括至少三个铅垂关节轴部件，第一铅垂关节轴部件设置在安装底座上，在第一铅垂关节轴部件与第二铅垂关节轴部件之间设置回转臂杆部件，在第二铅垂关节轴部件设置回转摆座部件及水平关节轴部件；第三铅垂关节轴部件设置于平动座部件上，在回转摆座部件与平动座部件之间设置连杆部件，在水平关节轴部件与平动座部件之间设置摇臂部件；在第三铅垂关节轴部件上设置空心关节轴部件及腕臂部件，腕臂部件的输出关节轴部件上设置执行工具，回转摆座部件、连杆部件、平动座部件以及摇臂部件构成平行四边形机构，采用本发明中公开的装置，能够在狭小空间进行位姿调整，避开运动干涉，无焊接电缆缠绕问题。

技术研发人员：杨学兵,赵健涛,刘志,张利军,黄享才,黄兴伟
受保护的技术使用者：北京汇中拓普机器人科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8