机器人手腕体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及机器人的手腕体。具体地，本发明涉及工业机器人的手腕体及其传动系统。
【背景技术】
[0002]工业机器人的手腕体是连接臂部和末端执行器的部件，起支承末端执行器的作用。在一般的六轴机器人中，手腕体通常具有三个自由度，即能够实现手腕体的偏转、俯仰和回转。由于手腕体安装到手臂的末端并且用于确定末端执行器的姿态，因此手腕体往往具有复杂的结构。为保证机器人的整体稳定性，手腕体需要结构尽量紧凑并且重量较轻，以减轻臂部的载荷。为此，在大负荷机器人中，用于控制手腕体的各种运动的多个驱动装置往往置于小臂的后端，并通过传动机构将动力传至手腕体以驱动手腕体绕各旋转轴线的运动。同时，将减速器设置在手腕体能够使末端执行器的运动更加灵活且平稳。
[0003]在驱动装置后置而减速器前置的机器人中，通常采用交汇式传动。这种情况下，驱动装置的动力需在传动路线中经由锥齿轮改变方向以带动腕部绕五轴和六轴摆动和转动。锥齿轮传动能够方便地实现90度轴交角设计需求，齿轮大端的参数为标准值，且设计制造及安装均较为简便。但是，锥齿轮传动需要确保相啮合齿轮之间的轴向定位和安装空间，这会造成腕部尺寸增大。在一对相啮合的锥齿轮中，小轮是强度相对较弱的一者，在小轮失效之后往往需要同时更换一对齿轮副。
[0004]鉴于以上问题，需要一种能够设计更灵活、传动比更大且强度更高的手腕体传动设计。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于提供一种结构紧凑的机器人及其手腕体结构。本发明的另一目的在于提供一种具有更大空间布置自由度的机器人及其手腕体结构。本发明的另一目的在于提供一种承载能力高且传动平稳的机器人及其手腕体结构。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种机器人，所述机器人包括:基座；大臂，所述大臂被可枢转地支承于基座；小臂，所述小臂被可枢转地连接至所述大臂；手腕体，所述手腕体包括:第一腕部构件，其连接至所述小臂，并且能够绕第一轴线旋转；第二腕部构件，其以能够绕第二轴线旋转的方式连接到所述第一腕部构件；第三腕部构件，其以能够绕第三轴线旋转的方式连接到所述第二腕部构件；第一传动组件，其用于驱动所述第二腕部构件相对于所述第一腕部构件旋转，其中所述第一传动组件包括轴线垂直的第一齿轮副和第一减速装置；和第二传动组件，其用于驱动所述第三腕部构件相对于所述第二腕部构件旋转，其中所述第二传动组件包括轴线垂直的第二齿轮副、轴线垂直的第三齿轮副和第二减速装置；末端执行装置，其连接至所述第三腕部构件；第一驱动装置，其布置在所述小臂的后端，并且用于驱动所述第一腕部构件绕第一轴线旋转；第二驱动装置，其布置在所述小臂的后端，并且用于驱动所述第二腕部构件绕第二轴线旋转；第三驱动装置，其布置在所述小臂的后端，并且用于驱动所述第三腕部构件绕第三轴线旋转；其中，所述第一齿轮副、所述第二齿轮副和所述第三齿轮副中的至少一个是一对准双曲面齿轮。
[0007]优选地，所述第一腕部构件包括内部通孔、第一侧通孔和第二侧通孔，所述第一齿轮副包括第一齿轮轴和第二齿轮轴，所述第一齿轮轴可枢转地设置在所述第一腕部构件的内部通孔中，所述第二齿轮轴设置在所述第一减速装置的通孔中，所述第一减速装置的外壳固定到所述第二腕部构件。
[0008]优选地，所述第二腕部构件包括第一侧面通孔、第二侧面通孔和前通孔，所述第二齿轮副包括第三齿轮轴和第四齿轮轴，所述第三齿轮轴可枢转地设置在所述第一齿轮轴的通孔中，所述第四齿轮轴可枢转地设置在所述第二腕部构件的第一侧面通孔和所述第一腕部构件的第二侧通孔中，所述第三齿轮副包括第五齿轮轴和第六齿轮轴，所述第五齿轮轴可枢转地设置在所述第二腕部构件的第二侧面通孔中，所述第六齿轮轴设置在所述第二减速装置的通孔中，所述第二减速装置的外壳固定到所述第三腕部构件。
[0009]优选地，所述第五齿轮轴和所述第六齿轮轴的齿轮部为准双曲面齿轮。
[0010]优选地，所述第一齿轮轴、所述第二齿轮轴、所述第三齿轮轴和所述第四齿轮轴的齿轮部均为准双曲面齿轮。
[0011]本发明还提供一种机器人的手腕体，包括:第一腕部构件，其用于连接至机器人的小臂，并且能够绕第一轴线旋转；第二腕部构件，其以能够绕第二轴线旋转的方式连接到所述第一腕部构件；第三腕部构件，其以能够绕第三轴线旋转的方式连接到所述第二腕部构件；第一传动组件，其用于驱动所述第二腕部构件相对于所述第一腕部构件旋转，其中所述第一传动组件包括轴线垂直的第一齿轮副和第一减速装置；和第二传动组件，其用于驱动所述第三腕部构件相对于所述第二腕部构件旋转，其中所述第二传动组件包括轴线垂直的第二齿轮副、轴线垂直的第三齿轮副和第二减速装置，其中，所述第一齿轮副、所述第二齿轮副和所述第三齿轮副中的至少一个是一对准双曲面齿轮。
[0012]优选地，所述第一腕部构件包括内部通孔、第一侧通孔和第二侧通孔，所述第一齿轮副包括第一齿轮轴和第二齿轮轴，所述第一齿轮轴可枢转地设置在所述第一腕部构件的内部通孔中，所述第二齿轮轴设置在所述第一减速装置的通孔中，所述第一减速装置的外壳固定到所述第二腕部构件。
[0013]优选地，所述第二腕部构件包括第一侧面通孔、第二侧面通孔和前通孔，所述第二齿轮副包括第三齿轮轴和第四齿轮轴，所述第三齿轮轴可枢转地设置在所述第一齿轮轴的通孔中，所述第四齿轮轴可枢转地设置在所述第二腕部构件的第一侧面通孔和所述第一腕部构件的第二侧通孔中，所述第三齿轮副包括第五齿轮轴和第六齿轮轴，所述第五齿轮轴可枢转地设置在所述第二腕部构件的第二侧面通孔中，所述第六齿轮轴设置在所述第二减速装置的通孔中，所述第二减速装置的外壳固定到所述第三腕部构件。
[0014]优选地，所述第五齿轮轴和所述第六齿轮轴的齿轮部为准双曲面齿轮。
[0015]优选地，所述第一齿轮轴、所述第二齿轮轴、所述第三齿轮轴和所述第四齿轮轴的齿轮部均为准双曲面齿轮。
[0016]根据本发明，能够提供结构紧凑、承载能力高、传动平稳且空间布置自由度大的用于机器人的手腕体。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明的一个实施例的机器人的总体示图。
[0018]图2是根据本发明的一个实施例的机器人手腕体的剖视图。
[0019]图3A是图2中的第一腕部构件的立体图。
[0020]图3B是第一腕部构件的截面图。
[0021]图4A是图2中的第二腕部构件的立体图。
[0022]图4B是第二腕部构件的截面图。
[0023]图5是图2中的第三腕部构件的示意图。
[0024]图6是根据本发明的一个实施例的准双曲面齿轮副的示意图。
【具体实施方式】
[0025]下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
[0026]图1是根据本发明的一个实施例的工业机器人100的总体示图。如图1所示，工业机器人100的外部结构主要包括:基座1、大臂2、小臂3、手腕体4、平衡器5、以及多个马达6。
[0027]图1中，以基准面PO为参照基准定义了三维坐标系XYZ。其中，XY平面与基准面PO平行，Z轴垂直于基准面PO。图1中所示的工业机器人100处于如下状态:基座I被固定于基准面PO ;大臂2与基准面PO垂直；小臂3及手腕体4与大臂垂直，并平行于基准面PO。
[0028]这里所称的“垂直”、“平行”等，并不要求其所成的角度是90度或O度，而是允许一定的公差或误差。
[0029]下面，对工业机器人100的各个组成部分进行具体说明。
[0030]基座I是工业机器人100的底座，用于将机器人100安装固定于工作场所，并支撑机器人100的其他部件。通常情况下，基座I可以由金属、合金等坚固的材料制成，也可以由其他各种材料制成，只要其刚性、挠性等性能满足需求即可。基座可以通过铸造等制造工艺形成。图1中的