一种可重构的垂直关节型四轴机器人的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种可重构的垂直关节型四轴机器人，属于机器人技术领域。
【背景技术】
[0002]近几年来，随着国际制造业自动化发展潮流的来临，国内工业制造业正在快速转型，对于自动化软件以及硬件设备的需求都是高居不下，在这个过程中，不可避免的工业机器人的市场需求正在强劲上涨，工业机器人应用领域正不断拓宽，种类更加繁多。
[0003]目前，工业自动化生产线所使用的工业机器人尺寸多数比较大，不适合进行窄小空间的作业，对工业机器人的选型应用就比较严格，既要实现高精度的作业还要提高工业机器人的可靠性，同时标准的六自由度机器人结构不可重构，限定了其应用场合和二次开发。
【实用新型内容】
[0004]为了解决上述存在的问题，本实用新型公开了一种可重构的垂直关节型四轴机器人，具体方案如下:
[0005]一种可重构的垂直关节型四轴机器人，其特征是包括腕部、臂部、肩部和腰部，所述腕部、臂部、肩部和腰部依次顺序连接，所述腕部和臂部之间为摆动连接，所述臂部和肩部之间为旋转连接，所述肩部和腰部之间为摆动连接。
[0006]所述臂部表面设置有臂部壳体，
[0007]所述臂部壳体的一端中部向内凹陷形成“凹”字形的连接孔，该连接孔中横向贯穿有一根臂部轴承，所述腕部通过该臂部轴承与臂部连接，所述臂部轴承的一端设置有同步带轮，所述臂部壳体内还设置有腕部伺服电机，该腕部伺服电机的一端设置有同步带轮，该同步带轮与臂部轴承端部的同步带轮通过同步带连接；
[0008]所述臂部壳体的另一端设置有向外伸出的连接法兰，臂部壳体内还设置有臂部伺服电机。
[0009]所述肩部表面设置有肩部壳体，
[0010]所述肩部壳体的一端设置有旋转法兰，所述旋转法兰与臂部的连接法兰通过连接件连接固定，所述肩部壳体内设置有旋转驱动机构，所述旋转法兰与旋转驱动机构啮合连接，所述肩部壳体内设置有肩部伺服电机，所述肩部伺服电机连接控制肩部的旋转驱动机构，旋转法兰能够围绕肩部的纵向轴线旋转；
[0011]所述肩部壳体的另一端设置有固定法兰，所述肩部壳体通过固定法兰与腰部连接。
[0012]所述腰部表面设置有腰部壳体，所述腰部壳体的一端设置固定安装面，腰部壳体的另一端设置摆动转座。
[0013]所述摆动转座的一端通过一根横向设置在腰部内的腰部轴承与腰部连接，所述腰部轴承的一端设置有同步带轮，所述腰部壳体内设置有腰部伺服电机，所述腰部伺服电机通过传动构件连接同步带轮，该同步带轮与腰部轴承端部的同步带轮通过同步带连接，
[0014]所述摆动转座的另一端与肩部的固定法兰连接。
[0015]所述腰部轴承与摆动转座、臂部轴承与腕部以及肩部壳体与旋转法兰均为啮合传动连接。
[0016]所述腕部、臂部、肩部和腰部内均贯穿有电缆，所述电缆与腕部伺服电机、臂部伺服电机、肩部伺服电机和腰部伺服电机连接，所述腰部壳体设置有电缆快速插座，所述肩部内设置有中空管，所述电缆从中空管中穿过肩部。
[0017]所述腕部、臂部、肩部和腰部均设置有注油观察孔，所述注油观察孔分别连接到腕部、臂部、肩部和腰部内对应的啮合传动部位。
[0018]所述腕部的自由端设置有法兰盘。
[0019]本实用新型的工作原理为:
[0020]本实用新型，通过腰部的固定安装面将本实用新型机器人安装固定在实际应用的机械上；本实用新型机器人的肩部能够实现在腰部的轴向方向360°的角度内摆动，臂部能够实现沿着肩部的圆周方向360°旋转，腕部能够实现沿着臂部的轴向方向360°的角度内摆动，最终，腕部自由端的位置变化很灵活，大大增强了传统机器人的活动位置的功能，腕部、臂部、肩部和腰部实现四段轴调整本实用新型机器人的活动端，能够实现的操作位置更加广。
[0021 ] 本实用新型在实际使用中，将腰部的固定安装面固定安装在发送命令的机械上，通过将电缆快速插座接通电源，使得本机器人通电，处于待运行状态；根据本实用新型机器人运行执行的命令，在腕部自由端的法兰盘上安装上相应的操作执行部件，比如，应用本实用新型机器人于焊接领域，尤其适用于船舶分段、煤矿液压支架等结构件内部紧凑空间焊缝的焊接，在腕部自由端的法兰盘上安装焊接喷嘴，通过腕部、臂部、肩部和腰部的同步、分段调节，焊接喷嘴的位置变化在三维空间内更加自由和灵活，能够实现，各个角度和位置的准确定位，能够根据焊接工艺需要，实现摆动焊接和变坡度焊缝的焊接；同时本实用新型机器人也能够应用于搬运、抓取，在腕部自由端的法兰盘上安装夹持装置，夹持装置抓紧物品后，通过腕部、臂部、肩部和腰部设定物品被转移的路径。
[0022]本实用新型的有益效果为:
[0023]1.本实用新型腕部安装执行操作的机械部件，通过腕部、臂部、肩部和腰部四段机械轴调整变化腕部操作端的位置，调节更加灵活；
[0024]2.本实用新型机器人的肩部摆动方向和臂部的旋转方向处于不同的截面，属于空间异面上调整，能够实现变化的空间位置更加广泛；
[0025]3.本实用新型可以根据实际使用情况拆除腕部或腰部，实现三段机械轴的空间位置调整，或者拆除腕部、臂部、肩部和腰部中的任何一个或多个，以能够高效、准确完成工作任务为目的，应用灵活；
[0026]4.本实用新型装配简单，啮合传动部分的间隙可调，刚性好，传动效率高；
[0027]5.本实用新型的电缆从腕部、臂部、肩部和腰部内部走线，避免电缆缠绕，同时兼顾了机器人各关节运动的灵活性；
[0028]6.本实用新型的腕部、臂部、肩部和腰部均设置有相对应的壳体，保护内部各机构免受焊接烟尘、飞溅以及油污等的破坏。
【附图说明】
[0029]图1是本实用新型的整体结构示意图，
[0030]图2是本实用新型的腕部和臂部的结构示意图，
[0031]图3是本实用新型的肩部的结构示意图，
[0032]图4是本实用新型的腰部结构示意图，
[0033]图5是本实用新型的腕部和臂部连接处的局部剖视图，
[0034]图6是本实用新型实际应用的一个实施例结构示意图(即去除腰部后结构示意图)，
[0035]附图标记列表:A1 —腕部，A2—臂部，A3—肩部，A4—腰部，I一臂部壳体，2—连接孔，3—同步带轮，4一腕部伺服电机，5—同步带，6—连接法兰，7—臂部伺服电机，8—肩部壳体，9 一旋转法兰，10 一固定法兰，11 一腰部壳体，12 一固定安装面，13 一摆动转座，14 一腰部伺服电机，15 —电缆，16—中空管，17—电缆快速插座，18—法兰盘。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图和【具体实施方式】，进一步阐明本实用新型。应理解下述【具体实施方式】仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。需要说明的是，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0037]图1是本实用新型的整体结构示意图，结合附图可见，本可重构的垂直关节型四轴机器人，包括腕部Al、臂部A2、肩部A3和腰部A4，所述腕部Al、臂部A2、肩部A3和腰部A4依次顺序连接，所述腕部Al和臂部A2之间为摆动连接，所述臂部A2和肩部A3之间为旋转连接，所述肩部A3和腰部A4之间为摆动连接。
[0038]图2是本实用新型的腕部Al和臂部A2的结构示意图，图3是本实用新型的肩部A3的结构示意图，结合这两幅附图可见，所述臂部A2表面设置有臂部壳体1，所述臂部壳体I的一端中部向内凹陷形成“凹”字形的连接孔2，该连接孔2中横向贯穿有一根臂部A2轴承，所述腕部Al通过该臂部A2轴承与臂部A2连接，所述臂部A2轴承的一端设置有同步带轮3，所述臂部壳体I内还设置有腕部伺服电机4，该腕部伺服电机4的一端设置有同步带轮3，该同步带轮3与臂部A2轴承端部的同步带轮3通过同步带