一种六轴机器人的制作方法

本发明涉及自动控制装置技术领域，特别是涉及一种六轴机器人。

背景技术：

六轴机器人作为一种自动操作装置，其在控制系统的控制下能够模仿人手和手臂的某些动作用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具。

六轴机器人多是关节式机械结构，可以使六轴机器人的臂长达到一定长度，并可以在三维空间内自由运动以执行操作。然而目前大多数六轴机器人各关节的驱动是通过同步轮与同步带的联接实现的，如此，不仅会使六轴机器人运动迟缓、整体平稳性低，而且也会降低六轴机器人的工作效率和精度，从而影响六轴机器人的整体性能。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有六轴机器人整体性能低的问题。

为了解决上述问题，本发明提供一种六轴机器人，包括：底座、执行机构以及依次传动连接的第一关节、第二关节、第三关节、第四关节、第五关节和第六关节，所述第一关节包括枢接于所述底座上的第一壳体以及驱动连接的第一伺服电机和第一谐波减速机，所述底座与所述第一壳体之间形成供所述第一伺服电机与所述第一谐波减速机安装的第一安装位；所述第二关节包括具有第一主动臂和第一从动臂的第二壳体以及驱动连接的第二伺服电机和第二谐波减速机，所述第一壳体的另一端被配置为第一中通轴承座，所述第一主动臂的一端与所述第一从动臂的一端分别可转动的连接于所述第一中通轴承座的两侧，所述第一主动臂与所述第一中通轴承座之间形成供所述第二伺服电机和第二谐波减速机安装的第二安装位；所述第三关节包括第三壳体以及驱动连接的第三伺服电机和第三谐波减速机，所述第三壳体的一端被配置为第二中通轴承座，且分别与所述第一主动臂的另一端、所述第一从动臂的另一端铰接，所述第一主动臂与所述第二中通轴承座之间形成供所述第三伺服电机与所述第三谐波减速机安装的第三安装位；所述第四关节包括第四壳体以及驱动连接的第四伺服电机和第四谐波减速机，所述第四壳体的一端与所述第三壳体的另一端枢接配合，且两者之间形成供所述第四伺服点解和所述第四谐波减速机安装的第四安装位；所述第五关节包括第五壳体以及驱动连接的第五伺服电机和第五谐波减速机，所述第五壳体的一端被配置为第三中通轴承座，所述第四壳体的另一端设有铰接于所述第三中通轴承座两侧的第二主动臂和第二从动臂，所述第二主动臂与所述第三中通轴承座之间形成供所述第五伺服电机和第五谐波减速机安装的第五安装位；所述第六关节包括枢接于所述第五壳体另一端的第六壳体以及驱动连接的第六伺服电机和第六谐波减速机，所述执行机构传动连接于所述第六壳体的另一端，且两者之间形成供所述第六伺服电机和所述第六谐波减速机安装的第六安装位。

作为优选方案，所述六轴机器人还包括设于所述底座上的降温装置。

作为优选方案，所述六轴机器人还包括设于所述底座上的第一零点对位销钉孔、所述第一壳体上的第二零点对位销钉孔、所述第二壳体上的第三零点对位销钉孔、所述第三壳体上的第四零点对位销钉孔、所述第四壳体上的第五零点对位销钉孔以及所述第五壳体上的第六零点对位销钉孔。

作为优选方案，所述底座的内腔还设有用于固定所述第一伺服电机与所述第一谐波减速机的钢轮的第一固定法兰，所述第一主动臂的两端分别设有用于固定所述第二伺服电机与所述第二谐波减速机的钢轮的第二固定法兰以及用于固定所述第三伺服电机与所述第三谐波减速机的钢轮的第三固定法兰，所述第三壳体上设有用于固定所述第四伺服电机与所述第四谐波减速机的钢轮的第四固定法兰，所述第二主动臂上设有用于固定所述第五伺服电机与所述第五谐波减速机的钢轮的第五固定法兰，所述第五壳体上设有用于固定所述第六伺服电机与所述第六谐波减速机的钢轮的第六固定法兰。

作为优选方案，所述底座的内腔设有用于固定所述第一谐波减速机的柔轮的第一输出法兰，所述第一中通轴承座与所述第一主动臂相对的一侧设有用于固定所述第二谐波减速机的柔轮的第二输出法兰，所述第二中通轴承座与所述第一主动臂相对的一侧设有用于固定所述第三谐波减速机的柔轮的第三输出法兰，所述基部上设有用于固定所述第四谐波减速机的柔轮的第四输出法兰，所述第三中通轴承座与所述第二主动臂相对的一侧设有用于固定所述第五谐波减速机的柔轮的第五输出法兰，所述第六壳体与所述第五壳体相对的一侧设有用于固定所述第六谐波减速机的柔轮的第六输出法兰。

作为优选方案，所述底座采用灰铸铁制作而成，所述第一壳体、所述第三壳体、所述第五壳体均采用铝合金制作而成。

作为优选方案，所述第二壳体还具有连接所述第一主动臂与所述第一从动臂的横杆，所述横杆与所述第一主动臂、所述第一从动臂之间形成所述第二壳体的工字型骨架，所述工字型骨架采用铝合金制作而成。

作为优选方案，所述第二壳体还包括封盖于所述第一主动臂与所述第一从动臂上的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和所述第二盖板均采用abs塑胶制作而成。

作为优选方案，所述第四壳体具有y字型骨架以及封盖于所述第二主动臂与所述第二从动臂上的第三盖板和第四盖板，所述y字型骨架由铝合金制作而成，所述第三盖板和所述第四盖板均采用abs塑胶制作而成。

作为优选方案，所述第一壳体、所述第二壳体、所述第三壳体、所述第四壳体、所述第五壳体、所述第六壳体以及所述底座之间围合成通腔，所述通腔内设有连接所述通腔的顶端与底端的管线安装位。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明实施例的六轴机器人，由于其六轴机器人的各关节内的驱动机构均是由伺服电机和谐波减速机构成，因此，可以极大地提高所述六轴机器人的运转速度和精度，并且由于所述六轴机器人中对其臂长影响较大的第二关节和第四关节均采用了一侧驱动一侧辅助的结构，因此，还可以使得所述六轴机器人在运转过程中的平稳性，从而使六轴机器人的工作效率和精度均提高，以整体提升所述六轴机器人的综合性能。

附图说明

图1是本发明实施例中的六轴机器人的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中的六轴机器人的半剖视图；

图3是本发明实施例中的底座的半剖视图；

图4是本发明实施例中带有底座与第一关节的剖视图；

图5是本发明实施例中带有第一中通轴承座、第二关节、第三驱动机构以及第二中通轴承座的剖视图；

图6是本发明实施例中带有第三壳体、第四关节、第五驱动机构以及第三中通轴承座的剖视图；

图7是本发明实施例中带有第五壳体和第六关节的剖视图；

图8是本发明实施例中的第一壳体的结构示意图；

图9是本发明实施例中的第二壳体的工字型骨架的结构示意图；

图10是本发明实施例中的第三壳体的结构示意图；

图11是本发明实施例中的第四壳体的y字型骨架的结构示意图；

图12是本发明实施例中的第五壳体的结构示意图。

其中，100、六轴机器人；1、底座；11、第一零点对位销钉孔；2、第一关节；21、第一壳体；211、第二零点对位销钉孔；22、第一伺服电机；23、第一谐波减速机；24、第一中通轴承座；25、角接触轴承；26、辐射状加强筋；3、第二关节；31、第二壳体；311、第三零点对位销钉孔；32、第二伺服电机；33、第二谐波减速机；34、第一主动臂；341、第一盖板；35、第一从动臂；351、第二盖板；36、横杆；37、第一弧形加强筋；38、第二弧形加强筋；39、工字型骨架；4、第三关节；41、第三壳体；42、第三伺服电机；43、第三谐波减速机；44、第二中通轴承座；5、第四关节；51、第四壳体；511、第五零点对位销钉孔；52、第四伺服电机；53、第四谐波减速机；54、基部；55、第二主动臂；551、第三盖板；56、第二从动臂；561、第四盖板；57、y字型骨架；6、第五关节；61、第五壳体；62、第五伺服电机；63、第五谐波减速机；64、第三中通轴承座；7、第六关节；71、第六壳体；72、第六伺服电机；73、第六谐波减速机；8、执行机构安装法兰；9、降温装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，所述六轴机器人100可以包括底座1、执行机构以及依次传动连接的第一关节2、第二关节3、第三关节4、第四关节5、第五关节6和第六关节7，其中，所述第六关节7的输出端与所述执行机构连接。

上述的六轴机器人100通过所述第一关节2、所述第二关节3、所述第三关节4、所述第五关节6以及所述第六关节7之间的配合，可以使该六轴机器人100形成关节式机械结构，且具有6个自由度，示例性的，在所述6个自由度中，其中3个可以用来确定执行机构的位置，而另外三个可以用来确定执行机构的方向(或姿势)，而执行机构可以根据需要调整，例如可以是焊枪、吸盘或扳手之类的作业工具，当然也可以是其他工具。

如图2和图3所示，所述底座1作为六轴机器人100的固定机构，它是整个六轴机器人100的脊梁，为六轴机器人100的运动提供保障，因此必须具备牢固、抗震的特性。示例性的，所述底座1可以采用消振性高的灰铸铁加工成型，以承受及吸收机器人在运动过程产生的振动，避免变形。

如图4所示，所述第一关节2作为第一个活动关节，其在六轴机器人100工作的过程中需要承受其他关节所产生的的转动惯量，因此需要保证其刚性强度。本实施例中的所述第一关节2可以包括第一驱动机构以及枢接于所述底座1上的第一壳体21。

其中，如图8所示，所述第一壳体21可以采用诸如铝合金的材料通过精铸一次加工成型，如此，可以极大地保证所述第一壳体21的刚性强度，并降低所述第一壳体21自身的重量。此外，在所述第一壳体21与所述底座1相对的接触面上可以设置像太阳花的形式的辐射状加强筋26，如此，可以确保所述第一壳体21每一处均受力均匀，避免所述第一壳体21因受力不均而出现变形甚至破裂。当然，为了与所述第二关节3连接，所述第一壳体21远离所述第一底座1的一端被配置为第一中通轴承座24。该第一中轴轴承座由于采用了闭环结构，因此不存在缺口敏感，从而很难产生形变。

所述第一驱动机构可以由驱动连接的第一伺服电机22和第一谐波减速机23构成，而所述底座1与所述第一壳体21之间形成供所述第一驱动机构安装的第一安装位。具体的，所述第一安装位可以做如下解释，例如，可以在所述底座1的内腔设置用于固定所述第一伺服电机22与所述第一谐波减速机23的钢轮的第一固定法兰，在所述底座1的内腔设置用于固定所述第一谐波减速机23的柔轮的第一输出法兰，并在所述第一壳体21与所述底座1之间，即对接处设置角接触轴承25，以使所述第一伺服电机22、所述第一谐波减速机23可以与所述底座1之间形成直连结构，如此，不仅可以避免第一关节2在传动过程中所带来的金属颗粒，而且也可以进一步提高所述底座1对其他关节所产生的转动惯量的承受能力，避免发生形变。

如图5所示，所述第二关节3作为第二个活动关节，其直接影响所述六轴机器人100的臂展长度，相应的，也是最容易受转动惯量的影响而发生形变的关节，因此，需具备结构刚性强、本体轻量化等特点。本实施例中的所述第二关节3可以包括第二驱动机构和第二壳体31。

其中，如图9所示，所述第二壳体31具有相匹配的第一主动臂34和第一从动臂35，所述第一主动臂34与所述第一从动臂35相对称的设置于所述第一中通轴承座24的两侧，并且所述第一主动臂34的一端与所述第一从动臂35的一端分别与所述第一中通轴承座24的两侧铰接，以使所述第一壳体21可以绕着所述第一中通轴承座24转动。而较佳的，还可以使所述第二壳体31上增设连接所述第一主动臂34与所述第一从动臂35的横杆36，并使所述横杆36与所述第一主动臂34、所述第一从动臂35之间形成所述第二壳体31的工字型骨架39。从而保证所述第二壳体31的刚性。当然，为了增强所述横杆36与所述第一主动臂34、所述第一从动臂35之间的连接强度，还可以在所述横杆36与所述第一主动臂34之间连接第一弧形加强筋37，所述横杆36与所述第一从动臂35之间连接第二弧形加强筋38。而所述工字型骨架39可以采用诸如铝合金的材料通过精铸一次加工成型，如此，可以极大地保证所述工字型骨架39的刚性强度，并降低其重量。示例性的，所述工字型骨架39在成型工艺上，可以选用压铸一次成型工艺，以确保所述工字型骨架39的内部无砂眼，提高材料结合的紧密性，极大保证所述第二壳体31的刚性强度，避免发生形变。

当然为了避免灰尘污染，示例性的，还可以在所述第一主动臂34和第一从动臂35上封盖第一盖板341和第二盖板351。而较佳的，所述第一盖板341和所述第二盖板351可以采用abs塑胶制作而成，以减少第二关节的重量。

所述第一主动臂34与所述第一中通轴承座24之间还形成供所述第二驱动机构安装的第二安装位。所述第二驱动机构可以由驱动连接的第二伺服电机32和第二谐波减速机33构成。具体的，所述第二安装位可以做如下解释，例如，可以在所述第一主动臂34的一端设置用于固定所述第二伺服电机32与所述第二谐波减速机33的钢轮的第二固定法兰，在所述第一中通轴承座24与所述第一主动臂34相对的一侧设置用于固定所述第二谐波减速机33的柔轮的第二输出法兰，以使所述第一驱动机构与所述第一壳体21、所述第二壳体31之间可以采用直连结构固定，以保证所述第一伺服电机22与所述第一谐波减速机23的轴、孔均对接，如此，不仅可以提高其精度，而且也可以消除所述第二壳体31在绕所述第一中通轴承座24转动过程中所带来的金属颗粒，从而延长所述第二关节3的使用寿命。

所述第二关节3连接于所述第一关节2与所述第三关节4之间，因此所述第二关节3的运动与两个关节直接相关。所述第三关节4作为第三个活动关节，其可以包括第三驱动机构和第三壳体41，其中，如图10所示，所述第三壳体41可以采用诸如铝合金的材料通过精铸一次加工成型，如此，可以极大地保证所述第三壳体41的刚性强度，并降低其重量。所述第三壳体41的一端可以被配置为第二中通轴承座44，该第二中通轴承座44的两侧分别与所述第一主动臂34的另一端、所述第一从动臂35的另一端铰接，并且所述第二中通轴承座44还与所述第一主动臂34之间形成供所述第三驱动机构安装的第三安装位。

具体的，所述第三安装位可以做如下解释，例如，所述第三驱动机构可以包括驱动连接的第三伺服电机42和第三谐波减速机43，而所述第一主动臂34的另一端可以设置用于固定所述第三伺服电机42与所述第三谐波减速机43的钢轮的第三固定法兰，所述第二中通轴承座44与所述第一主动臂34相对的一侧可以设置用于固定所述第三谐波减速机43的柔轮的第三输出法兰，以使所述第三驱动机构与所述第三壳体41、所述第二壳体31之间可以采用直连结构固定，以保证所述第三伺服电机42与所述第三谐波减速机43的轴、孔均对接，如此，不仅可以提高其精度，而且也可以消除所述第三壳体41在转动过程中所带来的金属颗粒，从而延长所述第二关节3的使用寿命。此外，上述设置还可以使所述第二关节3具有一侧驱动，一侧辅助的结构特点，从而不仅保证了所述第二关节3甚至所述六轴机器人100整体的平稳性，而且还可以消除所述六轴机器人100因转动惯量而造成的形变问题，从而与所述底座1一起使得六轴机器人100不容易发生形变。

进一步的，如图6所示，所述第四关节5作为第四个活动关节，可以将其设置为包括第四驱动机构和第四壳体51，并使所述第四壳体51具有如图11所示的呈y字型骨架57，而该y字型骨架57可以采用诸如铝合金的材料通过精铸一次加工成型，如此，可以极大地保证所述y字型骨架57的刚性强度，并降低所述第四壳体51自身的重量。

装配时，所述第四壳体51的一端被配置为基部54，而所述第四壳体51的另一端设有从所述基部54伸展出的第二主动臂55和第二从动臂56，其中，所述基部54枢接于所述第三壳体41的另一端，且与所述第三壳体41之间形成供所述第四驱动机构安装的第四安装位。具体的，所述第四安装位可以做如下解释，例如，所述第四驱动机构可以包括驱动连接的第四伺服电机52和第四谐波减速机53，而所述第三壳体41上可以设置用于固定所述第四伺服电机52与所述第四谐波减速机53的钢轮的第四固定法兰，所述基部54上可以设置用于固定所述第四谐波减速机53的柔轮的第四输出法兰，以使所述第四驱动机构与所述第三壳体41、所述第四壳体51之间可以采用直连结构固定，以保证所述第四伺服电机52与所述第四谐波减速机53的轴、孔均对接，如此，不仅可以提高其精度，而且也可以消除所述第四壳体51在转动过程中所带来的金属颗粒，从而延长所述第三关节4的使用寿命。

当然为了避免灰尘污染，示例性的，还可以在所述第二主动臂55和第二从动臂56上封盖第三盖板551和第四盖板561。而较佳的，所述第三盖板551和所述第四盖板561可以采用abs塑胶制作而成，以减少第四壳体51的重量。

如图7所示，所述第五关节6作为第五个活动关节，可以包括第五驱动机构和第五壳体61，其中，如图12所示，所述第五壳体61的一端被配置为第三中通轴承座64，而所述第三中通轴承座64的两侧分别与所述第二主动壁的端部、所述第二从动臂56的端部铰接配合，且所述第二主动臂55与所述第三中通轴承座64之间形成供所述第五驱动机构安装的第五安装位。而所述第五壳体61可以采用诸如铝合金的材料通过精铸一次加工成型，如此，可以极大地保证所述第五壳体61的刚性强度，并降低其重量。此外，还可以在所述第五壳体61上设置用于固定外挂设备，例如工业相机、油管以及气管等的安装板300。

具体的，所述第五安装位可以做如下解释，例如，所述第五驱动机构可以包括驱动连接的第五伺服电机62和第五谐波减速机63，而所述第二主动臂55上可以设置用于固定所述第五伺服电机62与所述第五谐波减速机63的钢轮的第五固定法兰，所述第三中通轴承座64与所述第二主动臂55相对的一侧可以设置用于固定所述第五谐波减速机63的柔轮的第五输出法兰，以使所述第五驱动机构与所述第四壳体51、所述第五壳体61之间可以采用直连结构固定，以保证所述第五伺服电机62与所述第五谐波减速机63的轴、孔均对接，如此，不仅可以提高其精度，而且也可以消除所述第五壳体61在转动过程中所带来的金属颗粒，从而延长所述第四关节5的使用寿命。此外，上述设置还可以使所述第四关节5具有一侧驱动，一侧辅助的结构特点，从而不仅保证了所述第四关节5整体在运转过程中的平稳性，而且还可以消除所述第四关节5因转动惯量而造成的形变问题，从而进一步提高所述六轴机器人100的机械强度，使其不容易发生形变。

所述第六关节7作为与末端执行机构连接的活动关节，其可以包括第六驱动机构和第六壳体71，其中，所述第六壳体71枢接于所述第五壳体61的另一端，且与所述第五壳体61之间形成供所述第六驱动机构安装的第六安装位。具体的，可以对所述第六安装位做如下解释，例如，所述第六驱动机构可以包括驱动连接的第六伺服电机72和第六谐波减速机73，而所述第五壳体61上可以设置用于固定所述第六伺服电机72与所述第六谐波减速机73的钢轮的第六固定法兰，所述第六壳体71与所述第五壳体61相对的一侧可以设置用于固定所述第六谐波减速机73的柔轮的第六输出法兰，以使所述第六驱动机构与所述第五壳体61、所述第六壳体71之间可以采用直连结构固定，以保证所述第六伺服电机72与所述第六谐波减速机73的轴、孔均对接，如此，不仅可以提高其精度，而且也可以消除所述第六壳体71在转动过程中所带来的金属颗粒，从而延长所述第五关节6的使用寿命。此外，所述第六关节7的输出端还可以设置执行机构安装法兰8，以便于与执行机构连接。

上述的六轴机器人100，由于其六轴机器人100的各关节内的驱动机构均是由伺服电机和谐波减速机构成，因此，可以极大地提高所述六轴机器人100的运转速度和精度，并且由于所述六轴机器人100中对其臂长影响较大的第二关节3和第四关节5均采用了一侧驱动一侧辅助的结构，因此，还可以使所述六轴机器人100在运转过程中的平稳性提高并使六轴机器人100的工作效率和精度均提高，从而提升所述六轴机器人100的整体性能。

而由于各关节制作材料的选用，在保证所述六轴机器人100的机械强度的情况下，还可以使各关节的重量减轻，以降低因壳体重量对各电机产生的负荷，从而可以进一步提高所述六轴机器人100的性能，使所述六轴机器人100可以高效稳定工作。

为了提高所述六轴机器人100的运算精度，示例性的，还可以在所述底座1上设置第一零点对位销钉孔11(如图3所示)、所述第一壳体21上设置第二零点对位销钉孔211(如图8所示)、所述第二壳体31上设置第三零点对位销钉孔311(如图9所示)、所述第三壳体41上设置第四零点对位销钉孔(图中未示出)、所述第四壳体51上设置第五零点对位销钉孔511(如图11所示)以及所述第五壳体61上设置第六零点对位销钉孔(图中未示出)，以准确定位所述底座1和各关节的坐标系位置，从而提高所述六轴机器人100的精度。当然此设置还可以在运输过程中在各零点对位销钉孔中插入定位销，以定位六轴机器人100的本体位置，防止六轴机器人100的本体因运输而造成的移位，从而避免对各伺服电机产生损伤和对六轴机器人100本体的损伤，从而进一步保证所述六轴机器人100在长期使用过程中的性能。

当然，还可以使所述第一壳体21、所述第二壳体31、所述第三壳体41、所述第四壳体51、所述第五壳体61、所述第六壳体71以及所述底座1之间围合成通腔，并在所述通腔内设置连接所述通腔的顶端与底端的管线安装位，以便于将所述六轴机器人100运行所需的线缆和气管等安装于所述通腔内，从而避免因线缆等外露而引起的六轴机器人100的性能受损，此外还可以增加所述六轴机器人100的美观性。而较佳的，还可以在所述底座1上设置降温装置9，以对所述六轴机器人100的内部进行降温，例如可使所述六轴机器人100的内部温度保持在40℃以下，以确保各关节内的伺服电机不会因过热而产生故障，从而进一步提高所述六轴机器人100的运转速度，提高六轴机器人100的工作效率和精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。