一种工业搬运机器人的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及一种工业搬运机器人。

背景技术：

机器人码垛技术是物流自动化技术领域的后起之秀，近年来在自动化生产线、物流等领域得到广泛应用。随着我国国民经济的持续发展和企业生产规模的不断扩大以及各行业机械自动化水平的日益提高，机器人码垛技术以其在提高生产效率、增进经济效益、保证产品质量、改善劳动条件、优化作业布局等方面的突出作用而获得人们的普遍青睐，正在以前所未有的速度向前发展。但由于码垛机器人应用的行业及场合有针对性，多用于大型自动化生产线、物流等专业领域，故其应用受到限制，而且码垛机器人多为六关节，其结构复杂，制造成本高，小型工厂没有能力承担其高额的费用，占地面积大，装配不便，可靠性和集成度低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种工业搬运机器人，整体结构稳固，承载搬运能力强，自由度高。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种工业搬运机器人，包括机器人底座、位于机器人底座上端的腰部旋转机构、连接在腰部旋转机构上的大小臂联动机构和连接在大小臂联动机构前端的抓手旋转机构，所述腰部旋转机构包括安装在机器人底座上端的旋转底座和带动旋转底座旋转的底座旋转电机，所述旋转底座包括旋转座体和位于旋转座体两侧且平行分布的底座左臂和底座右臂，所述旋转座体上端面安装有底座旋转电机，所述机器人底座上端面固定连接有第一减速机内圈，所述旋转座体的外沿下端面固定连接有可沿着第一减速机内圈外壁旋转的第一减速机外圈，所述底座旋转电机的下端穿过旋转座体并同步连接有第一齿轮，所述第一齿轮啮合第二齿轮，所述第二齿轮安装在第一齿轴上，所述第一齿轴上位于第二齿轮的下方设有与第二齿轮同步旋转的第三齿轮，所述第三齿轮上啮合多个第四齿轮，所述第四齿轮安装在第一减速机内圈上端面，所述第一齿轴的上下端外壁均过盈配合安装有第一轴承，两个第一轴承的外圈分别安装在旋转座体和第一减速机内圈上，所述底座左臂上设有供小臂驱动电机安装的小臂电机安装台，所述底座右臂上设有供大臂驱动电机安装的大臂电机安装台，所述大臂电机安装台的内壁连接有第二减速机外圈，所述大臂驱动电机的输出端连接有大臂驱动电机转轴，所述大臂驱动电机转轴连接有可沿着第二减速机外圈内壁旋转的第二减速机内圈，所述第二减速机内圈的内侧端面连接有大臂，所述大臂的一端设有与第二减速机内圈的内侧端面相连的大臂安装盘，大臂的另一端设有小臂连接座，所述小臂电机安装台的内壁连接有第三减速机外圈，所述小臂驱动电机的输出端连接有小臂驱动电机转轴，所述小臂驱动电机转轴连接有可沿着第三减速机外圈内壁旋转的第三减速机内圈，所述第三减速机内圈的内侧端面连接有小臂驱动臂，所述小臂驱动臂的后端设有与第三减速机内圈的内侧端面连接的小臂驱动臂安装盘，小臂驱动臂的前端设有小臂驱动臂连杆连接座，所述大臂安装盘的内侧端面连接有连接轴，所述连接轴伸入小臂驱动臂内且连接轴的外壁和小臂驱动臂的内壁之间设有第二轴承，所述小臂连接座上铰接有小臂，所述小臂的后端设有小臂后连接座，小臂的前端设有小臂前连接座，小臂上位于小臂后连接座和小臂前连接座之间设有与小臂连接座内侧铰接的小臂中连接座，所述小臂后连接座与小臂驱动臂连杆连接座之间通过小臂驱动臂连杆铰接连接，所述底座左臂上设有第一连杆接头部，所述小臂连接座的一端外侧铰接有第二连杆，所述第二连杆的后端与第一连杆接头部之间通过第一连杆铰接连接，所述小臂前连接座上铰接有腕部支架，所述腕部支架包括腕部支架底盘和垂直位于腕部支架底盘一侧的腕部支架斜盘，所述腕部支架斜盘上端设有第三连杆连接座，所述第三连杆连接座和第二连杆的前端通过第三连杆铰接连接，所述腕部支架底盘的上端连接有抓手旋转电机，所述腕部支架底盘的下端连接有第四减速机外圈，所述第四减速机外圈内设有可沿第四减速机外圈内壁旋转的第四减速机内圈，所述抓手旋转电机的下端设有穿过腕部支架底盘的第五齿轮，所述第五齿轮啮合第六齿轮，所述第六齿轮安装在第二齿轴上，所述第二齿轴位于第六齿轮的下方设有与第六齿轮同步旋转的第七齿轮，所述第七齿轮啮合多个第八齿轮，多个第八齿轮安装在第四减速机内圈的上端面，所述第四减速机内圈的下端贴合安装有抓手连接件。

所述底座右臂上位于大臂电机安装台的上方设有弹簧筒接头部，所述小臂连接座的另一侧外端和弹簧筒接头部之间通过缓冲装置铰接连接。

所述缓冲装置包括弹簧筒、安装在弹簧筒内的弹簧和伸入弹簧筒的缓冲杆，所述缓冲杆的一端铰接在弹簧筒接头部上，缓冲杆的另一端连接有推板，所述推板位于弹簧筒内且推板抵在弹簧的中间处。

所述弹簧筒的一端设有盖板，所述盖板的中心设有位于弹簧筒内的导向套，所述缓冲杆沿着导向套伸缩。

所述弹簧筒上与盖板所在端相对的另一端设有弹簧筒旋转座，所述小臂中连接座的外侧端面连接有小臂弹簧侧中轴，所述小臂弹簧侧中轴的外端套入弹簧筒旋转座内且小臂弹簧侧中轴和弹簧筒旋转座通过铰接连接。

所述小臂弹簧侧中轴穿过小臂连接座且小臂弹簧侧中轴和小臂连接座之间设有第五轴承。

所述小臂弹簧侧中轴和弹簧筒旋转座之间设有第四轴承。

所述第二连杆包括呈钝角分布的前连杆和后连杆，所述前连杆和后连杆的交界处形成与小臂连接座的一端外侧铰接的连杆安装台。

所述前连杆的前端与第三连杆的后端铰接，所述后连杆的后端与第一连杆的前端铰接。

本发明的有益效果是：整体结构稳固，底座旋转电机带动使得旋转底座旋转，大臂、小臂、小臂驱动臂、小臂驱动臂连杆配合进行伸缩，再辅以弹簧筒缓冲，具有极好的承载搬运能力；同时第一连杆、第二连杆、第三连杆等配合使用，运行灵活，自由度高，刚性好，搬运稳定，负载大，搬运时不易抖动。通过设置碰撞块和与其相配的限位凸柱，限位凸柱两侧设置缓冲块，可以在断电后起到缓冲作用，减少事故的发生，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的立体图；

图2为本发明的旋转底座的立体图；

图3为本发明的旋转底座的安装示意图；

图4为图3的俯视图；

图5为图4中a-a向的剖视图；

图6为图4中b-b向的剖视图；

图7为图3的爆炸图；

图8为图7中c处的放大图；

图9为本发明的大小臂联动机构的立体图；

图10为图9的俯视图；

图11为图10中d-d向的剖视图；

图12为图10中e-e向的剖视图；

图13为图10中f-f向的剖视图；

图14为本发明的大臂和小臂驱动臂的安装爆炸图；

图15为本发明的大臂的立体图；

图16为本发明的小臂驱动臂的立体图；

图17为本发明的小臂的立体图；

图18为本发明的腕部支架的立体图；

图19为本发明的抓手旋转电机的安装爆炸图；

图20为本发明的抓手旋转电机的安装剖视图。

图中：机器人底座1、控制箱11、安装台板12、吊环13、限位凸柱14、台板凹槽15、凹槽沉孔16、定位轴17、缓冲块18、压板19、凸柱通孔110、侧螺孔111、压板通孔112、轴套113、缓冲块通孔114、旋转底座2、旋转座体21、底座旋转电机安装台22、底座左臂23、底座右臂24、小臂电机安装台25、第一连杆接头部26、大臂电机安装台27、弹簧筒接头部28、碰撞块29、底座旋转电机3、第一齿轮31、第二齿轮32、第三齿轮33、第四齿轮34、内筒35、第一减速机外圈36、第一减速机内圈37、第一轴承38、密封圈39、大臂驱动电机4、小臂驱动电机41、大臂驱动电机转轴42、第二减速机内圈43、第二减速机外圈44、大臂端盖45、小臂驱动电机转轴46、第三减速机内圈47、第三减速机外圈48、小臂驱动臂端盖49、连接轴410、第二轴承411、大臂5、大臂安装盘51、小臂连接座52、小臂驱动臂53、小臂驱动臂安装盘54、小臂驱动臂连杆连接座55、小臂驱动臂连杆56、小臂6、小臂后连接座61、小臂前连接座62、小臂中连接座63、腕部支架7、腕部支架底盘71、腕部支架连接座72、第三连杆连接座73、腕部支架斜盘74、抓手旋转电机8、第五齿轮81、第六齿轮82、第七齿轮83、第八齿轮84、抓手电机中轴85、第四减速机内圈86、第四减速机外圈87、抓手连接件88、第三轴承89、第一连杆9、第二连杆91、第三连杆92、前连杆93、后连杆94、连杆安装台95、弹簧筒96、缓冲杆97、推板98、盖板99、螺母910、导向套911、弹簧筒旋转座912、小臂弹簧侧中轴913、第四轴承914、弹簧915、第五轴承916、三角臂中心轴917、第六轴承918、交叉滚子轴承外圈919、交叉滚子轴承内圈920。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述：

如图1～图20所示，一种工业搬运机器人，包括机器人底座1、位于机器人底座1上端的腰部旋转机构、连接在腰部旋转机构上的大小臂联动机构和连接在大小臂联动机构前端的抓手旋转机构，大小臂联动机构包括通过大臂驱动电机4和小臂驱动电机41带动控制大臂5和小臂6运行的各部件，抓手旋转机构包括通过抓手旋转电机8带动控制抓手连接件88运行的各部件。

机器人底座1的上端面设有安装台板12，腰部旋转机构安装在安装台板12上，机器人底座1上还设有控制箱11，控制箱11用于控制各个电机的协调动作。安装台板12的四个角上均设有吊环13，通过吊环13可以实现机器人的吊运。

所述腰部旋转机构包括安装在机器人底座1上端的旋转底座2和带动旋转底座2旋转的底座旋转电机3，即底座旋转电机3旋转可带动自身和旋转底座2一起旋转。

所述安装台板12上位于旋转底座2的后方处设有台板凹槽15，所述台板凹槽15上设有凹槽沉孔16，所述凹槽沉孔16上插设定位轴17，所述定位轴17上套设l型的限位凸柱14，所述安装台板12上固定有插入定位轴17上端的压板19。

所述定位轴17的下端贴合插入凹槽沉孔16，定位轴17的上部外壁贴合套设有轴套113，所述限位凸柱14的下端设有凸柱通孔110，所述压板19的中心贯穿设有压板通孔112，所述定位轴17的上端向上穿过凸柱通孔110并贴合伸入压板通孔112内，所述轴套113的外壁贴合凸柱通孔110。轴套113的材质为铜，耐磨性好。

所述限位凸柱14的下端两侧均贴合设有缓冲块18。缓冲块18为软性材料。

所述限位凸柱14的下端两侧设有侧螺孔111，所述缓冲块18上设有与侧螺孔111一一对应的缓冲块通孔114并通过螺丝穿入缓冲块通孔114和侧螺孔111进行固定。

所述缓冲块18的数量为四个，所述限位凸柱14的下端每侧均分布两个缓冲块18。

所述旋转底座2的前端设有旋转超行程后撞击限位凸柱14的碰撞块29。

当本装置在工作工程中突然断电时，旋转底座2可能因为惯性继续旋转，这样旋转底座2便会超出其行程范围，碰撞块29便会撞上限位凸柱14，限位凸柱14便会沿着轴套113旋转，限位凸柱14带动其一侧的缓冲块18撞击台板凹槽15的侧壁，起到缓冲作用，减少事故的发生，确保使用的安全性，压板19的设置保证了限位凸柱14不会脱出。

所述旋转底座2包括旋转座体21和位于旋转座体21两侧且平行分布的底座左臂23和底座右臂24，所述旋转座体21上端面安装有底座旋转电机3，旋转座体21上端面设有底座旋转电机安装台22，底座旋转电机3安装在底座旋转电机安装台22上。

所述机器人底座1上端面固定连接有第一减速机内圈37，所述旋转座体21的外沿下端面固定连接有可沿着第一减速机内圈37外壁旋转的第一减速机外圈36，第一减速机内圈37和第一减速机外圈36为rv减速器的一部分，rv减速器的技术为现有技术，在此不作详细介绍，以下第二减速机内圈43和第二减速机外圈44，第三减速机内圈47和第三减速机外圈48，第四减速机内圈86和第四减速机外圈87均为rv减速器的一部分。

所述底座旋转电机3的下端穿过旋转座体21并同步连接有第一齿轮31，所述第一齿轮31啮合第二齿轮32，所述第二齿轮32安装在第一齿轴上，所述第一齿轴上位于第二齿轮32的下方设有与第二齿轮32同步旋转的第三齿轮33，所述第三齿轮33上啮合多个第四齿轮34，所述第四齿轮34安装在第一减速机内圈37上端面，多个齿轮配合起到减速作用。

所述第一齿轴的上下端外壁均过盈配合安装有第一轴承38，两个第一轴承38的外圈分别安装在旋转座体21和第一减速机内圈37上，安装台板12的上端中心连接有内筒35，内筒35的上端延伸贯穿旋转座体21的中心，内筒35的外壁和第一减速机内圈37的内壁、第一齿轴的内壁均有间隙，内筒35的外壁和旋转座体21的中心之间通过密封圈39进行密封。

所述底座左臂23上设有供小臂驱动电机41安装的小臂电机安装台25，所述底座右臂24上设有供大臂驱动电机4安装的大臂电机安装台27，所述大臂电机安装台27的内壁连接有第二减速机外圈44，所述大臂驱动电机4的输出端连接有大臂驱动电机转轴42，所述大臂驱动电机转轴42连接有可沿着第二减速机外圈44内壁旋转的第二减速机内圈43，所述第二减速机内圈43的内侧端面连接有大臂5，所述大臂5的一端设有与第二减速机内圈43的内侧端面相连的大臂安装盘51，大臂5的另一端设有小臂连接座52，通过大臂驱动电机4带动大臂5摆动。

大臂电机安装台27的外侧端面连接有大臂端盖45，大臂端盖45将第二减速机内圈43和第二减速机外圈44包覆在内。

所述小臂电机安装台25的内壁连接有第三减速机外圈48，所述小臂驱动电机41的输出端连接有小臂驱动电机转轴46，所述小臂驱动电机转轴46连接有可沿着第三减速机外圈48内壁旋转的第三减速机内圈47，所述第三减速机内圈47的内侧端面连接有小臂驱动臂53，所述小臂驱动臂53的后端设有与第三减速机内圈47的内侧端面连接的小臂驱动臂安装盘54，小臂驱动臂53的前端设有小臂驱动臂连杆连接座55，小臂驱动电机41带动小臂驱动臂53进行摆动。

小臂电机安装台25的外侧端面连接有小臂驱动臂端盖49，小臂驱动臂端盖49将第三减速机外圈48和第三减速机内圈47包覆在内。

所述大臂安装盘51的内侧端面连接有连接轴410，所述连接轴410伸入小臂驱动臂53内且连接轴410的外壁和小臂驱动臂53的内壁之间设有第二轴承411，这样连接轴410起到支撑小臂驱动臂53的作用，使得小臂驱动臂53和大臂5各自摆动时更加可靠，不易卡涩。

所述小臂连接座52上铰接有小臂6，所述小臂6的后端设有小臂后连接座61，小臂6的前端设有小臂前连接座62，小臂6上位于小臂后连接座61和小臂前连接座62之间设有与小臂连接座52内侧铰接的小臂中连接座63，所述小臂后连接座61与小臂驱动臂连杆连接座55之间通过小臂驱动臂连杆56铰接连接，即小臂驱动臂连杆56的后端铰接在小臂驱动臂连杆连接座55上，小臂驱动臂连杆56的前端铰接在小臂后连接座61上。即小臂驱动电机41最终是驱动小臂6摆动。

所述底座左臂23上设有第一连杆接头部26，所述小臂连接座52的一端外侧铰接有第二连杆91，所述第二连杆91的后端与第一连杆接头部26之间通过第一连杆9铰接连接，即第一连杆9的后端铰接在第一连杆接头部26上，第一连杆9的前端铰接在第二连杆91的后端。

所述小臂前连接座62上铰接有腕部支架7，所述腕部支架7包括腕部支架底盘71和垂直位于腕部支架底盘71一侧的腕部支架斜盘74，所述腕部支架斜盘74上端设有第三连杆连接座73，所述第三连杆连接座73和第二连杆91的前端通过第三连杆92铰接连接，即第三连杆92的后端铰接在第二连杆91的前端，第三连杆92的前端铰接在第三连杆连接座73上。

腕部支架斜盘74的后端设有用于和小臂前连接座62配合铰接的腕部支架连接座72，具体为小臂前连接座62位于腕部支架连接座72内侧。

所述腕部支架底盘71的上端连接有抓手旋转电机8，所述腕部支架底盘71的下端连接有第四减速机外圈87，所述第四减速机外圈87内设有可沿第四减速机外圈87内壁旋转的第四减速机内圈86，所述抓手旋转电机8的下端设有穿过腕部支架底盘71的第五齿轮81，所述第五齿轮81啮合第六齿轮82，所述第六齿轮82安装在第二齿轴上，所述第二齿轴位于第六齿轮82的下方设有与第六齿轮82同步旋转的第七齿轮83，第二齿轴的上下端均过盈配合安装有第三轴承89，上下两个第三轴承89的外圈分别贴合在腕部支架底盘71和第四减速机内圈86上。

所述第七齿轮83啮合多个第八齿轮84，多个第八齿轮84安装在第四减速机内圈86的上端面，腕部支架底盘71的中心设有抓手电机中轴85，抓手电机中轴85固定连接在第四减速机内圈86的下端面内缘上。

所述第四减速机内圈86的下端贴合安装有抓手连接件88，抓手连接件88用于连接抓取物品的抓手。

所述底座右臂24上位于大臂电机安装台27的上方设有弹簧筒接头部28，所述小臂连接座52的另一侧外端和弹簧筒接头部28之间通过缓冲装置铰接连接。

所述缓冲装置包括弹簧筒96、安装在弹簧筒96内的弹簧915和伸入弹簧筒96的缓冲杆97，所述缓冲杆97的一端铰接在弹簧筒接头部28上，缓冲杆97的另一端连接有推板98，所述推板98位于弹簧筒96内且推板98抵在弹簧915的中间处。推板98的外径大于弹簧915的内径以保证推板98不会脱出。推板98为可拆卸式安装，推板98插入缓冲杆97的端部后通过在缓冲杆97的端部拧入螺母910实现推板98的固定。

所述弹簧筒96的一端设有盖板99，所述盖板99的中心设有位于弹簧筒96内的导向套911，所述缓冲杆97沿着导向套911伸缩。本发明的缓冲装置一端设在底座右臂24上，另一端设在大臂5和小臂6的交界处，对机器人的腰部旋转机构和大小臂联动机构起到了很好的关联缓冲作用，机器人可实现大负载下平稳运行。

所述弹簧筒96上与盖板99所在端相对的另一端设有弹簧筒旋转座912，所述小臂中连接座63的外侧端面连接有小臂弹簧侧中轴913，所述小臂弹簧侧中轴913的外端套入弹簧筒旋转座912内且小臂弹簧侧中轴913和弹簧筒旋转座912通过铰接连接。

所述小臂弹簧侧中轴913穿过小臂连接座52且小臂弹簧侧中轴913和小臂连接座52之间设有第五轴承916。

所述小臂弹簧侧中轴913和弹簧筒旋转座912之间设有第四轴承914。本发明的各铰接处的结构均可参考小臂弹簧侧中轴913和弹簧筒旋转座912的配合结构。

所述第二连杆91包括呈钝角分布的前连杆93和后连杆94，所述前连杆93和后连杆94的交界处形成与小臂连接座52的一端外侧铰接的连杆安装台95。

所述小臂中连接座63的外侧另一端面连接有三角臂中心轴917，所述三角臂中心轴917穿过小臂连接座52和连杆安装台95，三角臂中心轴917外壁和小臂连接座52的内壁之间设有第六轴承918，三角臂中心轴917外壁和连杆安装台95之间设有交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承包括连接在三角臂中心轴917上的交叉滚子轴承内圈920和连接在连杆安装台95上的交叉滚子轴承外圈919。

所述前连杆93的前端与第三连杆92的后端铰接，所述后连杆94的后端与第一连杆9的前端铰接。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。