一种大范围、灵活操控机器人的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种大范围、灵活操控机器人，其包括底座，底座上装有由底座伺服电机驱动转动的转动座，转动座上连接有下部支撑臂以及驱动下部支撑臂前后摆动的下摆动驱动装置，下部支撑臂上铰装有上部支撑座，转动座上连接有驱使上部支撑座上下摆动的上摆动驱动装置，上部支撑座上转动连接有外套轴，外套轴内转动连接有中套轴，中套轴内转动连接有内套轴，外套轴前部固接有前部支撑座，前部支撑座上转动连接有摆动端座，摆动端座上转动连接有与内套轴动力连接且轴心线与外套轴的轴心线平行的动力输出轴座。本发明可以对操作终端进行大范围、灵活性的操控，从而具有操作终端运行精度高、运行速度可调节性能高和操作终端操作范围大的优点。
【专利说明】
一种大范围、灵活操控机器人
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种大范围、灵活操控机器人。
【背景技术】
[0002]目前，国外工业用六轴机器人产业已经发展十分成熟，也占据了国内外绝大多数的市场份额。六轴机器人应用广泛，例如汽车部件的拼装、焊接，工件的准确转移定位等等。最近几年我国针对工业机器人的研发也有了较大的进步，也出现了一定数量的国产品牌机器人，其基本结构包括顺次连接的六根驱动轴，通过摆动油缸驱动上述各个驱动轴转动，最前方的驱动轴上连接操作终端，其存在一定缺陷:I.由于采用摆动油缸驱动，因而其运行精度不高;2.通过摆动油缸驱使驱动轴转动时，各驱动轴的运行速度可调节性能差，从而造成劳动效率低下以及适应性差的问题(例如不能适应多种车型的部件快速到位的转移等问题)；3.由于各个驱动轴不在同一平面上，重复运行轨迹一致性差，从而造成操作范围窄的问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种操作终端运行精度高、运行速度可调节性能高和操作终端操作范围大的大范围、灵活操控机器人。
[0004]为解决上述技术问题，所提供的大范围、灵活操控机器人包括底座，底座上装有由底座伺服电机驱动转动的转动座，其结构特点是:所述转动座上连接有竖向设置的下部支撑臂以及驱动下部支撑臂前后摆动的下摆动驱动装置，下部支撑臂上铰装有上部支撑座，转动座上连接有驱使上部支撑座上下摆动的上摆动驱动装置，上部支撑座上转动连接有由外套伺服电机驱动的外套轴，外套轴内转动连接有由中套伺服电机驱动的中套轴，中套轴内转动连接有由内套伺服电机驱动的内套轴，所述外套轴前部固接有前部支撑座，前部支撑座上转动连接有与中套轴动力连接、可摆动且摆动中心线与外套轴轴心线垂直的摆动端座，摆动端座上转动连接有与内套轴动力连接且轴心线与外套轴的轴心线平行的动力输出轴座。
[0005]所述摆动端座上转动连接有芯轴，所述中套轴的前端伸入摆动端座内且连接有动力锥齿轮，摆动端座上固装有转套在芯轴上且与动力锥齿轮动力连接的传动锥齿轮。
[0006]所述摆动端座上转动连接有位于芯轴前方的传动轴，所述芯轴与内套轴的前端通过锥齿轮组动力连接，传动轴与芯轴传动连接，所述动力输出轴座通过锥齿轮组与传动轴动力连接。
[0007]所述外套伺服电机、中套伺服电机和内套伺服电机皆连接在上部支撑座上，所述外套轴、中套轴和内套轴的后端分别通过齿轮组与外套伺服电机、中套伺服电机和内套伺服电机的动力输出轴动力连接。
[0008]所述下部支撑臂的下部转动连接在转动座上，所述下摆动驱动装置包括连接在转动座上的下摆动伺服电机，下部支撑臂的下部动力连接在下摆动伺服电机的动力输出轴上。
[0009]所述上摆动驱动装置包括连接在转动座上的上摆动伺服电机，上摆动伺服电机的动力输出轴上装有驱动杆，驱动杆与上部支撑座之间铰装有连杆。
[00?0]所述上摆动伺服电机的动力输出轴与下摆动伺服电机的动力输出轴同轴线设置，所述连杆的长度与下部支撑臂的长度相等且两者平行设置。
[0011]采用上述结构后，在动力输出轴座上连接操作终端(例如焊接机械手、夹装夹具等)，通过底座伺服电机驱动转动座以及其上的部件旋转实现整体的大范围转动，通过下摆动驱动装置驱使下部支撑臂前后摆动、上摆动驱动装置驱使上部支撑座上下摆动，实现了上述两个方向的精确摆动，再分别通过外套伺服电机、中套伺服电机驱动以及内套伺服电机驱使外套轴、中套轴和内套轴转动，从而实现了摆动端座的三维角度位置调整，最终通过操作终端对部件进行焊装或夹持等操作。通过上述描述可以看出，本发明可以对操作终端进行大范围、灵活性的操控，从而具有操作终端运行精度高、运行速度可调节性能高和操作终端操作范围大的优点。
【附图说明】
[0012]下面结合附图对本发明作进一步的说明:
图1为本发明一种实施例的结构示意图；
图2是图1俯视的结构不意图；
图3是沿图1中A-A线剖视的结构示意图；
图4是图2中B向的结构示意图；
图5是本发明使用状态的示意图；
图6是图5的俯视图。
【具体实施方式】
[0013]如图1和图2所示，本发明提供了一种大范围、灵活操控机器人的实施例，为方便描述，以靠近操作终端的位置为其前端，其包括底座I，底座I上装有由底座伺服电机2驱动转动的转动座3，在本实施例中，转动座3通过转动套轴连接在底座上，底座伺服电机2的动力输出轴与转动套轴通过齿轮的配合进行动力传动，所述转动座3上连接有竖向设置的下部支撑臂4以及驱动下部支撑臂4前后摆动的下摆动驱动装置，下部支撑臂4的顶部铰装有上部支撑座5，转动座3上连接有驱使上部支撑座5上下摆动的上摆动驱动装置，上部支撑座5上转动连接有由外套伺服电机20驱动的外套轴6，外套轴6内转动连接有由中套伺服电机21驱动的中套轴7，中套轴7内转动连接有由内套伺服电机22驱动的内套轴8，所述外套轴6前部固接有前部支撑座9，前部支撑座9上转动连接有与中套轴7动力连接、可摆动且摆动中心线与外套轴轴心线垂直的摆动端座10，如图4中所示，外套轴6的轴心线为左右方向的水平线，摆动端座10的摆动中心线为上下设置的竖向线，摆动端座10上转动连接有与内套轴8动力连接且轴心线与外套轴6的轴心线平行的动力输出轴座11，即动力输出轴11的轴心线为左右方向的水平线，动力输出轴座11上可装有焊枪、夹具等操作终端。
[0014]如图1、图2和图4所示，所述外套伺服电机20、中套伺服电机21和内套伺服电机22皆连接在上部支撑座5上，所述外套轴6、中套轴7和内套轴8的后端分别通过齿轮组与外套伺服电机20、中套伺服电机21和内套伺服电机22的动力输出轴动力连接，从而使其结构更加紧凑，使整套机构占地面积小，提高操作灵活性。所述摆动端座10上转动连接有芯轴12，所述中套轴7的前端伸入摆动端座10内且连接有动力锥齿轮13，摆动端座10上固装有转套在芯轴12上且与动力锥齿轮13动力连接的传动锥齿轮14，所述摆动端座10上转动连接有位于芯轴前方且竖向设置的传动轴15，所述芯轴12与内套轴8的前端通过锥齿轮组动力连接，传动轴15与芯轴12通过底部的齿轮啮合进行传动连接，所述动力输出轴座11通过锥齿轮组与传动轴15动力连接。结合图1和图4，摆动端座10的内上部通过半轴23以及轴承转动连接在前部支撑座9上，半轴23与芯轴12同轴线设置，当外套伺服电机20动作时，外套轴6、外套轴6前端连接的前部支撑座9以及其上的所有部件绕外套轴6的轴心线转动，中套伺服电机21动作时，通过动力锥齿轮13与传动锥齿轮14的啮合使摆动端座10绕上述半轴23的轴心线摆动，内套伺服电机22动作时，通过内套轴与芯轴12的动力传递、芯轴与传动轴15的动力传递将动力传递给动力输出轴座U，从而为连接在其上的操作终端提供需要的角度以及方向，上述结构的优点在于，操控精确、灵活，并且结构紧凑。
[0015]如图1、图2和图3所示，所述下部支撑臂4的下部转动连接在转动座3上，所述下摆动驱动装置包括连接在转动座3上的下摆动伺服电机24，下部支撑臂4的下部动力连接在下摆动伺服电机24的动力输出轴上，所述上摆动驱动装置包括连接在转动座3上的上摆动伺服电机25，上摆动伺服电机25的动力输出轴上装有驱动杆16，驱动杆16与上部支撑座5之间铰装有连杆17，所述上摆动伺服电25的动力输出轴与下摆动伺服电机24的动力输出轴同轴线设置，所述连杆17的长度与下部支撑臂4的长度相等且两者平行设置，从而使连杆与上部支撑座5的铰接中心、下部支撑臂4与上部支撑座的铰接中心、上述两动力输出轴的轴心以及驱动杆与连杆的铰接中心在图1中投射到纸面上的投影点形成平行四边形，也就是说，将连杆17、下部支撑臂4、上部支撑座5以及驱动杆16构成一个对边平行的四连杆机构，从而使上述两个伺服电机24动力驱动时可以单独驱动动作，实现下部支撑臂4的水平左右摆动(图1中的方向)，也可以实现上部支撑座5的前部绕下部支撑臂4与上部支撑座的铰接中心进行上下摆动，当然也可以实现上述两个方向的联动而不会产生干涉现象。
[0016]如图5和图6所示，本发明在使用状态下，为方便描述，定义上述的转动座3为Jl臂，下部支撑臂4为J2臂，上部支撑座5为J3臂，外套轴6与前部支撑座9组成J4臂，中套轴7与摆动端座10组成J5臂，内套轴8、芯轴12、传动轴15以及动力输出轴座11构成J6臂，按图5中的方向来说，如图5中所示，图中示意出J2臂的摆动范围、J3臂的摆动范围、J4臂的转动方向(当然可以正反向)、J5臂的摆动范围以及J6臂的转动方向，并且图中在上述J2的标示前添加号的意思是其正向摆动范围的为+J2、反向摆动范围的为-J2，其他臂标示的意思同理可得，因而不再一一说明，通过上述范围以及方向的调整，可以使安装在动力输出轴座11上的操作终端在X圈(虚线圈)内进行角度和位置的调整;如图6中所示，图中示意出Jl臂的转动范围半径，操作终端可以在Y圈(虚线圈)内进行角度和位置的调整，通过上述描述以及图中所示可以看出，本发明结构紧凑、可进行大范围、精确以及灵活性的调整操作终端。
[0017]本发明不受上述实施例的限制，也就是说，首先，在本技术领域人员来说，基于本发明上具体结构的等同变化以及部件替换皆在本发明的保护范围内，其次，本发明不仅可以用于车辆拼装、焊接行业，同样适用于其他任意部件的定位摆放、对齐、钻孔等操作。
【主权项】
1.一种大范围、灵活操控机器人，包括底座(I)，底座(I)上装有由底座伺服电机(2)驱动转动的转动座(3 )，其特征是:所述转动座(3 )上连接有竖向设置的下部支撑臂(4)以及驱动下部支撑臂(4)前后摆动的下摆动驱动装置，下部支撑臂(4)上铰装有上部支撑座(5)，转动座(3)上连接有驱使上部支撑座(5)上下摆动的上摆动驱动装置，上部支撑座(5)上转动连接有由外套伺服电机驱动的外套轴(6)，外套轴(6)内转动连接有由中套伺服电机驱动的中套轴(7)，中套轴(7)内转动连接有由内套伺服电机驱动的内套轴(8)，所述外套轴(6)前部固接有前部支撑座(9)，前部支撑座(9)上转动连接有与中套轴(7)动力连接、可摆动且摆动中心线与外套轴轴心线垂直的摆动端座(10)，摆动端座(10)上转动连接有与内套轴(8)动力连接且轴心线与外套轴(6)的轴心线平行的动力输出轴座(11)。2.根据权利要求1所述的大范围、灵活操控机器人，其特征是:所述摆动端座(10)上转动连接有芯轴(12)，所述中套轴(7)的前端伸入摆动端座(10)内且连接有动力锥齿轮(13)，摆动端座(10)上固装有转套在芯轴(12)上且与动力锥齿轮(13)动力连接的传动锥齿轮(14)。3.根据权利要求2所述的大范围、灵活操控机器人，其特征是:所述摆动端座(10)上转动连接有位于芯轴前方的传动轴(15)，所述芯轴(12)与内套轴(8)的前端通过锥齿轮组动力连接，传动轴(15)与芯轴(12)传动连接，所述动力输出轴座(11)通过锥齿轮组与传动轴(15)动力连接。4.根据权利要求1-3中任一项所述的大范围、灵活操控机器人，其特征是:所述外套伺服电机、中套伺服电机和内套伺服电机皆连接在上部支撑座(5)上，所述外套轴(6)、中套轴(7)和内套轴(8)的后端分别通过齿轮组与外套伺服电机、中套伺服电机和内套伺服电机的动力输出轴动力连接。5.根据权利要求1-3中任一项所述的大范围、灵活操控机器人，其特征是:所述下部支撑臂(4 )的下部转动连接在转动座(3 )上，所述下摆动驱动装置包括连接在转动座(3 )上的下摆动伺服电机，下部支撑臂(4)的下部动力连接在下摆动伺服电机的动力输出轴上。6.根据权利要求5所述的大范围、灵活操控机器人，其特征是:所述上摆动驱动装置包括连接在转动座(3)上的上摆动伺服电机，上摆动伺服电机的动力输出轴上装有驱动杆(16)，驱动杆(16)与上部支撑座(5)之间铰装有连杆(17)。7.根据权利要求6所述的大范围、灵活操控机器人，其特征是:所述上摆动伺服电机的动力输出轴与下摆动伺服电机的动力输出轴同轴线设置，所述连杆(17)的长度与下部支撑臂(4)的长度相等且两者平行设置。
【文档编号】B25J18/00GK105965523SQ201610544875
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年7月12日
【发明人】赵永军, 付肖宇, 焦振光, 王勇, 张胜辉
【申请人】迈赫机器人自动化股份有限公司