本發(fā)明涉及機器人，具體而言涉及用于工業(yè)用途的機器人，其是包括以下的類型：

- 至少一個第一機器人主體和一個第二機器人主體，它們以鉸接方式圍繞第一軸線連接在一起；

- 端部連接器部件，其安裝在所述第二主體上，操作單元(例如抓握工具)連接于該端部連接器部件；以及

- 用于移動所述端部主體的器件，其構(gòu)造成用于根據(jù)圍繞所述機器人的與所述第一軸線平行的第二軸線的旋轉(zhuǎn)移動且根據(jù)沿所述相同的第二軸線的平移移動來選擇性或同時地移動所述端部主體。

背景技術(shù)：

在例如美國專利申請?zhí)朜o. US 2005/0087034 A1中描述了在上面提及的類型的機器人。

現(xiàn)在通過首字母縮略詞SCARA(選擇順應性裝配機器人臂)而公知的以上種類的機器人的特征在于，它們允許根據(jù)極快的旋轉(zhuǎn)移動的在水平平面中側(cè)向位移。出于此原因，它們普遍地用于拾取和放置種類的應用，其中，機器人通過與其相關(guān)的操作單元而從第一站接連地簡單地拾起產(chǎn)品，且將它們堆積于在旁設(shè)定的第二站中。沿豎向發(fā)生的在上面提及的平移移動用于根據(jù)單元的降低和升起移動在不同站中通過操作單元來拾起和釋放產(chǎn)品。

在上面提及的公知解決方案中，設(shè)計成根據(jù)圍繞一個軸線和沿相同的軸線的旋轉(zhuǎn)和平移移動來控制連接器部件的器件包括螺旋軸，連接器部件和接合軸的內(nèi)螺旋組件被約束至該螺旋軸。第一馬達與軸相關(guān)，而第二馬達與內(nèi)螺旋組件相關(guān)，且馬達中的一者或二者的促動引起軸的旋轉(zhuǎn)和/或其升起或降低。

在此公知的解決方案中，在上面提及的螺旋軸的長度必須至少等于沿第二軸線需要的位移的量和支承其的機器人主體的豎直阻礙物(encumbrance)的量之和。

上述軸的存在因此顯著地增加了機器人臂的整體豎直阻礙物，這以不可忽視的方式限制其的用途的可能性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目標是克服所討論的已知解決方案的上述缺點。

通過呈現(xiàn)在后續(xù)權(quán)利要求中想起的特征的機器人來實現(xiàn)此目標。

權(quán)利要求形成在本文中關(guān)于本發(fā)明提供的技術(shù)教導的整體部分。

附圖說明

現(xiàn)在將僅作為非限制性示例，參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中：

- 圖1是在本文中描述的機器人的實施例的示意例示；

- 圖2a和2b是處于兩種相應的不同構(gòu)造的圖1的機器人的終端部分的示意例示；

- 圖3a、3b和3c例示處于三個相應的不同操作條件的圖2a和2b的終端部分；以及

- 圖4表示在本文中描述的機器人的另一實施例。

具體實施方式

在后續(xù)描述中，例示各種具體細節(jié)，以用于提供實施例的深入理解。可在沒有具體細節(jié)中的一個或更多個的情況下，或者通過其他方法、構(gòu)件或材料等來實現(xiàn)實施例。在其他情形下，未詳細地示出或描述已知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，使得不會使實施例的各種方面不清楚。

在本文中使用的引用僅是出于便利而提供的，且因此不限定保護范圍或?qū)嵤├姆懂牎?/p>

參考附圖，在其中表示本文中描述的機器人的實施例，其整體由參考標號10指示。還通過縮寫SCARA來限定此類型的機器人。

機器人10包括一系列的主體2ⁱ，該一系列的主體2ⁱ以鉸接的方式圍繞相應的相互平行的軸線Xi連接在一起；在例示的示例中，所討論的主體的數(shù)量為三個，且由標記2¹、2²和2³指示。而通過標記X1和X2來指示此系列的主體的兩個鉸接軸線。

用于驅(qū)動不同主體圍繞相應的旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的器件可呈現(xiàn)本領(lǐng)域中已知的任何構(gòu)造，且因此將不在本文中詳細地描述。就此而論，對于各旋轉(zhuǎn)軸線，圖1通過示例例示了由馬達和齒輪組成的整體，該齒輪設(shè)計成控制主體的旋轉(zhuǎn)，該主體圍繞前述軸線是可旋轉(zhuǎn)的。

如從現(xiàn)有技術(shù)已知的，在上面提及的系列中的第一主體2¹繼而安裝在滑動件(未例示)上，該滑動件通常可豎直或水平地移動，但顯然也可沿其他方向移動。在任何情形中都可能設(shè)想在本文中描述的機器人的實施例，其中主體改為安裝在固定結(jié)構(gòu)上。

系列中的終端主體2³攜帶端部連接器部件4，操作單元(未例示)(例如抓握部件)連接于該端部連接器部件4。具體而言，主體2³包括如下器件，該器件設(shè)計成在端部部件4上施加圍繞軸線I的旋轉(zhuǎn)移動，且此外沿相同軸線的平移移動。軸線I與其他軸線Xi平行，且限定機器人的操作軸線。在拾取和放置種類的應用的情形中，機器人一方面通過平移移動來操作，以用于拾起和堆積產(chǎn)品，且另一方面通過旋轉(zhuǎn)移動來操作，以用于在堆積產(chǎn)品時將它們定向在特定位置中。

主體2³可改為通過圍繞主體2³自身和主體2²的軸線Xi的旋轉(zhuǎn)，以及通過可能支承系列的主體2ⁱ的滑動件的移動而在空間中移動。

在本文中描述的機器人的特征在于：終端主體2³包括一系列的管狀元件6ⁱ，管狀元件6ⁱ根據(jù)伸縮構(gòu)造(telescopic configuration)連接在一起；在該系列中的各元件與下個元件之間設(shè)定螺旋器件11，該螺旋器件11設(shè)計成將該系列中的兩個連續(xù)元件之間的相對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成一個元件相對于另一個的同時的平移移動。在例示的示例中，所討論的元件的數(shù)目為三個，且在附圖中通過標記6¹、6²、6³指示。在各種實施例中，所討論的螺旋器件仍然具有都相同的螺紋扭轉(zhuǎn)方向。在各種優(yōu)選實施例中，螺旋器件由滾珠絲杠系統(tǒng)組成；可注意到，該系統(tǒng)可為適用于所需目的的對本領(lǐng)域而言已知的任何類型。

經(jīng)由專用的馬達12來驅(qū)動該系列中的第一元件6¹圍繞軸線I旋轉(zhuǎn)。連接器部件4安裝在該系列中的最末元件6³上。

終端主體2³還包括軸8，該軸8繼而由一系列的元件8ⁱ組成，它們也根據(jù)伸縮構(gòu)造連接在一起；優(yōu)選地，此系列與管狀元件6ⁱ的系列在數(shù)目上是相同的，盡管在任何情形中都可能設(shè)想元件數(shù)量改為更多的實施例。通過標記8¹、8²、8³來指示所討論的系列的元件。作為相互形狀配合的結(jié)果，這些元件在旋轉(zhuǎn)中約束在一起；可經(jīng)由在元件的內(nèi)和/或外表面上制作的合適的互補開槽輪廓來獲得此類型的配合。

最末元件8³被約束至管狀元件的系列中的最末元件6³；具體而言，元件8³固定于元件6³，以便在旋轉(zhuǎn)移動中且在平移移動中跟隨元件6³，或由元件6³跟隨。作為替代，第一元件81被固定在終端主體23上的合適位置，且經(jīng)由專用馬達14來驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。

在各種實施例中，如在所例示的一個實施例中，馬達12優(yōu)選地為馬達減速器，且第一管狀元件6¹借助于齒輪16而運動學地連接于馬達12，齒輪16聯(lián)接于馬達減速器12的輸出軸，齒輪16與相對于管狀元件6¹固定的齒輪18直接嚙合。此外，馬達14也優(yōu)選地是馬達減速器，且軸8借助于帶22運動學地連接于馬達14，帶22連接輪24和輪26，輪24相對于元件8¹固定，輪26聯(lián)接于馬達減速器14的輸出軸。應當注意的是，上述兩個運動學鏈系還可顛倒；即，設(shè)有帶的鏈系可與元件6¹相關(guān)，且另一個鏈系可與軸8相關(guān)。

大體而言，可注意到的是，用于將馬達12和14連接于元件6¹和8¹的這兩個運動學鏈系的組合實現(xiàn)空間的最佳利用，且因此實現(xiàn)終端主體2³自身的整體尺寸的限制。在任何情形中都顯然可能根據(jù)具體應用的需要來提供其他類型的運動學鏈系。

在各種實施例中，如在所例示的一個實施例中，機器人10還包括控制單元100，其構(gòu)造成用于控制機器人的各種馬達的驅(qū)動。

現(xiàn)在參考機器人的操作，管狀元件6ⁱ的系列可通過馬達12的促動而在兩個端部條件之間移動：第一最小延伸條件，在該第一最小延伸條件中，各種元件布置在彼此的內(nèi)側(cè)(圖2b)；和最大延伸條件，在該最大延伸條件中，各元件已達到其相對于支承其的元件的最大拉出條件(圖2a)。作為最末元件6³上的相互約束的結(jié)果，軸8的元件8ⁱ也跟隨沿軸線I的此平移移動。就此而論，圖3a精確地例示機器人的如下操作條件，在該操作條件中，元件6ⁱ僅作為由馬達12促動的結(jié)果而沿軸線I平移移動。

另一方面，通過軸8來引起元件6³的圍繞軸線I的旋轉(zhuǎn)，軸8由馬達14驅(qū)動?？衫斫獾氖?，此旋轉(zhuǎn)本質(zhì)上以致于由于存在螺旋器件而引起元件6³自身相對于元件6²沿軸線I的位移，該螺旋器件在將元件6³與元件6²之間的相對旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成這兩個元件沿前述軸線的同時相對移動的意義上起作用。

鑒于此，為了實現(xiàn)元件6³自身的旋轉(zhuǎn)且防止以上軸向移動的開始，控制單元100設(shè)想經(jīng)由馬達12也使管狀元件6¹沿與軸8相同的方向且以相同的速度同時旋轉(zhuǎn)；這促使所有的元件6ⁱ圍繞軸線I固定地轉(zhuǎn)動，且因此消除它們之間的可能觸動螺旋器件的任何相對旋轉(zhuǎn)。在圖3b中例示該操作條件。

作為代替，在需要元件6³同時轉(zhuǎn)動和平移的情形中，該控制元件一方面驅(qū)動馬達12，以便引起元件6³的期望旋轉(zhuǎn)，且同時驅(qū)動馬達14，以使管狀元件6¹根據(jù)適當?shù)貐^(qū)分的運動相對于元件6³旋轉(zhuǎn)，以便提供管狀元件6¹、6²和6³整體的期望的軸向位移。在圖3c中例示該操作條件。

鑒于前述，機器人的控制單元因此構(gòu)造用于選擇性或同時地控制第一和第二馬達12和14，以便分別提供：

- 第一操作模式，其中軸8和元件6¹沿相同的方向且以相同的速度轉(zhuǎn)動；

- 第二操作模式，其中元件6¹沿給定方向且以給定速度轉(zhuǎn)動，而軸8不轉(zhuǎn)動；以及

- 第三操作模式，其中軸8和元件6¹沿不同的方向和/或以不同的速度轉(zhuǎn)動。

在各種優(yōu)選實施例中，如在所例示的一個實施例中，在系列的元件6i的最小延伸條件中，它們大部分設(shè)定在支承它們的終端主體2³的結(jié)構(gòu)的整體尺寸內(nèi)。在各種特別優(yōu)選的實施例中，當該系列的元件6i處于最小延伸條件時，主體2³的整體豎直阻礙物等于或小于當該系列處于最大延伸條件時其整體豎直阻礙物的一半。

現(xiàn)在參考例示最小延伸條件的圖2，看上去顯然的是，由于在本文中描述的機器人可采用的此條件，該機器人可在沒有任何問題的情況下操作，甚至是在可用于操縱(特別是豎直地)的空間構(gòu)成特別關(guān)鍵方面的應用中。就此而論，在本文中描述的機器人具體而言可用在提供多個機器人的應用中，該多個機器人在重疊的工作空間中同時地操作，或此外可用在需要機器人行進穿過通道的應用中，該通道是特別窄的且在高度方面受限，例如由將兩個不同的工作區(qū)域分開的分隔面板限定。

最后，應當注意的是，管狀元件6ⁱ的伸縮系列還可有利地用于容納用于供應和/或控制的可能的纜線和/或管，它們待連接于由機器人支承的操作單元。在各種優(yōu)選實施例中，前述纜線和管根據(jù)螺旋狀構(gòu)造圍繞軸8纏繞；此布置使纜線和管能夠跟隨由部件4支承的操作單元的軸向位移和旋轉(zhuǎn)，而沒有任何被扭曲和限制其相對于周圍部件的滑動的風險，以便維護它們的完整性。

在各種實施例中，如在圖4中例示的一個實施例中，鉸接在一起的系列中的所有主體2ⁱ(除了終端主體2³之外)具有端部部分40，該端部部分40具有叉狀構(gòu)造，系列中的下個主體2ⁱ⁺¹以鉸接的方式安裝在該叉狀構(gòu)造上。該叉狀部分設(shè)有兩個相對的臂42和44，臂42和44經(jīng)由軸承部件的插入而由主體接合。在各種實施例中，如在所例示的一個實施例中，叉狀部分40的兩個臂中的一個容納用于驅(qū)動主體2ⁱ⁺¹旋轉(zhuǎn)的器件的至少一部分，而設(shè)有中央開口的軸承部件容納在相對的臂上，該中央開口設(shè)計成允許用于操作單元的供應/控制的纜線和管和/或用于促動下游系列的主體的器件的可能配線的通道。具體而言，參考圖4中例示的實施例，主體2¹的臂41容納安裝在主體2²中的馬達減速器46的定子部件，而后者的臂41容納減速器48，減速器48經(jīng)由帶傳動而連接于馬達52。在主體2¹和2²的臂42中，作為替代，容納設(shè)有中央開口的兩個軸承54，該中央開口用于裝備和/或之前提及的配線的通道。

由于在上面提及的特征，在本文中描述的機器人中，通向操作單元的管和/或纜線，同樣，通向用于促動各種鉸接的主體的器件的配線，從系列中的第一主體開始直到終端主體，完全地在機器人的臂內(nèi)行進，而不曾暴露在外側(cè)上。這一方面提供保證用于纜線和管它們自身的保護的優(yōu)點，且另一方面提供防止它們可能與在機器人的工作區(qū)域中存在的其他元件纏在一起且因此阻礙其自由移動的優(yōu)點。

應當注意的是，在圖1-3中例示的實施例中也實現(xiàn)同樣的優(yōu)點，如其同樣也在本文中描述的機器人的其他實施例中實現(xiàn)的那樣。

大體而言，如上所述，機器人出于此目的在機器人的主體的各種鉸接軸線上設(shè)想設(shè)有中央開口的軸承部件，該中央開口設(shè)計成允許前述纜線和/或管的通道。

當然，在不損害本發(fā)明的原理的情況下，構(gòu)造和實施例的細節(jié)可相對于僅作為非限制性示例在本文中已例示的構(gòu)造和實施例改變(甚至是顯著地)，而不因此脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍。

就此而論，應當注意的是，在本文中描述的機器人還可呈現(xiàn)與SCARA機器人典型的一個構(gòu)造不同的構(gòu)造。例如，其可呈現(xiàn)鉸接或人形的機器人典型的構(gòu)造。在此情形中，機器人的主體將圍繞在空間中以不同方式定向的軸線相對于彼此鉸接，且同樣，終端主體的操作軸線I可根據(jù)特定應用的需要而相對于機器人的其他軸線中的一個或更多個以不同方式定向。除這些方面之外，機器人將在任何情形中仍呈現(xiàn)之前已提及且在后續(xù)權(quán)利要求中也想起的所有特征。

在優(yōu)選實施例中，所討論的鉸接的機器人可為中空腕類型，且在此情形中，橫穿腕的供應和/或控制管和/或纜線直接到達上述管狀元件6ⁱ內(nèi)側(cè)的空間，而不曾暴露在腕結(jié)構(gòu)的外側(cè)上。