一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，包括手臂、樞接在手臂前端的擺動臂、樞接在擺動臂前端的旋轉(zhuǎn)手；所述旋轉(zhuǎn)手包括樞接在擺動臂前端的空間擺動體、安裝在空間擺動體上的旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端。所述空間擺動體包括底座、擺動臺、位于擺動臺和底座之間的擺動機構(gòu)。實際操作中，擺動臂擺動時的中心線垂直于旋轉(zhuǎn)手的旋轉(zhuǎn)中心線，所述旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端在手臂的擺動下，旋轉(zhuǎn)手的旋轉(zhuǎn)下，擺動臺的擺動下，可像自然人的手腕那樣在空間任意擺動。
【專利說明】
一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)
技術領域
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[0001]本發(fā)明涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)。
【背景技術】
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[0002]申請?zhí)枮镃N201210566463.5的發(fā)明專利申請公開了一種輕型六軸通用機器人，其中，手腕體是機器人的重要部件，它具有手臂，在手臂的前端連接有擺動臂，在擺動臂前端還連接有旋轉(zhuǎn)手，設置擺動臂和旋轉(zhuǎn)手都是為了機器人的手腕體運轉(zhuǎn)更加靈活，適應各種復雜的工藝要求。
[0003]上述輕型六軸通用機器人擺動臂和旋轉(zhuǎn)手的組合雖然能夠使機器人的手腕體運轉(zhuǎn)更加靈活，但是，上述輕型六軸通用機器人的手腕體卻不能像自然人的手腕那樣在空間任意擺動。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明所解決的技術問題:輕型六軸通用機器人的手腕體不能像自然人的手腕那樣在空間任意擺動。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明提供如下技術方案:一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，包括手臂、樞接在手臂前端的擺動臂、驅(qū)動擺動臂擺動的第一驅(qū)動單元、樞接在擺動臂前端的旋轉(zhuǎn)手、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動單元;所述擺動臂擺動時的中心線垂直于旋轉(zhuǎn)手的旋轉(zhuǎn)中心線;所述旋轉(zhuǎn)手包括樞接在擺動臂前端的空間擺動體、安裝在空間擺動體上的旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端;所述空間擺動體包括底座、第一伸縮桿、擺動臺、支撐桿、嚙合在一起的內(nèi)齒輪和外齒輪;所述第一伸縮桿的底端固定在底座上，第一伸縮桿的頂端設有第一球形凸塊，擺動臺底部開設與第一球形凸塊配合的球形凹槽;所述底座的上表面開設第一環(huán)形凹槽，所述擺動臺的下表面開設第二環(huán)形凹槽，第二環(huán)形凹槽的橫截面呈半圓形，第一環(huán)形凹槽的中心線與第二環(huán)形凹槽的中心線重合;所述支撐桿包括上桿、下桿、連接上桿和下桿的滑動組件，上桿的頂端設有與第二環(huán)形凹槽配合的第二球形凸塊，下桿為伸縮桿，下桿的底端與第一環(huán)形凹槽滑動配合;所述內(nèi)齒輪樞接在底座上，內(nèi)齒輪與支撐桿固定連接，外齒輪與安裝在底座上的第三電機聯(lián)接。
[0006]按上述技術方案，本發(fā)明所述一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)的工作原理如下:第一驅(qū)動單元驅(qū)動擺動臂擺動，第二驅(qū)動單元驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手旋轉(zhuǎn);其中，旋轉(zhuǎn)手中空間擺動體的第一伸縮桿的長度可變，可與支撐桿形成一定的長度差，擺動臺在第一伸縮桿頂端和支撐桿中上桿的支撐下傾斜一定的角度，傾斜的擺動臺帶動支撐桿中的上桿向斜上方或斜下方移動，由于滑動組件的存在，上桿向斜上方或斜下方的移動被滑動組件吸收，而下桿可保持不動;之后，在外齒輪的驅(qū)動下，內(nèi)齒輪驅(qū)動支撐桿中的下桿沿第一環(huán)形凹槽移動，下桿帶動支撐桿作軌跡為圓形的移動，如此，擺動臺可圍繞其與第一伸縮桿的球鉸點作空間擺動，安裝在擺動臺上的旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端也隨之擺動;在第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、空間擺動體的配合下，旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端可像自然人的手腕那樣在空間任意擺動。
[0007]作為本發(fā)明對第一驅(qū)動單元的一種說明，所述第一驅(qū)動單元包括安裝在手臂上的第一電機、聯(lián)接第一電機與擺動臂的第一傳動單元;所述第一傳動單元包括樞接在手臂上且同軸設置的第二齒輪和第三齒輪、樞接在手臂上且同軸設置的第四齒輪和第一同步帶輪、樞接在手臂上的第三軸、固定安裝在第三軸上的第二同步帶輪;所述第一電機的輸出軸上安裝有第一齒輪，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第三齒輪與第四齒輪嚙合，第一同步帶輪通過同步帶與第二同步帶輪聯(lián)接，第三軸與擺動臂固定連接。按上述說明，第一電機將動力依次經(jīng)第一齒輪、第二齒輪、第三齒輪、第四齒輪、第一同步帶、第二同步帶傳遞給第三軸，第三軸驅(qū)動擺動臂擺動。
[0008]作為本發(fā)明對第二驅(qū)動單元的一種說明，所述第二驅(qū)動單元包括安裝在擺動臂上的第二電機、聯(lián)接第二電機與旋轉(zhuǎn)手的第二傳動單元;所述第二傳動單元包括與第二電機輸出軸聯(lián)接的減速器、與減速器輸出端連接的旋轉(zhuǎn)盤，旋轉(zhuǎn)手的空間擺動體安裝在旋轉(zhuǎn)盤上。
[0009]作為本發(fā)明對空間擺動體的一種說明，所述第一伸縮桿包括支柱、螺紋桿，所述支柱豎直固定在底座上，支柱的頂端開設光孔，所述螺紋桿的底端活動插設在光孔內(nèi)；所述第一球形凸塊設置在螺紋桿的頂端，球形凹槽包裹第一球形凸塊，所述球形凹槽包括一圓形開口，該圓形開口的內(nèi)徑小于球形凹槽的最大內(nèi)徑，所述球形凹槽包裹住第一球形凸塊的大部分;所述支柱的頂端面上樞接有第五齒輪，第五齒輪的中央開設螺紋孔，第五齒輪的螺紋孔與螺紋桿螺接，第五齒輪與第六齒輪嚙合，第六齒輪安裝在第四電機的輸出軸上，第四電機安裝在第四電機安裝板上，第四電機安裝板固定在支柱的側(cè)壁上。按上述說明，所述第一伸縮桿進行伸縮動作的原理如下:第四電機通過第六齒輪驅(qū)動第五齒輪旋轉(zhuǎn)，第五齒輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動螺紋桿上升或下降，如此，第一伸縮桿可變長或變短。
[0010]作為本發(fā)明對空間擺動體的一種說明，所述球形凹槽位于第二環(huán)形凹槽的環(huán)形中央處;所述第一伸縮桿的底端位于第一環(huán)形凹槽的環(huán)形中央處。
[0011]作為本發(fā)明對空間擺動體的一種說明，所述滑動組件包括與上桿底端固定連接的上滑塊、與上滑塊滑動配合的下滑塊;第一環(huán)形凹槽的橫截面呈凸字形，下桿的底端設有與第一環(huán)形凹槽滑動配合的環(huán)形凸緣。按上述說明，當擺動臺擺動時，上桿向斜上方或斜下方移動，上桿向斜上方或斜下方的移動可分割成水平方向的移動和豎直方向的移動，為保持下桿處于豎直狀態(tài)，上述水平方向的移動可被滑塊組件吸收，即上桿帶動上滑塊相對下滑塊平移，而上述豎直方向的移動可被下桿吸收，即下桿為伸縮桿，可進行豎直向的伸縮。其中，作為伸縮桿的下桿的結(jié)構(gòu)可以為中空的套筒形桿、活動插設在套筒形桿中的升降桿、連接升降桿和套筒形桿的伸縮彈簧，伸縮彈簧使升降桿具有縮回套筒形桿中的趨勢。
[0012]作為本發(fā)明對嚙合的內(nèi)齒輪和外齒輪的一種說明，所述內(nèi)齒輪位于第一環(huán)形凹槽的環(huán)形內(nèi)，內(nèi)齒輪的中心線與第一環(huán)形凹槽的中心線重合。
[0013]作為本發(fā)明對手臂與擺動臂連接關系的一種說明，所述手臂的前端開設一凹形豁口，所述擺動臂樞接在凹形豁口內(nèi)。按上述說明，所述擺動臂在手臂的凹形豁口內(nèi)擺動。
【附圖說明】
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[0014]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的說明:
[0015]圖1為本發(fā)明一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為圖1中空間擺動體300的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為圖2中從另一視角觀察空間擺動體300所得的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖4為圖2中空間擺動體300的剖視圖。
[0019]圖中符號說明:
[0020]10、手臂；11、第一齒輪；12、第二齒輪；14、第四齒輪；15、第一同步帶輪；16、第三軸;17、第二同步帶輪;18、同步帶；
[0021]20、擺動臂;21、旋轉(zhuǎn)盤；
[0022]30、旋轉(zhuǎn)手；300、空間擺動體;31、底座；311、第一環(huán)形凹槽;32、第一伸縮桿;320、第一球形凸塊;321、支柱;322、螺紋桿;323、第五齒輪;324、第六齒輪;325、第四電機;34、擺動臺；341、第二環(huán)形凹槽;35、支撐桿;351、上桿;352、下桿;353、滑動組件;354、第二球形凸塊;355、上滑塊;356、下滑塊;357、環(huán)形凸緣;36、內(nèi)齒輪;37、外齒輪;38、第三電機。
【具體實施方式】
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[0023]如圖1，一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，包括手臂10、樞接在手臂前端的擺動臂20、驅(qū)動擺動臂擺動的第一驅(qū)動單元、樞接在擺動臂前端的旋轉(zhuǎn)手30、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動單元;所述擺動臂擺動時的中心線垂直于旋轉(zhuǎn)手的旋轉(zhuǎn)中心線。其中，所述旋轉(zhuǎn)手包括樞接在擺動臂前端的空間擺動體300、安裝在空間擺動體上的旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端;所述空間擺動體包括底座31、第一伸縮桿32、擺動臺34、支撐桿35、嚙合在一起的內(nèi)齒輪36和外齒輪37。
[0024]如圖1，所述手臂10的前端開設一凹形豁口，所述擺動臂20樞接在凹形豁口內(nèi)。
[0025]如圖1，所述第一驅(qū)動單元包括安裝在手臂10上的第一電機、聯(lián)接第一電機與擺動臂的第一傳動單元;所述第一傳動單元包括樞接在手臂上且同軸設置的第二齒輪12和第三齒輪、樞接在手臂上且同軸設置的第四齒輪14和第一同步帶輪15、樞接在手臂上的第三軸16、固定安裝在第三軸上的第二同步帶輪17;所述第一電機的輸出軸上安裝有第一齒輪11，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第三齒輪與第四齒輪嚙合，第一同步帶輪通過同步帶18與第二同步帶輪聯(lián)接，第三軸與擺動臂20固定連接。
[0026]所述第二驅(qū)動單元包括安裝在擺動臂20上的第二電機、聯(lián)接第二電機與旋轉(zhuǎn)手的第二傳動單元;所述第二傳動單元包括與第二電機輸出軸聯(lián)接的減速器、與減速器輸出端連接的旋轉(zhuǎn)盤21，旋轉(zhuǎn)手30的空間擺動體300安裝在旋轉(zhuǎn)盤上。
[0027]結(jié)合圖2至圖4，空間擺動體300中，所述第一伸縮桿的底端固定在底座上，第一伸縮桿的頂端設有第一球形凸塊320，擺動臺底部開設與第一球形凸塊配合的球形凹槽。所述底座的上表面開設第一環(huán)形凹槽311，所述擺動臺的下表面開設第二環(huán)形凹槽341，第二環(huán)形凹槽的橫截面呈半圓形，第一環(huán)形凹槽的中心線與第二環(huán)形凹槽的中心線重合。所述支撐桿包括上桿351、下桿352、連接上桿和下桿的滑動組件353，上桿的頂端設有與第二環(huán)形凹槽配合的第二球形凸塊354，下桿為伸縮桿，下桿的底端與第一環(huán)形凹槽滑動配合。所述內(nèi)齒輪樞接在底座上，內(nèi)齒輪與支撐桿固定連接，外齒輪與安裝在底座上的第三電機38聯(lián)接。
[0028]空間擺動體300中，所述第一伸縮桿32包括支柱321、螺紋桿322，所述支柱豎直固定在底座31上，支柱的頂端開設光孔，所述螺紋桿的底端活動插設在光孔內(nèi)；所述第一球形凸塊320設置在螺紋桿的頂端，球形凹槽包裹第一球形凸塊，所述球形凹槽包括一圓形開口，該圓形開口的內(nèi)徑小于球形凹槽的最大內(nèi)徑，所述球形凹槽包裹住第一球形凸塊的大部分;所述支柱的頂端面上樞接有第五齒輪323，第五齒輪的中央開設螺紋孔，第五齒輪的螺紋孔與螺紋桿螺接，第五齒輪與第六齒輪324嚙合，第六齒輪安裝在第四電機325的輸出軸上，第四電機安裝在第四電機安裝板上，第四電機安裝板固定在支柱的側(cè)壁上。
[0029]空間擺動體300中，所述球形凹槽位于第二環(huán)形凹槽341的環(huán)形中央處;所述第一伸縮桿32的底端位于第一環(huán)形凹槽311的環(huán)形中央處。
[0030]空間擺動體300中，所述滑動組件353包括與上桿351底端固定連接的上滑塊355、與上滑塊滑動配合的下滑塊356;第一環(huán)形凹槽311的橫截面呈凸字形，下桿352的底端設有與第一環(huán)形凹槽滑動配合的環(huán)形凸緣357。
[0031]空間擺動體300中，所述內(nèi)齒輪36位于第一環(huán)形凹槽311的環(huán)形內(nèi)，內(nèi)齒輪的中心線與第一環(huán)形凹槽的中心線重合。
[0032]實際操作中，本發(fā)明所述空間擺動體的工作原理如下:
[0033]第一，第一伸縮桿32進行伸縮動作，具體地，第四電機325通過第六齒輪324驅(qū)動第五齒輪323旋轉(zhuǎn)，第五齒輪的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動螺紋桿322上升或下降，如此，第一伸縮桿32可變長或變短。
[0034]第二，第一伸縮桿32與支撐桿35形成一定的長度差，擺動臺34在第一伸縮桿32頂端和支撐桿35中上桿351的支撐下傾斜一定的角度，傾斜的擺動臺34帶動支撐桿35中的上桿351向斜上方或斜下方移動，由于滑動組件353的存在，上桿向斜上方或斜下方的移動被滑動組件353和下桿(伸縮桿)352吸收，而下桿可保持不動。
[0035]第三，在外齒輪37的驅(qū)動下，內(nèi)齒輪36驅(qū)動支撐桿35中的下桿352沿第一環(huán)形凹槽311移動，下桿352帶動支撐桿作軌跡為圓形的移動，如此，擺動臺34可圍繞其與第一伸縮桿32的球鉸點作空間擺動，安裝在擺動臺34上的旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端也隨之擺動。
[0036]第四，在第一驅(qū)動單元、第二驅(qū)動單元、空間擺動體300的配合下，旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端可像自然人的手腕那樣在空間任意擺動。
[0037]以上內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實施方式，對于本領域的普通技術人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在【具體實施方式】及應用范圍上均會有改變之處，本說明書內(nèi)容不應理解為對本發(fā)明的限制。
【主權(quán)項】
1.一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，包括手臂(10)、樞接在手臂前端的擺動臂(20)、驅(qū)動擺動臂擺動的第一驅(qū)動單元、樞接在擺動臂前端的旋轉(zhuǎn)手(30)、驅(qū)動旋轉(zhuǎn)手旋轉(zhuǎn)的第二驅(qū)動單元;所述擺動臂擺動時的中心線垂直于旋轉(zhuǎn)手的旋轉(zhuǎn)中心線;其特征在于: 所述旋轉(zhuǎn)手包括樞接在擺動臂前端的空間擺動體(300)、安裝在空間擺動體上的旋轉(zhuǎn)手執(zhí)行末端;所述空間擺動體包括底座(31)、第一伸縮桿(32)、擺動臺(34)、支撐桿(35)、嚙合在一起的內(nèi)齒輪(36)和外齒輪(37); 所述第一伸縮桿的底端固定在底座上，第一伸縮桿的頂端設有第一球形凸塊(320)，擺動臺底部開設與第一球形凸塊配合的球形凹槽； 所述底座的上表面開設第一環(huán)形凹槽(311)，所述擺動臺的下表面開設第二環(huán)形凹槽(341)，第二環(huán)形凹槽的橫截面呈半圓形，第一環(huán)形凹槽的中心線與第二環(huán)形凹槽的中心線重合； 所述支撐桿包括上桿(351)、下桿(352)、連接上桿和下桿的滑動組件(353)，上桿的頂端設有與第二環(huán)形凹槽配合的第二球形凸塊(354)，下桿為伸縮桿，下桿的底端與第一環(huán)形凹槽滑動配合； 所述內(nèi)齒輪樞接在底座上，內(nèi)齒輪與支撐桿固定連接，外齒輪與安裝在底座上的第三電機(38)聯(lián)接。2.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述第一驅(qū)動單元包括安裝在手臂(10)上的第一電機、聯(lián)接第一電機與擺動臂的第一傳動單元;所述第一傳動單元包括樞接在手臂上且同軸設置的第二齒輪(12)和第三齒輪、樞接在手臂上且同軸設置的第四齒輪(14)和第一同步帶輪(15)、樞接在手臂上的第三軸(16)、固定安裝在第三軸上的第二同步帶輪(17);所述第一電機的輸出軸上安裝有第一齒輪(11)，第一齒輪與第二齒輪嚙合，第三齒輪與第四齒輪嚙合，第一同步帶輪通過同步帶(18)與第二同步帶輪聯(lián)接，第三軸與擺動臂(20)固定連接。3.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述第二驅(qū)動單元包括安裝在擺動臂(20)上的第二電機、聯(lián)接第二電機與旋轉(zhuǎn)手的第二傳動單元;所述第二傳動單元包括與第二電機輸出軸聯(lián)接的減速器、與減速器輸出端連接的旋轉(zhuǎn)盤(21)，旋轉(zhuǎn)手(30)的空間擺動體(300)安裝在旋轉(zhuǎn)盤上。4.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述第一伸縮桿(32)包括支柱(321)、螺紋桿(322)，所述支柱豎直固定在底座(31)上，支柱的頂端開設光孔，所述螺紋桿的底端活動插設在光孔內(nèi)；所述第一球形凸塊(320)設置在螺紋桿的頂端，球形凹槽包裹第一球形凸塊，所述球形凹槽包括一圓形開口，該圓形開口的內(nèi)徑小于球形凹槽的最大內(nèi)徑，所述球形凹槽包裹住第一球形凸塊的大部分;所述支柱的頂端面上樞接有第五齒輪(323)，第五齒輪的中央開設螺紋孔，第五齒輪的螺紋孔與螺紋桿螺接，第五齒輪與第六齒輪(324)嚙合，第六齒輪安裝在第四電機(325)的輸出軸上，第四電機安裝在第四電機安裝板上，第四電機安裝板固定在支柱的側(cè)壁上。5.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述球形凹槽位于第二環(huán)形凹槽(341)的環(huán)形中央處;所述第一伸縮桿(32)的底端位于第一環(huán)形凹槽(311)的環(huán)形中央處。6.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述滑動組件(353)包括與上桿(351)底端固定連接的上滑塊(355)、與上滑塊滑動配合的下滑塊(356);第一環(huán)形凹槽(311)的橫截面呈凸字形，下桿(352)的底端設有與第一環(huán)形凹槽滑動配合的環(huán)形凸緣(357)。7.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述內(nèi)齒輪(36)位于第一環(huán)形凹槽(311)的環(huán)形內(nèi)，內(nèi)齒輪的中心線與第一環(huán)形凹槽的中心線重合。8.如權(quán)利要求1所述的一種六軸工業(yè)機器人的手腕機構(gòu)，其特征在于:所述手臂(10)的前端開設一凹形豁口，所述擺動臂(20)樞接在凹形豁口內(nèi)。
【文檔編號】B25J17/02GK105881583SQ201610368698
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年5月28日
【發(fā)明人】王文慶
【申請人】東莞市聯(lián)洲知識產(chǎn)權(quán)運營管理有限公司