工業智能機器人本體的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種工業智能機器人本體，基架內豎直設有第一驅動電機，第一驅動電機由第一減速機減速后，再通過主傳動連接盤驅動大臂轉盤和大臂底座支架做360°回轉運動，在大臂底座支架上安裝有水平設置的大臂轉軸，大臂轉軸的一端設置有第二驅動電機，第二驅動電機由第二減速機減速后，再通過大臂轉軸驅動大臂和電機安裝掛板同步擺動，大臂和電機安裝掛板分別向上延伸且相互平行，電機安裝掛板上水平設有第三驅動電機，第三驅動電機由第三減速機減速后驅動連桿擺動，連桿的上端與小臂的后端鉸接，小臂的前端用于安裝機械爪，大臂的上端鉸接在小臂上靠近后端的位置處。結構簡單，加工方便，并且靈活性更高。
【專利說明】工業智能機器人本體
【技術領域】
[0001 ] 本發明屬于工業用機器人【技術領域】。
【背景技術】
[0002]工業機器人是一種集機械、電子、控制、計算機、傳感器、人工智能等多學科先進技術于一體的現代制造業重要的自動化裝備。工業機器人產品可廣泛應用于汽車、冶金、電氣電子、化工、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫藥、印刷出版等眾多領域。總的來說，勞動強度大、環境惡劣、工作重復性高、人工技術及工作安全性不易保證的工作，都可以使用工業機器人代替。據IFR預計，中國將會在2014年成為全球工業機器人需求量最大的市場，隨著勞動力成本上漲、用工成本的上升，越來越多的企業掀起使用機器人的風潮。
[0003]隨著我國汽車工業的高速發展，對汽車制造裝配提出了大量的需求，工業機器人是汽車生產中的一種主要自動化設備，在整車及零部件的弧焊、點焊、噴漆、搬運、涂膠等工藝中有大量應用。目前的工業機器人結構復雜，加工非常麻煩，而機械手作為工業機器人的重要組成部分，其靈活性以及精準度要求都非常高，因而導致現有的機械手結構也非常復雜。國外的機械手普遍價格較為昂貴，不適合廣泛的推廣及應用。
[0004]現有的關節機器人小臂傳動電機/減速機主要位于大臂上前端，在較大的運動過程中容易出現定位精度不高和運動時出現振動或超調，這樣就會使得有效速度降低，從而影響工作質量與效率等；還有的關節機器人小臂傳動電機/減速機位于大臂轉軸中心線上，這樣對制造精度、安裝精度要求較高，會出現產品成本的提高，同時，容易出現部件間的依賴性較高(即耦合性)，若制造、安裝精度不高會造成有關件的干涉。
【發明內容】
[0005]本發明針對上述技術問題進行改進，擬提供一種結構簡單、靈活性高，造價便宜的工業用關節機器人本體，并有效避免耦合現象的發生。
[0006]為此，本發明所采用的技術方案為:一種工業智能機器人本體，包括基架、大臂、小臂、連桿和第一、第二、第三編碼器，所述基架內豎直設有第一驅動電機，第一驅動電機由第一減速機減速后，再通過主傳動連接盤驅動大臂轉盤和大臂底座支架做360°回轉運動，所述主傳動連接盤的安裝盤上固定套裝有主動同步帶輪，主動同步帶輪帶動從動同步帶輪轉動，所述第一編碼器安裝在基架上用于獲取大臂轉盤的回轉位移，在大臂底座支架上安裝有水平設置的大臂轉軸，所述大臂轉軸的一端設置有第二驅動電機，第二驅動電機由第二減速機減速后，再通過大臂轉軸驅動大臂和電機安裝掛板同步擺動，所述第二編碼器通過安裝支架固定在大臂轉軸上用于獲取大臂的擺動位移，大臂和電機安裝掛板分別向上延伸且相互平行，且大臂位于電機安裝掛板和第二驅動電機之間，所述電機安裝掛板上水平設有第三驅動電機，第三驅動電機由第三減速機減速后驅動連桿擺動，連桿的上端與小臂的后端鉸接，小臂的前端用于安裝機械爪，所述大臂的上端鉸接在小臂上靠近后端的位置處，所述第三編碼器安裝在大臂與小臂的鉸接軸上用于獲取小臂的擺動位移。
[0007]作為上述方案的優選，所述連桿由從上到下依次連接的上連桿、連桿夾板和下連桿組成，且上連桿與連接夾板之間、連接夾板與下連桿之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調節孔，從而實現了連桿長度的調節。通過調節連桿的長度，以滿足不同工況的使用要求，應用范圍更廣。
[0008]進一步，所述大臂的上端固設有大臂法蘭盤，大臂法蘭盤與小臂支架固連在一起，所述小臂與大臂鉸接的位置處固設有水平的小臂轉軸，小臂支架通過軸承活動套裝在小臂轉軸上，從而實現了大臂與小臂的鉸接，所述小臂的后端設置有機械爪電機安裝法蘭盤，所述小臂為空心桿。在小臂的后端設置機械爪回轉電機安裝法蘭盤，用于安裝機械爪回轉電機，可實現機械爪自身的角度調整，若不安裝機械爪回轉電機，機械爪只抓取，無法進行角度調節，用戶可根據需要選擇是否安裝機械爪回轉電機。
[0009]本發明的結構原理及有益效果:
[0010](I)在基架內部豎直設置第一驅動電機，第一驅動電機經第一減速機后，再通過主傳動連接盤將運動傳遞給大臂轉盤和大臂底座支架，大臂轉盤和大臂底座支架可相對基架作360°回轉；大臂轉軸、大臂、電機安裝掛板、第二驅動電機、第二減速機等部件安裝在大臂底座支架上，第二驅動電機經第二減速機減速后驅動大臂轉軸轉動，大臂轉軸把運動輸給大臂和電機安裝掛板，來完成大臂和電機安裝掛板的同步擺動；第三驅動電機安裝在電機安裝掛板上，第三驅動電機隨電機安裝掛板繞著大臂轉軸同大臂同步運動，由此避免了相關耦合現象，使得工作狀態更加靈活，程序控制性強，制造安裝容易；
[0011](2)由于第三驅動電機在位于大臂轉軸附近，加上合理的獨特的結構設計，使得整個設備在工作時不會出現因較大運動慣性所產生的定位不準確，運動時發生振動等現象；
[0012](3)在大臂上端安裝有大臂法蘭盤，與法蘭盤聯接的是小臂支架，小臂就是通過小臂支架的軸承回轉中心進行擺幅的，即也是小臂擺幅的支點，小臂作擺幅運動是通過連桿將第三減速機的力傳給小臂的，小臂后端可選擇安裝機械爪回轉電機及減速機，以驅動小臂前端的機械爪作±60°的擺動，使機械爪運動更加靈活；
[0013](4)整個工業關節機器人在機械設計方面充分考慮了工作時的運動慣性帶來的不平衡問題，同時，該多自由度工業關節機器人可實現多種用途，只需要更換手指就可以實現；
[0014](5)采用管件作為了大、小臂的選材，主要優點是簡單合理，制造裝配簡單，避免了耦合性與運動慣量所產生的其他問題。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本發明的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例并結合附圖，對本發明作進一步說明:
[0017]如圖1所示的工業智能機器人本體，由基架1、大臂2、小臂3、連桿4、第一驅動電機5、第一減速機6、主傳動連接盤7、大臂轉盤8、大臂底座支架9、大臂轉軸10、第二驅動電機11、第二減速機12、花鍵13、電機安裝掛板14、第三驅動電機15、第三減速機16、大臂法蘭盤17、小臂支架18、小臂轉軸19、工作臺面20、平面軸承21、臺面支撐塊22、機械爪電機安裝法蘭盤23、減速機安裝連接板24、第一編碼器25、第二編碼器26、第三編碼器27、主動同步帶輪28、從動同步帶輪29、安裝支架30、電機支撐角架31等組成。
[0018]基架I內帶有空腔，在基架I的空腔內豎直設置有第一驅動電機5。第一驅動電機5由第一減速機6減速后，再通過主傳動連接盤7驅動大臂轉盤8和大臂底座支架9 一起做360°回轉運動,第一驅動電機5、第一減速機6、主傳動連接盤7、大臂轉盤8、大臂底座支架9同軸設置，大臂底座支架9位于大臂轉盤8的上方。在基架I上設置有減速機安裝連接板24，用于安裝第一減速機6。主傳動連接盤7的安裝盤上固定套裝有主動同步帶輪25，主動同步帶輪28帶動從動同步帶輪29轉動，第一編碼器25安裝在基架I上用于獲取大臂轉盤8的回轉位移。
[0019]最好是，主傳動連接盤7的桿體上通過軸承套裝有工作臺面20，工作臺面20位于大臂轉盤8與基架I之間，工作臺面20與大臂轉盤8之間設置有平面軸承21，工作臺面20與基架I之間設置有臺面支撐塊22，大臂轉盤8與主傳動連接盤7通過花鍵13連接，大臂底座支架9與主傳動連接盤7通過螺紋連接。當然,也可以是基架I自帶工作臺面，同樣在工作臺面與大臂轉盤8之間設置平面軸承21，起到支撐大臂轉盤8轉動的目的。大臂轉盤8與主傳動連接盤7的連接方式，大臂底座支架9與主傳動連接盤7的連接方式，不限于上述結構形式，能將其固定在一起的其它結構也可。
[0020]在大臂底座支架9上安裝有水平設置的大臂轉軸10，大臂轉軸10與大臂底座支架9之間設置有軸承。大臂轉軸10的一端設置有第二驅動電機11，第二驅動電機11由第二減速機12減速后，再通過大臂轉軸10驅動大臂3和電機安裝掛板14同步擺動。第二編碼器26通過安裝支架30固定在大臂轉軸10上用于獲取大臂3的擺動位移。大臂3和電機安裝掛板14分別向上延伸且相互平行，且大臂3位于電機安裝掛板14和第二驅動電機11之間。電機安裝掛板14上水平設有第三驅動電機15，電機安裝掛板14用于安裝第三驅動電機15，第三驅動電機15由第三減速機16減速后驅動連桿4擺動，連桿4的上端與小臂3的后端鉸接。最好是，連桿4由從上到下依次連接的上連桿4a、連桿夾板4b和下連桿4c組成，且上連桿4a與連接夾板4b之間、連接夾板4b與下連桿4c之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調節孔，從而實現了連桿4長度的調節。連桿4也可采用其它可調節長度的分體式結構或不可調節長度的一體式結構。
[0021]小臂3的前端用于安裝機械爪(圖中未示出)，大臂2的上端鉸接在小臂3上靠近后端的位置處。第三編碼器27安裝在大臂2與小臂3的鉸接軸上用于獲取小臂3的擺動位移。最好是，大臂2的上端固設有大臂法蘭盤17，大臂法蘭盤17與小臂支架18固連在一起，大臂法蘭盤17用于安裝小臂支架18。小臂3與大臂2鉸接的位置處固設有水平的小臂轉軸19，小臂支架18通過軸承活動套裝在小臂轉軸19上，從而實現了大臂2與小臂3的鉸接。
[0022]小臂3的后端設置有機械爪電機安裝法蘭盤23，小臂3為空心桿，可根據需要選擇是否在機械爪電機安裝法蘭盤23安裝機械爪電機用于驅動機械爪。
[0023]本發明中的機器人工作分三部分:第一部分為第一驅動電機由第一減速機減速后，通過主傳動連接盤驅動大臂轉盤做360°回轉運動，在大臂轉盤上固設有大臂底座支架，在大臂底座支架上安裝有大臂轉軸、第二驅動電機、第二減速機、電機安裝掛板和大臂；第二部分為第二驅動電機由第二減速機減速后，再通過大臂轉軸驅動大臂和電機安裝掛板同步擺動，電機安裝掛板上安裝有第三驅動電機和第三減速機；第三部分為第三驅動電機由第三減速機減速后驅動連桿擺動，連桿和大臂共同作用帶動小臂俯仰運動，從而帶動小臂前端的機械爪運動。
【權利要求】
1.一種工業智能機器人本體，其特征在于:包括基架(I)、大臂(2)、小臂(3)、連桿(4)和第一、第二、第三編碼器(25、26、27),所述基架(I)內豎直設有第一驅動電機(5),第一驅動電機(5)由第一減速機(6)減速后，再通過主傳動連接盤(7)驅動大臂轉盤(8)和大臂底座支架(9)做360°回轉運動，所述主傳動連接盤(7)的安裝盤上固定套裝有主動同步帶輪(25)，主動同步帶輪(28)帶動從動同步帶輪(29)轉動，所述第一編碼器(25)安裝在基架(I)上用于獲取大臂轉盤(8)的回轉位移，在大臂底座支架(9)上安裝有水平設置的大臂轉軸(10)，所述大臂轉軸(10)的一端設置有第二驅動電機(11)，第二驅動電機(11)由第二減速機(12)減速后，再通過大臂轉軸(10)驅動大臂(3)和電機安裝掛板(14)同步擺動，所述第二編碼器(26)通過安裝支架(30)固定在大臂轉軸(10)上用于獲取大臂(3)的擺動位移，大臂(3)和電機安裝掛板(14)分別向上延伸且相互平行，且大臂(3)位于電機安裝掛板(14)和第二驅動電機(11)之間，所述電機安裝掛板(14)上水平設有第三驅動電機(15)，第三驅動電機(15)由第三減速機(16)減速后驅動連桿⑷擺動，連桿⑷的上端與小臂(3)的后端鉸接，小臂(3)的前端用于安裝機械爪，所述大臂(2)的上端鉸接在小臂(3)上靠近后端的位置處，所述第三編碼器(27)安裝在大臂(2)與小臂(3)的鉸接軸上用于獲取小臂(3)的擺動位移。
2.按照權利要求1所述的工業智能機器人本體，其特征在于:所述連桿(4)由從上到下依次連接的上連桿(4a)、連桿夾板(4b)和下連桿(4c)組成，且上連桿(4a)與連接夾板(4b)之間、連接夾板(4b)與下連桿(4c)之間通過螺栓螺母緊固，供螺栓螺母通過的孔為可調節孔，從而實現了連桿(4)長度的調節。
3.按照權利要求1或2所述的工業智能機器人本體，其特征在于:所述大臂(2)的上端固設有大臂法蘭盤(17)，大臂法蘭盤(17)與小臂支架(18)固連在一起，所述小臂(3)與大臂(2)鉸接的位置處固設有水平的小臂轉軸(19)，小臂支架(18)通過軸承活動套裝在小臂轉軸(19)上，從而實現了大臂(2)與小臂(3)的鉸接，所述小臂(3)的后端設置有機械爪回轉電機安裝法蘭盤(23)，所述大臂(2)和小臂(3)均為空心桿。
【文檔編號】B25J9/12GK103978475SQ201410185981
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】鄧效東, 吳良春 申請人:重慶優楷科技有限公司