一種六軸機器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種六軸機器人，包括：底座，該底座的內腔中固定有第一伺服電機；轉座，該轉座的內腔下端設有第一諧波減速器，該轉座的內腔上端固定有第二伺服電機；支撐大臂，該支撐大臂的內腔設有第二諧波減速器和第三諧波減速器；肩關節，該肩關節的內腔固定有第三伺服電機和第四伺服電機，第四伺服電機的輸出軸固接有第一帶輪；支撐小臂，該支撐小臂的內腔設有第五伺服電機、第四諧波減速器和第五諧波減速器，第四諧波減速器的柔輪固接有第二帶輪，該第二帶輪通過第一同步帶與第一帶輪傳動連接；腕關節，該腕關節的內腔設有第六伺服電機和第六諧波減速器；以及末端執行器，與第六諧波減速器的柔輪固接。本實用新型靈巧性好、動作迅速。
【專利說明】一種六軸機器人
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及機器人，具體涉及一種六軸機器人。
【背景技術】
[0002]六軸機器人是串聯機械人的一種，它能夠自由的在三維空間內進行運動，能夠準確快速的進行搬運、焊接、噴涂等大量重復性的工作。在傳統的工廠里，此類工作基本上由人工來完成，具有勞動強度大、耗時較多、枯燥無味、工作環境惡劣、易造成污染等問題，并且會增加企業的成本。因此在這些領域中，需要機器人準確快速的對物品進行搬運、焊接、噴涂等操作。
[0003]然而，目前的這類機器人雖然具有足夠多的自由度，但由于其關節過多，驅動機構過于復雜，導致不夠靈巧、動作速度慢，且精確度較差。
實用新型內容
[0004]本實用新型所要解決的技術問題，就是提供一種靈巧性好、動作迅速的六軸機器人。
[0005]本實用新型的目的采用如下技術方案實現:
[0006]一種六軸機器人,包括:
[0007]底座，該底座的內腔中固定有第一伺服電機；
[0008]轉座，該轉座的內腔下端設有第一諧波減速器，第一諧波減速器的波發生器與第一伺服電機的輸出軸固接，第一諧波減速器的柔輪與底座固接，第一諧波減速機的剛輪與轉座固接，該轉座通過第一諧波減速器與底座水平鉸接，該轉座的內腔上端固定有第二伺服電機；
[0009]支撐大臂，該支撐大臂的內腔設有第二諧波減速器和第三諧波減速器，第二諧波減速器的波發生器與第二伺服電機的輸出軸固接，第二諧波減速器的剛輪與支撐大臂的一端固接，第二諧波減速器的柔輪與轉座固接，該支撐大臂通過第二諧波減速器與轉座豎直鉸接，支撐大臂的另一端與第三諧波減速器的剛輪固接；
[0010]肩關節，該肩關節的內腔固定有第三伺服電機和第四伺服電機，第四伺服電機位于第三伺服電機上方，第三伺服電機的輸出軸與第三諧波減速器的波發生器固接，第三諧波減速器的柔輪與肩關節固接，肩關節通過第三諧波減速器與從動大臂豎直鉸接，第四伺服電機的輸出軸固接有第一帶輪；
[0011]支撐小臂，該支撐小臂的內腔設有第五伺服電機、第四諧波減速器和第五諧波減速器，第四諧波減速器和第五諧波減速器分設于支撐小臂的兩端，第五伺服電機位于第四諧波減速器和第五諧波減速器之間，第四諧波減速器的剛輪與支撐小臂的一端固接，第四諧波減速器的柔輪固接有第二帶輪，該第二帶輪通過第一同步帶與第一帶輪傳動連接，該從動小臂通過第四諧波減速器與肩關節豎直鉸接，第五伺服電機的輸出軸固接有第三帶輪，第五諧波減速器的柔輪與支撐小臂的另一端固接，第五諧波減速器的波發生器一側固接有第四帶輪，第三帶輪通過第二同步帶與第四帶輪傳動連接；
[0012]腕關節，與第五諧波減速器的剛輪另一側固接，該腕關節通過第五諧波減速器與從動小臂豎直鉸接，該腕關節的內腔設有第六伺服電機和第六諧波減速器，該第六伺服電機與腕關節固定且該第六伺服電機的輸出軸固接第六諧波減速器的波發生器；
[0013]末端執行器，位于腕關節的末端且與第六諧波減速器的柔輪固接。
[0014]優選地，所述六軸機器人還包括從動大臂和從動小臂，所述支撐大臂位于肩關節和轉座一側，從動大臂與支撐大臂對稱且位于肩關節和轉座另一側，從動大臂的一端與轉座豎直鉸接，從動大臂的另一端與肩關節豎直鉸接；所述支撐小臂位于腕關節一側，從動小臂與支撐小臂對稱且位于腕關節另一側，從動小臂一端與支撐小臂固接，從動小臂的另一端與腕關節豎直鉸接。
[0015]優選地，所述支撐小臂與肩關節的豎直鉸接方向垂直于肩關節與支撐大臂的豎直鉸接方向。
[0016]優選地，所述第一帶輪、第二帶輪、第三帶輪和第四帶輪均為圓弧齒同步帶輪。
[0017]相比現有技術，本實用新型的有益效果在于:
[0018]本實用新型通過第一至第六伺服電機、第一至第六諧波減速器的設置，以及第一至第二同步帶通過同步帶的傳動方式，使底座與轉座的鉸接、轉座與支撐大臂的鉸接、支撐大臂與肩關節的鉸接、肩關節與支撐小臂的鉸接、支撐小臂與腕關節的鉸接、末端執行器與腕關節的鉸接可以較為簡單地實現，且通過控制各伺服電機，就可以精確控制轉座、支撐大臂、肩關節、支撐小臂、腕關節、末端執行器的精確旋轉擺動，實現六軸形式的移動、旋轉功能，在各諧波減速器的減速作用下靈巧、及時反饋動作信號，同時，諧波減速器既利于提高扭力又可適配快速停止，從而使轉座、支撐大臂、肩關節、支撐小臂、腕關節和末端執行器的動作可以更加迅速，而支撐小臂和腕關節通過同步帶來進行傳遞的方式，保證了支撐小臂和腕關節具有足夠小的體積，既防止機器人末端霸占空間又可減小重量，而且采用圓弧齒同步帶輪的傳動方式利于提高扭力，進而滿足大功率的傳動。
[0019]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型作進一步詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1為本實用新型六軸機器人的立體示意圖；
[0021]圖2為本實用新型側視角度下的剖視圖；
[0022]圖3為本實用新型從動大臂與轉座豎直鉸接的示意圖；
[0023]圖4為圖3的A-A剖視圖；
[0024]圖5為本實用新型支撐大臂、肩關節、支撐小臂、腕關節、末端執行器依次鉸接裝配的示意圖；
[0025]圖6為圖5的B-B剖視圖；
[0026]圖7為本實用新型肩關節的內部結構示意圖；
[0027]圖8為本實用新型支撐小臂的內部結構示意圖。
[0028]圖中:1、底座；2、轉座；3、支撐大臂；4、從動大臂；5、肩關節；6、支撐小臂；7、從動小臂；8、腕關節；9、末端執行器；10、第二同步帶；11、第一伺服電機；12、第一諧波減速器；13、第二伺服電機；14、第二諧波減速器；15、第三伺服電機；16、第三諧波減速器；17、第四伺服電機；18、第四諧波減速器；19、第五伺服電機；20、第五諧波減速器；21、第六伺服電機；22、第六諧波減速器；23、第一帶輪；24、第二帶輪；25、第三帶輪；26、第四帶輪。
【具體實施方式】
[0029]如圖1所示的一種六軸機器人，包括:底座1、轉座2、支撐大臂3、肩關節5、支撐小臂6和腕關節8，其中:
[0030]如圖2所示，底座1，該底座I的內腔中固定有第一伺服電機11 ；
[0031]如圖2所示，轉座2，該轉座2的內腔下端設有第一諧波減速器12，第一諧波減速器12的波發生器與第一伺服電機11的輸出軸固接，第一諧波減速器12的柔輪與底座I固接，第一諧波減速器12的剛輪與轉座2固接，該轉座2通過第一諧波減速器12與底座I水平鉸接，該轉座2的內腔上端固定有第二伺服電機13 ;在第一伺服電機11的驅動作用下，轉座2可繞底座I水平旋轉；
[0032]如圖2?4所示，支撐大臂3，該支撐大臂3的內腔設有第二諧波減速器14和第三諧波減速器16，第二諧波減速器14的波發生器與第二伺服電機13的輸出軸固接，第二諧波減速器14的剛輪與支撐大臂3的一端固接，第二諧波減速器14的柔輪與轉座2固接，該支撐大臂3通過第二諧波減速器14與轉座2豎直鉸接，支撐大臂3的另一端與第三諧波減速器16的剛輪固接；在第二伺服電機13的驅動作用下，支撐大臂3可繞轉座2豎直轉動；
[0033]如圖5?7所示，肩關節5，該肩關節5的內腔固定有第三伺服電機15和第四伺服電機17,第四伺服電機17位于第三伺服電機15上方,第三伺服電機15的輸出軸與第三諧波減速器16的波發生器固接，第三諧波減速器16的柔輪與肩關節5固接，肩關節5通過第三諧波減速器16與支撐大臂3豎直鉸接，第四伺服電機17的輸出軸固接有第一帶輪23 ；第三伺服電機15用于驅動肩關節5繞從動大臂3的另一端豎直轉動；
[0034]如圖2、圖6及圖8所示，支撐小臂6，該支撐小臂6的內腔設有第五伺服電機19、第四諧波減速器18和第五諧波減速器20，第四諧波減速器18和第五諧波減速器20分設于支撐小臂6的兩端，第五伺服電機19位于第四諧波減速器18和第五諧波減速器20之間，第四諧波減速器18的剛輪與支撐小臂6的一端固接，第四諧波減速器18的柔輪固接有第二帶輪24，該第二帶輪24通過第一同步帶(圖中未示出)與第一帶輪23傳動連接，該支撐小臂6通過第四諧波減速器18與肩關節5豎直鉸接，第五伺服電機19的輸出軸固接有第三帶輪25，第五諧波減速器20的柔輪與從動小臂6的另一端固接，第五諧波減速器20的波發生器一側固接有第四帶輪26，第三帶輪25通過第二同步帶10與第四帶輪26傳動連接；第五伺服電機19通過第三帶輪25、第四帶輪26、第二同步帶10形成傳動裝置的傳動作用下，可驅動腕關節8繞支撐小臂6的另一端豎直轉動；第四伺服電機17通過第一帶輪23、第二帶輪24、第一同步帶形成的傳動裝置的傳動作用下，可驅動支撐小臂6繞肩關節5豎直轉動；
[0035]如圖2、圖6所示，腕關節8，與第五諧波減速器20的剛輪另一側固接，該腕關節8通過第五諧波減速器20與支撐小臂6豎直鉸接，該腕關節8的內腔設有第六伺服電機21和第六諧波減速器22，該第六伺服電機21與腕關節8固定且該第六伺服電機21的輸出軸固接第六諧波減速器22的波發生器；第六伺服電機21用于驅動末端執行器9繞腕關節8豎直轉動；
[0036]末端執行器9，位于腕關節8的末端且與第六諧波減速器22的柔輪固接。
[0037]通過第一伺服電機11至第六伺服電機21、第一諧波減速器12至第六諧波減速器22的設置，以及第一同步帶至第二同步帶10通過同步帶的傳動方式，使底座I與轉座2的鉸接、轉座2與支撐大臂3的鉸接、支撐大臂3與肩關節5的鉸接、肩關節5與支撐小臂6的鉸接、支撐小臂6與腕關節8的鉸接、末端執行器9與腕關節8的鉸接可以較為簡單地實現，且通過控制各伺服電機，就可以精確控制轉座2、支撐大臂3、肩關節5、支撐小臂6、腕關節8、末端執行器9的精確旋轉擺動，實現六軸形式的移動、旋轉功能，在各諧波減速器的減速作用下靈巧、及時反饋動作信號，使得機器人具有最佳的軌跡精度和重復定位精度，使得機器人能夠準確的對物品進行加工能夠準確、快速、靈巧的對空間內的物品進行高效率的加工，適合應用于物品進行搬運、焊接、噴涂等大量重復性的工作從而節省了生產成本，大大提高了生產效率。同時，各諧波減速器既利于提高扭力又可適配快速停止，從而使轉座2、支撐大臂3、肩關節5、支撐小臂6、腕關節8和末端執行器9的動作可以更加迅速，而支撐小臂6和腕關節8通過同步帶來進行傳動的方式，保證了支撐小臂6和腕關節8具有足夠小的體積。
[0038]如圖1所示，本例的六軸機器人還包括從動大臂4和從動小臂7，支撐大臂3位于肩關節5和轉座2 —側，從動大臂4與支撐大臂3對稱且位于肩關節5和轉座2另一側，從動大臂4的一端與轉座2豎直鉸接，從動大臂4的另一端與肩關節5豎直鉸接；支撐小臂6位于腕關節8 —側，從動小臂7與支撐小臂6對稱且位于腕關節8另一側，從動小臂7 —端與支撐小臂固接，從動小臂7的另一端與腕關節8豎直鉸接。從動大臂4和從動小臂7可分別協助支撐大臂3、支撐小臂6穩定擺動，以進一步提升六軸動作的精確度。
[0039]支撐小臂6與肩關節5的豎直鉸接方向垂直于肩關節5與支撐大臂3的豎直鉸接方向，則六軸動作下的末端執行器9可遍及空間的各個位置，進一步增強靈活性。
[0040]第一帶輪23、第二帶輪24、第三帶輪25和第四帶輪26均為圓弧齒同步帶輪，對應設置第一同步帶、第二同步帶10的結構以適配該圓弧齒同步帶輪，利于提高扭力，進而滿足大功率的傳動。
[0041]上述實施方式僅為本實用新型的優選實施方式，不能以此來限定本實用新型保護的范圍，本領域的技術人員在本實用新型的基礎上所做的任何非實質性的變化及替換均屬于本實用新型所要求保護的范圍。
【權利要求】
1.一種六軸機器人，其特征在于，包括: 底座，該底座的內腔中固定有第一伺服電機； 轉座，該轉座的內腔下端設有第一諧波減速器，第一諧波減速器的波發生器與第一伺服電機的輸出軸固接，第一諧波減速器的柔輪與底座固接，第一諧波減速機的剛輪與轉座固接，該轉座通過第一諧波減速器與底座水平鉸接，該轉座的內腔上端固定有第二伺服電機； 支撐大臂，該支撐大臂的內腔設有第二諧波減速器和第三諧波減速器，第二諧波減速器的波發生器與第二伺服電機的輸出軸固接，第二諧波減速器的剛輪與支撐大臂的一端固接，第二諧波減速器的柔輪與轉座固接，該支撐大臂通過第二諧波減速器與轉座豎直鉸接，支撐大臂的另一端與第三諧波減速器的剛輪固接； 肩關節，該肩關節的內腔固定有第三伺服電機和第四伺服電機，第四伺服電機位于第三伺服電機上方，第三伺服電機的輸出軸與第三諧波減速器的波發生器固接，第三諧波減速器的柔輪與肩關節固接，肩關節通過第三諧波減速器與從動大臂豎直鉸接，第四伺服電機的輸出軸固接有第一帶輪； 支撐小臂，該支撐小臂的內腔設有第五伺服電機、第四諧波減速器和第五諧波減速器，第四諧波減速器和第五諧波減速器分設于支撐小臂的兩端，第五伺服電機位于第四諧波減速器和第五諧波減速器之間，第四諧波減速器的剛輪與支撐小臂的一端固接，第四諧波減速器的柔輪固接有第二帶輪，該第二帶輪通過第一同步帶與第一帶輪傳動連接，該支撐小臂通過第四諧波減速器與肩關節豎直鉸接，第五伺服電機的輸出軸固接有第三帶輪，第五諧波減速器的柔輪與從動小臂的另一端固接，第五諧波減速器的波發生器一側固接有第四帶輪，第三帶輪通過第二同步帶與第四帶輪傳動連接； 腕關節，與第五諧波減速器的剛輪固接，該腕關節通過第五諧波減速器與支撐小臂豎直鉸接，該腕關節的內腔設有第六伺服電機和第六諧波減速器，該第六伺服電機與腕關節固定且該第六伺服電機的輸出軸固接第六諧波減速器的波發生器； 末端執行器，位于腕關節的末端且與第六諧波減速器的柔輪固接。
2.根據權利要求1所述的六軸機器人，其特征在于，所述六軸機器人還包括從動大臂和從動小臂，所述支撐大臂位于肩關節和轉座一側，從動大臂與支撐大臂對稱且位于肩關節和轉座另一側，從動大臂的一端與轉座豎直鉸接，從動大臂的另一端與肩關節豎直鉸接；所述支撐小臂位于腕關節一側，從動小臂與支撐小臂對稱且位于腕關節另一側，從動小臂的一端與支撐小臂固接，從動小臂的另一端與腕關節豎直鉸接。
3.根據權利要求1或2所述的六軸機器人，其特征在于，所述支撐小臂與肩關節的豎直鉸接方向垂直于肩關節與支撐大臂的豎直鉸接方向。
4.根據權利要求1或2所述的六軸機器人，其特征在于，所述第一帶輪、第二帶輪、第三帶輪和第四帶輪均為圓弧齒同步帶輪。
【文檔編號】B25J9/02GK204136050SQ201420556253
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月25日 優先權日:2014年9月25日
【發明者】雷萬春, 蔣幸福, 何曉明, 張栩俊 申請人:深圳大宇精雕科技有限公司