一種六自由度平面關節機器人的制作方法
【技術領域】
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[0001]本發明屬于工業機器人技術領域，具體涉及一種六自由度平面關節機器人。
【背景技術】
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[0002]2000年以來，受國家宏觀政策調控及居民消費水平提高的影響，我國汽車工業進入了一個高速增長期，整個汽車行業增產擴能增大了對工業機器人需求，成為工業機器人快速發展的原動力之一。工業機器人是廣泛適用的、能夠自主動作、多軸聯動的機械設備。它是集機械、電子、控制、傳感器、人工智能、計算機等多學科先進技術于一體的制造業重要的自動化裝備。伴隨著科技的不斷進步，工業機器人可分為三代，第一代是示教再現型機器人，它主要由機器手控制器與示教盒組成，可按預定的引導動作記錄下信息重復再現執行，當前工業中應用最多。第二代是感覺型機器人，如有視覺、力覺和觸覺等，它具有對某些環境信息進行反饋調整的能力，目前已經進入應用階段。第三代是智能型機器人，具有感知和理解外部環境的能力，在工作條件改變的情況下，也能夠成功完成任務，這種機器人尚處于實驗研宄階段。
[0003]目前，工業機器人已經廣泛應用于汽車零部件制造業、機械加工行業、電子電氣行業、食品工業、橡膠及塑料工業、木材與家具制造業等領域中。在工業生產中，弧焊機器人、點焊機器人、裝配機器人、分配機器人、噴漆機器人及搬運機器人等工業機器人都已被大量應用，并從傳統的汽車制造領域向非制造領域延伸:建筑業機器人、如采礦機器人，以及水電系統用于維護維修的機器人等。使用工業機器人可以降低廢品率和成本，提高機床的利用率，降低工人誤操作帶來的殘次零件風險等。采用工業機器人還有如下優點:改善勞動條件，提高生產效率；更強與可控的生產能力，縮短產品更新換代的周期；提升零件的處理能力與產品質量；消除枯燥乏味的工作，節約勞動力；提供更加安全的工作環境，減輕工人的勞動強度，減少勞動風險。隨著國內社會勞動力的過剩程度降低、單個工人成本增加、對產品質量更嚴格的要求、政府對裝備制造業的重視等變化改善了機器人的使用環境，工業機器人及技術在中國已逐漸得到了政府和企業的重視。利用機器人技術提升我國工業生產水平、從制造業大國向強國轉變，提高人民生活水平已成為全社會的共識。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的是提供一種六自由度平面關節機器人，在三自由度SCARA機器人的基礎上增加一個三自由度的手腕，使其具有沿X、Y、Z軸的三個平動自由度，和沿X、Y、Z軸的三個轉動自由度。
[0005]本發明所提供的一種六自由度平面關節機器人包括包括底座1、第一臂2及其驅動裝置、第二臂3及其驅動裝置、三自由度手腕18及其驅動裝置；所述第一臂2安裝在所述底座I上，所述第二臂3安裝在所述第一臂2的末端，所述三自由度手腕18與第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及第三滾珠花鍵14連接，設置在第二臂3上的第一伺服電機6、第二伺服電機8以及第三伺服電機9通過同步帶輪以及所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及第三滾珠花鍵14驅動所述三自由度手腕18的運動，所述三自由度手腕18的豎直方向上的運動由滾珠絲杠11提供，第六伺服電機7通過同步帶輪向所述滾珠絲杠11提供動力。
[0006]所述第一臂2及其驅動裝置包括第一臂2、第四伺服電機20、第一諧波減速器21、第一連接法蘭22、第一軸承23、第一軸承端蓋24以及軸承內圈端蓋25 ;所述第四伺服電機20安裝在所述底座I的內部，所述第一軸承端蓋24、軸承內圈端蓋25及所述底座I內壁的凸臺共同對所述第一軸承23進行定位，所述第四伺服電機20與所述第一諧波減速器21通過螺栓連接，所述第一諧波減速器21通過螺栓與所述第一連接法蘭22連接，所述第一連接法蘭22通過螺栓與所述軸承內圈端蓋25連接，所述第一臂2通過螺栓與所述軸承內圈端蓋25連接，所述第一連接法蘭22與所述底座I的內壁通過所述第一軸承23連接，所述第一軸承端蓋24通過螺栓與所述底座I連接。這樣所述第四伺服電機20通過第一諧波減速器21、第一連接法蘭22以及軸承內圈端蓋25驅動所述第一臂2的轉動。
[0007]所述第二臂3及其驅動裝置包括第五伺服電機4、電機連接板26、第二諧波減速器27、第二連接法蘭28、法蘭連接件31、第二軸承29、第二軸承端蓋30以及第二臂3 ;所述第二臂3的一端是帶有階梯孔的空心圓柱，所述第二諧波減速器27、第二連接法蘭28以及法蘭連接件31安裝在所述空心圓柱的內部，使第二諧波減速器27、第二連接法蘭28以及法蘭連接件31元件能得到有效的防護；所述第五伺服電機4安裝在所述電機連接板26上，所述第五伺服電機4與所述第二諧波減速器27連接，所述第二諧波減速器27通過螺栓與所述第二連接法蘭28連接，所述法蘭連接件31與所述第二連接法蘭28通過螺栓連接，所述法蘭連接件31通過所述第二軸承29與所述第二臂3連接，所述法蘭連接件31通過螺栓與所述第一臂2的另一端連接，所述第二軸承端蓋30通過螺栓固定在所述第二臂3帶有階梯孔的一端，所述第二軸承端蓋30用于對所述第二軸承29進行軸向定位；所述第二臂3上設有用于安裝第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12、第三滾珠花鍵14以及滾珠絲杠11的孔，用于安裝第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12、第三滾珠花鍵14的孔以正三角形排列，用于安裝滾珠絲杠11的孔位于所述正三角形的中心。
[0008]所述三自由度手腕18及其驅動裝置包括第一伺服電機6、第二伺服電機8、第三伺服電機9、第六伺服電機7、第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12、第三滾珠花鍵14、夾緊套
13、滾珠絲杠11、花鍵同步帶輪、絲杠同步帶輪15、三角座17以及三自由度手腕18 ;所述第一伺服電機6與行星減速機相連，所述行星減速機安裝在連接板上，所述連接板通過螺栓固定在所述第二臂3的下端面，所述行星減速機穿過所述第二臂3上的方形孔，所述行星減速機的軸與電機帶輪連接，所述電機帶輪通過皮帶驅動所述第一滾珠花鍵10的花鍵同步帶輪；所述第二伺服電機8與行星減速機相連，所述行星減速機通過螺栓固定在第二臂3的孔座中，所述行星減速機的軸與電機帶輪連接，所述電機帶輪通過皮帶驅動所述第二滾珠花鍵12的花鍵同步帶輪；所述第三伺服電機9與行星減速機相連，所述行星減速機通過螺栓固定在第二臂3的孔座中，所述行星減速機的軸與電機帶輪連接，所述電機帶輪通過皮帶驅動所述第三滾珠花鍵14的花鍵同步帶輪16 ;與所述第一伺服電機6、第二伺服電機8以及所述第三伺服電機9連接的電機帶輪位于所述第二臂3的下端面，所述第六伺服電機7安裝在支撐座上，所述支撐座通過螺栓固定在所述第二臂3上，所述第六伺服電機7通過平鍵與電機帶輪連接，所述第六伺服電機7通過電機帶輪驅動所述絲杠同步帶輪15，所述第六伺服電機7位于所述第二伺服電機8與所述第三伺服電機9之間；在所述第二臂3的前端設有四個分別用于安裝滾珠絲杠11、第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12、第三滾珠花鍵14的安裝孔，第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12、第三滾珠花鍵14以正三角形排列，所述滾珠絲杠11安裝在正三角形的中間；所述滾珠絲杠11通過法蘭與所述三角座17固接，所述三角座17能夠隨著所述滾珠絲杠11的上下移動而移動；所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14分別穿過所述三角座17的三個孔，所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14分別與所述三角座17通過軸承連接，并用軸承端蓋和螺母軸向固定，所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14能夠同時隨著所述三角座17的上下移動而移動；所述花鍵同步帶輪16分別安裝在所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14上，所述花鍵同步帶輪16位于第二臂3的下端面；所述絲杠同步帶輪15安裝在所述滾珠絲杠11上，所述絲杠同步帶輪15位于所述第二臂3的上端面；所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14的上端裝有夾緊套13，所述夾緊套13用于限位；所述花鍵同步帶輪16通過法蘭驅動所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14的轉動，所述絲杠同步帶輪15通過法蘭驅動所述滾珠絲杠11的上下運動；所述三自由度手腕18通過虎克鉸32分別與所述第一滾珠花鍵10、第二滾珠花鍵12以及所述第三滾珠花鍵14相連接。所述的三自由度手腕具有三個轉動自由度，輸入為三個輸入軸的轉動，輸出為三自由度手腕末端的三個方向的轉動。
[0009]所述三自由度手腕18包括虎克鉸32、手腕外殼34、外殼蓋33、第一軸49、第一齒輪副52、第二軸5