CN105881526B - 一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，机器人小臂上设有延伸臂，所述延伸臂包括固定连接小臂的支架体、安装在支架体上的第一伸缩机构和第二伸缩机构、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构、固定在第二伸缩机构上的摆动驱动机构。支架体上的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆驱动两个伸缩机构反向伸缩至极端处时，在动力装置的驱动下，摆动机构可以摆动驱动机构为支撑进行一定幅度的摆动。通过本发明，两个伸缩机构的反向运动可拉长或缩短延伸臂及小臂和延伸臂的总长度，以适应各种工况；摆动机构可相对于摆动驱动机构作一定幅度的摆动，即赋予了小臂弯曲的功能，以适应各种工况。

Description

一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人

技术领域：

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人。

背景技术：

申请号为CN201210566463.5的发明专利申请公开了一种轻型六轴通用机器人，轴座固定在臂轴上，轴座上固定有轴座保护箱，第三轴驱动电机、第四轴驱动电机、第五轴驱动电机和第六轴驱动电机置于轴座保护箱中；小臂杆壳体和小臂加长杆壳体分别固定在小臂减速器的前后部，第六轴插套在第五轴中，第五轴插套在第四轴中，第四轴中插套在小臂杆壳体、小臂减速器和小臂加长杆壳体中，第四轴、第五轴和第六轴上分别固定有第四轴从动齿轮、第五轴从动齿轮和第六轴从动齿轮。

发明内容：

本发明所解决的技术问题：现有技术中的轻型六轴通用机器人，其小臂仅能驱使安装在小臂端部的执行末端作旋转运动，难以满足实际操作的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，包括底座体、枢接在底座体上的腰转部件、枢接在腰转部件上的大臂、安装在大臂上的小臂，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动；

所述小臂上设有延伸臂，所述延伸臂包括固定连接小臂的支架体、安装在支架体上的第一伸缩机构和第二伸缩机构、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构、固定在第二伸缩机构上的摆动驱动机构；所述支架体上设有首尾联接的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆、用于驱动左旋螺纹杆和右旋螺纹杆旋转的动力装置；所述第一伸缩机构与左旋螺纹杆螺接，第二伸缩机构与右旋螺纹杆螺接，支架体上设有对第一伸缩机构和第二伸缩机构进行导向的导向杆；所述摆动机构包括平行设置的第一轴和第二轴，所述摆动驱动机构包括直线形导向槽、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽连通的圆弧形导向槽、设置在圆弧形导向槽旁侧且左右对称设置的一对弹性装置、设置在圆弧形导向槽旁侧的第二动力装置；所述第二轴通过连接杆与第一伸缩机构铰接，第二轴滑动配合在直线形导向槽内，第一轴滑动配合在圆弧形导向槽内，一对弹性装置将第一轴夹持在直线形导向槽和圆弧形导向槽的连通处，第一轴与第二轴的距离值等于圆弧形导向槽的圆弧半径值，所述第二动力装置用于驱动第一轴在圆弧形导向槽内滑动。

按上述技术方案，本发明所述的一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人的工作原理如下：联接在一起的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆首尾固定在一起，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆同轴设置，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆同时旋转，左旋螺纹杆驱动第一伸缩机构上升，右旋螺纹杆驱动第二伸缩机构下降，第一伸缩机构带动摆动机构上升，第二伸缩机构带动摆动驱动机构下降，第一轴和第二轴首先在直线形导向槽内滑动，之后，第一轴卡入一对弹性装置中并进入圆弧形导向槽内，第二轴留在直线形导向槽内；之后，第二动力装置驱动第一轴以第二轴的轴心线为旋转中心线在圆弧形导向槽内摆动，如此，摆动机构可作一定幅度的摆动，安装在摆动机构上的机器人执行末端亦随之摆动；当机器人无需使用延伸臂的摆动功能时，第二动力装置中断向第一轴输送的动力，在一对弹性装置的弹力作用下，第一轴复位至直线形导向槽和圆弧形导向槽的连通处，之后，在联接在一起的左旋螺纹杆和右旋螺纹杆的驱动下，第一伸缩机构下降而第二伸缩机构上升，第一轴和第二轴在直线形导向槽内滑动且相对于直线形导向槽作下行运动，至此，摆动机构被限位。

通过上述技术方案，本发明具有如下技术效果：第一，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆的运用使摆动机构相对于摆动驱动机构的升降动作迅速，以提高工作效率；第二，第一伸缩机构和第二伸缩机构的反向运动可拉长或缩短延伸臂的长度，进而拉长或缩短小臂和延伸臂的总长度，以适应各种工况；第三，摆动机构可相对于摆动驱动机构作一定幅度的摆动，即赋予了小臂弯曲的功能，以适应各种工况。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述支架体包括底座、支板；所述底座固定连接小臂，所述导向杆固定在底座上，所述支板固定在导向杆的顶部；所述第一伸缩机构包括第一伸缩底盘、一对第一导向柱、第一伸缩块；所述第一伸缩底盘螺接在左旋螺纹杆上，第一伸缩底盘开设第一导向槽口，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱设置在第一伸缩底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一伸缩块安装在第一导向柱的顶部，所述连接杆的一端与第一伸缩块固定连接，连接杆的另一端与第二轴铰接；所述第二伸缩机构包括第二伸缩底盘、第二导向柱、伸缩盘；所述第二伸缩底盘螺接在右旋螺纹杆上，第二伸缩底盘开设第二导向槽口，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱设置在第二伸缩底盘上，第二伸缩底盘位于第一伸缩底盘的下方；所述第一伸缩底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述伸缩盘安装在第二导向柱的顶部，所述摆动驱动机构固定在伸缩盘上。

按上述说明，联接在一起的左旋螺纹杆与右旋螺纹杆同时转动，左旋螺纹杆驱动第一伸缩底盘升降，右旋螺纹杆驱动第二伸缩底盘升降，第一伸缩底盘的升降在第一导向槽口和导向杆的导向下进行，第二伸缩底盘的升降在第二导向槽口和导向杆的导向下进行。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述右旋螺纹杆位于左旋螺纹杆的下方，右旋螺纹杆的底端枢接在底座上，左旋螺纹杆的顶端枢接在支板上，所述动力装置包括安装在右旋螺纹杆底部的蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆、与蜗杆联接的第一伺服电机，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。按上述说明，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆的转动由第一伺服电机驱动的蜗轮蜗杆驱动，由于蜗轮蜗杆具有良好的自锁功能，因此，本发明所述的摆动机构在摆动过程中可稳定地停留在空间的任意位置。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述摆动机构包括摆动体，所述第一轴和第二轴固定在摆动体上，摆动体上设有连接机器人执行末端的安装法兰；所述摆动驱动机构包括固定在伸缩盘上的导向板，所述直线形导向槽和圆弧形导向槽开设在导向板上，所述一对弹性装置和第二动力装置安装在导向板上。

基于上述对延伸臂的说明，延伸臂中，所述一对弹性装置包括第一弹性装置和第二弹性装置，第一弹性装置和第二弹性装置均包括固定在导向板上的支撑座体、一端与支撑座体连接的伸缩弹簧、与伸缩弹簧另一端连接的限位板块，第一弹性装置的限位板块与第二弹性装置的限位板块相向设置。按上述说明，限位板的端部呈弧形状，在第一轴由直线形导向槽进入圆弧形导向槽的过程中，第一轴同时卡入了第一弹性装置限位板块与第二弹性装置限位板块之间，第一轴在圆弧形导向槽内左摆时，第一弹性装置限位板在伸缩弹簧的作用下与第一轴相抵并具有使第一轴复位的趋势，第一轴在圆弧形导向槽内右摆时，第二弹性装置限位板在伸缩弹簧的作用下与第一轴相抵并具有使第一轴复位的趋势。一旦第二动力装置中断向第一轴输送动力，第一轴即在第一弹性装置或第二弹性装置的作用下复位，以便第一轴和第二轴同时在直线形导向槽内滑动。

基于上述对延伸臂的说明，延伸臂中，所述第二动力装置包括固定在导向板上且横跨直线形导向槽的U形座体、固定在U形座体上的第二伺服电机、一端与第二伺服电机输出轴连接的第二连接杆、安装在第二连接杆另一端的第一气缸，第一气缸的活塞杆与第一轴平行，第一轴的端面上开设可与第一气缸活塞杆配合的第一孔。按上述说明，当第一轴进入圆弧形导向槽中时，第一轴被圆弧形导向槽的侧壁阻挡，第一轴和第二轴均止，其中，第二轴的轴心线与第二伺服电机输出轴的轴心线重合，第二伺服电机输出轴的旋转带动第二连接杆摆动，第二连接杆驱动第一气缸摆动，第一气缸的活塞杆插入第一轴的第一孔内以驱动第一轴摆动；当机器人无需摆动机构摆动时，第一气缸的活塞杆复位，脱离与第一轴的接触，在一对弹性装置的作用下，第一轴复位。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述支架体上包裹有第一壳体，第一壳体与底座和支板固定连接；所述伸缩盘上包裹有第二壳体，第二壳体与伸缩盘固定连接，所述第一伸缩机构和第二伸缩机构位于第二壳体内。

附图说明：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人的结构示意图；

图2为图1中延伸臂60的结构示意图；

图3为图2中延伸臂60隐去第一壳体66和第二壳体67后的结构示意图；

图4为图3中支架体61、第一伸缩机构62、第二伸缩机构63的组合结构示意图；

图5为图3中摆动机构64和摆动驱动机构65的组合结构示意图；

图6为图5中从另一视角观察摆动机构64和摆动驱动机构65的组合结构所得的示意图；

图7为图2中延伸臂60中的摆动机构64摆动一定角度后的结构示意图；

图8为图7中延伸臂60隐去第一壳体66和第二壳体67后的结构示意图。

图中符号说明：

10、底座体；

20、腰转部件；

30、大臂；

40、小臂；

60、延伸臂；

61、支架体；611、左旋螺纹杆；612、右旋螺纹杆；613、导向杆；614、底座；615、支板；616、蜗轮；617、蜗杆；618、第一伺服电机；

62、第一伸缩机构；622、第一伸缩底盘；623、第一导向柱；624、第一伸缩块；626、第一导向槽口；

63、第二伸缩机构；632、第二伸缩底盘；633、第二导向柱；634、伸缩盘；636、第二导向槽口；

64、摆动机构；640、摆动体；641、第一轴；642、第二轴；643、连接杆；644、安装法兰；

65、摆动驱动机构；650、导向板；651、直线形导向槽；652、圆弧形导向槽；653、支撑座体；654、伸缩弹簧；655、限位板块；656、U形座体；657、第二伺服电机；658、第一气缸；

66、第一壳体；

67、第二壳体。

具体实施方式：

如图1，一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，包括底座体10、枢接在底座体上的腰转部件20、枢接在腰转部件上的大臂30、安装在大臂上的小臂40，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动。所述小臂上设有延伸臂60。

如图3，所述延伸臂60包括固定连接小臂的支架体61、安装在支架体上的第一伸缩机构62和第二伸缩机构63、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构64、固定在第二伸缩机构上的摆动驱动机构65。

结合图4、图5，所述支架体上设有首尾联接的左旋螺纹杆611和右旋螺纹杆612、用于驱动左旋螺纹杆和右旋螺纹杆旋转的动力装置；所述第一伸缩机构与左旋螺纹杆螺接，第二伸缩机构与右旋螺纹杆螺接，支架体上设有对第一伸缩机构和第二伸缩机构进行导向的导向杆613。

结合图4、图6，所述摆动机构包括平行设置的第一轴641和第二轴642，所述摆动驱动机构包括直线形导向槽651、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽连通的圆弧形导向槽652、设置在圆弧形导向槽旁侧且左右对称设置的一对弹性装置、设置在圆弧形导向槽旁侧的第二动力装置。所述第二轴通过连接杆643与第一伸缩机构铰接，第二轴滑动配合在直线形导向槽内，第一轴滑动配合在圆弧形导向槽内，一对弹性装置将第一轴夹持在直线形导向槽和圆弧形导向槽的连通处，第一轴与第二轴的距离值等于圆弧形导向槽的圆弧半径值，所述第二动力装置用于驱动第一轴在圆弧形导向槽内滑动。

延伸臂60中，如图4，所述支架体61包括底座614、支板615；所述底座固定连接小臂40，所述导向杆613固定在底座上，所述支板固定在导向杆的顶部。所述第一伸缩机构62包括第一伸缩底盘622、一对第一导向柱623、第一伸缩块624；所述第一伸缩底盘螺接在左旋螺纹杆611上，第一伸缩底盘开设第一导向槽口626，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱设置在第一伸缩底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，所述第一伸缩块安装在第一导向柱的顶部，所述连接杆643的一端与第一伸缩块固定连接，连接杆的另一端与第二轴642铰接。所述第二伸缩机构63包括第二伸缩底盘632、第二导向柱633、伸缩盘634；所述第二伸缩底盘螺接在右旋螺纹杆612上，第二伸缩底盘开设第二导向槽口636，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱设置在第二伸缩底盘上，第二伸缩底盘位于第一伸缩底盘的下方；所述第一伸缩底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述伸缩盘安装在第二导向柱的顶部，所述摆动驱动机构65固定在伸缩盘上。

延伸臂60中，如图4，所述右旋螺纹杆612位于左旋螺纹杆611的下方，右旋螺纹杆的底端枢接在底座614上，左旋螺纹杆的顶端枢接在支板615上，所述动力装置包括安装在右旋螺纹杆底部的蜗轮616、与蜗轮啮合的蜗杆617、与蜗杆联接的第一伺服电机618，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。

延伸臂60中，结合图5、图6，所述摆动机构64包括摆动体640，所述第一轴641和第二轴642固定在摆动体上，摆动体上设有连接机器人执行末端的安装法兰644。所述摆动驱动机构65包括固定在伸缩盘634上的导向板650，所述直线形导向槽651和圆弧形导向槽652开设在导向板上，所述一对弹性装置和第二动力装置安装在导向板上。

延伸臂60中，结合图5、图6，所述一对弹性装置包括第一弹性装置和第二弹性装置，第一弹性装置和第二弹性装置均包括固定在导向板上的支撑座体653、一端与支撑座体连接的伸缩弹簧654、与伸缩弹簧另一端连接的限位板块655，第一弹性装置的限位板块与第二弹性装置的限位板块相向设置。

延伸臂60中，结合图5、图6，所述第二动力装置包括固定在导向板650上且横跨直线形导向槽651的U形座体656、固定在U形座体上的第二伺服电机657、一端与第二伺服电机输出轴连接的第二连接杆、安装在第二连接杆另一端的第一气缸658，第一气缸的活塞杆与第一轴641平行，第一轴的端面上开设可与第一气缸活塞杆配合的第一孔。

结合图2、图3，所述支架体61上包裹有第一壳体66，第一壳体与底座614和支板615固定连接；所述伸缩盘634上包裹有第二壳体67，第二壳体与伸缩盘固定连接，所述第一伸缩机构62和第二伸缩机构63位于第二壳体内。

实际操作中，本发明所述延伸臂的工作流程如下：

第一，联接在一起的左旋螺纹杆611和右旋螺纹杆612首尾固定在一起，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆同轴设置，左旋螺纹杆和右旋螺纹杆同时旋转，左旋螺纹杆611驱动第一伸缩机构62上升，右旋螺纹杆612驱动第二伸缩机构63下降，第一伸缩机构带动摆动机构64上升，第二伸缩机构带动摆动驱动机构65下降；第一轴641和第二轴642首先在直线形导向槽651内滑动，之后，第一轴641卡入一对弹性装置中并进入圆弧形导向槽652内，第二轴留在直线形导向槽内。

第二，第二动力装置驱动第一轴641以第二轴642的轴心线为旋转中心线在圆弧形导向槽652内摆动，如此，摆动机构64可作一定幅度的摆动，安装在摆动机构上的机器人执行末端亦随之摆动，参考图7、图8。

第三，当机器人无需使用延伸臂60的摆动功能时，第二动力装置中断向第一轴641输送的动力，在一对弹性装置的弹力作用下，第一轴复位至直线形导向槽651和圆弧形导向槽652的连通处，之后，在联接在一起的左旋螺纹杆611和右旋螺纹杆612的驱动下，第一伸缩机构62下降而第二伸缩机构63上升，第一轴641和第二轴642在直线形导向槽651内滑动且相对于直线形导向槽作下行运动，至此，摆动机构64被限位。

以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，包括底座体(10)、枢接在底座体上的腰转部件(20)、枢接在腰转部件上的大臂(30)、安装在大臂上的小臂(40)，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动；其特征在于：

所述小臂上设有延伸臂(60)，所述延伸臂包括固定连接小臂的支架体(61)、安装在支架体上的第一伸缩机构(62)和第二伸缩机构(63)、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构(64)、固定在第二伸缩机构上的摆动驱动机构(65)；

所述支架体上设有首尾联接的左旋螺纹杆(611)和右旋螺纹杆(612)、用于驱动左旋螺纹杆和右旋螺纹杆旋转的动力装置；所述第一伸缩机构与左旋螺纹杆螺接，第二伸缩机构与右旋螺纹杆螺接，支架体上设有对第一伸缩机构和第二伸缩机构进行导向的导向杆(613)；

所述摆动机构包括平行设置的第一轴(641)和第二轴(642)，所述摆动驱动机构包括直线形导向槽(651)、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽连通的圆弧形导向槽(652)、设置在圆弧形导向槽旁侧且左右对称设置的一对弹性装置、设置在圆弧形导向槽旁侧的第二动力装置；

所述第二轴通过连接杆(643)与第一伸缩机构铰接，第二轴滑动配合在直线形导向槽内，第一轴滑动配合在直线形导向槽和圆弧形导向槽内，一对弹性装置将第一轴夹持在直线形导向槽和圆弧形导向槽的连通处，第一轴与第二轴的距离值等于圆弧形导向槽的圆弧半径值，所述第二动力装置用于驱动第一轴在圆弧形导向槽内滑动。

2.如权利要求1所述的一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，其特征在于：延伸臂(60)中，所述支架体(61)包括底座(614)、支板(615)；所述底座固定连接小臂(40)，所述导向杆(613)固定在底座上，所述支板固定在导向杆的顶部；

所述第一伸缩机构(62)包括第一伸缩底盘(622)、一对第一导向柱(623)、第一伸缩块(624)；所述第一伸缩底盘螺接在左旋螺纹杆(611)上，第一伸缩底盘开设第一导向槽口(626)，所述第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述一对第一导向柱设置在第一伸缩底盘上，所述支板上开设一对第一导向孔，一对第一导向柱以一对一的方式配合在一对第一导向孔内，一对第一导向柱中每一第一导向柱的顶部安装有第一伸缩块，所述连接杆(643)的一端与第一伸缩块固定连接，连接杆的另一端与第二轴(642)铰接；

所述第二伸缩机构(63)包括第二伸缩底盘(632)、第二导向柱(633)、伸缩盘(634)；所述第二伸缩底盘螺接在右旋螺纹杆(612)上，第二伸缩底盘开设第二导向槽口(636)，所述第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二导向柱设置在第二伸缩底盘上，第二伸缩底盘位于第一伸缩底盘的下方；所述第一伸缩底盘开设第二导向孔，所述支板上开设第三导向孔，所述第二导向柱向上穿过第二导向孔和第三导向孔；所述伸缩盘安装在第二导向柱的顶部，所述摆动驱动机构(65)固定在伸缩盘上。

3.如权利要求2所述的一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，其特征在于：延伸臂(60)中，所述右旋螺纹杆(612)位于左旋螺纹杆(611)的下方，右旋螺纹杆的底端枢接在底座(614)上，左旋螺纹杆的顶端枢接在支板(615)上，所述动力装置包括安装在右旋螺纹杆底部的蜗轮(616)、与蜗轮啮合的蜗杆(617)、与蜗杆联接的第一伺服电机(618)，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。

4.如权利要求2所述的一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，其特征在

于：延伸臂(60)中，所述摆动机构(64)包括摆动体(640)，所述第一轴(641)和第二轴(642)固定在摆动体上，摆动体上设有连接机器人执行末端的安装法兰(644)；

所述摆动驱动机构(65)包括固定在伸缩盘(634)上的导向板(650)，所述直线形导向槽(651)和圆弧形导向槽(652)开设在导向板上，所述一对弹性装置和第二动力装置安装在导向板上。

5.如权利要求4所述的一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，其特征在于：延伸臂(60)中，所述一对弹性装置包括第一弹性装置和第二弹性装置，第一弹性装置和第二弹性装置均包括固定在导向板上的支撑座体(653)、一端与支撑座体连接的伸缩弹簧(654)、与伸缩弹簧另一端连接的限位板块(655)，第一弹性装置的限位板块与第二弹性装置的限位板块相向设置。

6.如权利要求4所述的一种设有延伸臂的轻型六轴通用机器人，其特征在于：延伸臂(60)中，所述第二动力装置包括固定在导向板(650)上且横跨直线形导向槽(651)的U形座体(656)、固定在U形座体上的第二伺服电机(657)、一端与第二伺服电机输出轴连接的第二连接杆、安装在第二连接杆另一端的第一气缸(658)，第一气缸的活塞杆与第一轴(641)平行，第一轴的端面上开设与第一气缸活塞杆配合的第一孔。