CN107718043A - 一种桌面型工业机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种桌面型工业机器人。一种桌面型工业机器人，包括手臂总成和底座，所述手臂总成设于底座上端，所述手臂总成包括总成座、第一手臂和第二手臂，所述第一手臂的一端转动连接于总成座，所述第二手臂的一端转动连接于第一手臂的另一端，所述第二手臂的另一端转动连接有安装盘。本发明操作简单、价格适中、一机多用，且体积小巧。
Description
技术领域
本发明涉及自动化技术领域，具体涉及一种桌面型工业机器人。
背景技术
近年来随着我国老龄化的加剧，制造型企业逐渐出现了用工荒的情况，企业为了提高招工率，不得不通过薪资水平提高、增加福利待遇等方式来吸引和挽留日益衰退的劳动力，这不仅加剧了制造业企业的负担，也加速了这些企业的衰退与没落。
虽然中国在国际上有着制造业大国的美称，可是与德国、日本等机械化程度极高的制造业大国相比，还存在一定的差距，这种差距主要体现在我国加工的产品大多数是价格低廉、技术含量低的产品，这就导致了制造业企业的利润较低，而企业又要为大量的人工买单，这就导致了传统的制造业企业的生存空间不断被压缩。
这种情况加速了我国当今制造业机械化发展的进程，而如今国家提出了“机械换人”的政策与倡导，机器人相较于工人的好处有很多种，但目前企业换购的机器人大多数都是从外国进口，从操作到维修都需要专门的人员进行。而当今制造业中大多数都是中小型企业，大部分的中小型制造企业无法承担如此高的成本，这一定程度上限制了机器人在制造业中的发展。且大部分的进口机器人都需要外接驱动器、运动控制系统等控制部件，而这些控制部件都放在电箱内，而这些外接电箱的体积都普遍较大，这就占用了很大的占地空间。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种一种桌面型工业机器人，该机器人可以做到操作简单、价格适中、一机多用，且体积小巧。
本发明是通过以下技术实现的：
一种桌面型工业机器人，包括手臂总成和底座，所述手臂总成设于底座上端，所述手臂总成包括总成座、第一手臂和第二手臂，所述第一手臂的一端转动连接于总成座，所述第二手臂的一端转动连接于第一手臂的另一端，所述第二手臂的另一端转动连接有安装盘；所述总成座的一侧设有用于驱动第一手臂的第一驱动机构，所述总成座的另一侧设有用于驱动第二手臂的第二驱动机构；所述底座内设有多个驱动器、运动控制板、连接轴和用于驱动手臂总成的第三驱动机构，所述连接轴穿过底座与总成座连接；所述安装盘与第二手臂的连接处、第二手臂与第一手臂的连接处、第一手臂与总成座连接处均设有用于限位的十字限位部。
其中，所述总成座的底端设有第三同步轮，所述第三驱动机构的输出端通过皮带与第三同步轮连接。
其中，所述第一手臂的一侧设有第一同步轮，所述第一同步轮与总成座转动连接，所述第一驱动机构的输出端通过皮带与第一同步轮连接。
其中，所述总成座还转动连接有第二同步轮，所述第二同步轮与第二手臂之间连接有用于传动的连接臂，所述第二驱动机构的输出端通过皮带与第二同步轮连接。
其中，所述底座内还设有驱动散热板，所述驱动器为驱动器PCB板，各所述驱动器PCB板的底面贴合于散热板。
其中，所述连接轴通过十字限位部与底座的内壁连接。
其中，所述底座外侧还安装有LCD触摸板，所述LCD触摸板、第一驱动机构、第二驱动机构、第三驱动机构均与驱动器电连接。
其中，所述第一手臂与第二手臂连接处、第二手臂与总成座连接处、连接轴远离总成座的一端均设有编码器。
其中，所述手臂总成的一侧设有用于使安装盘始终保持水平的平行连杆。
其中，所述平行连杆包括第一连接杆、第一连接板、第二连接杆和第二连接板，所述第一连接杆、第一连接板、第二连接杆、第二连接板依次转动连接；所述第一连接杆与总成座转动连接，所述第一连接板与第一手臂转动连接，所述第二连接板与第二手臂转动连接，所述第二连接板还与安装盘固定连接。
本发明的有益效果：
本发明的一种桌面型工业机器人，包括手臂总成和底座，手臂总成用于实施加工工作。底座内的单个驱动器驱动2至3个驱动机构的运作，驱动器采用最简洁的设计，让原本驱动器庞大的电路部分精简到只保留核心功能，别的多余功能全部去掉，由于多个驱动器可实现一机多用的效果，故驱动器的体积可以减至最少；运动控制板只保留了运动轨迹规划计算和外部I/O口的控制功能，将其他无用的功能去掉。将驱动器和运动控制板集成至底座内，去掉了原有需要外接的电箱，节省了占地面积。由于机器人去掉了电箱和其他很多平常很少用到的功能，故该机器人在成本降低的同时实现了自动化工作。
一般来说机器人的手臂关节处需要用到精度非常高的十字滚子轴承来实现关节的精准定位，一般的十字滚子轴承价格都十分高昂，而本发明中的十字限位部可以做到十分接近十字滚子轴承的效果，但价格大幅度减少，从而进一步地减少了本发明机器人的成本。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明的底座内部结构示意图。
图3为本发明的手臂总成结构示意图。
图4为本发明的平行连杆结构示意图。
图5为本发明的安装板与第二手臂连接结构示意图。
图6为本发明的第二手臂与第一手臂连接结构示意图。
图7为本发明的十字限位部结构示意图。
附图标记
手臂总成--1，总成座--2，第一手臂--31，第二手臂--32，第一同步轮--34，第二同步轮--35，第三同步轮--36，安装盘--4，第一驱动机构--51，第二驱动机构--52，第三驱动机构--53，驱动器--61，运动控制板--62，散热板--63，LCD触摸板--7，连接轴--8，十字限位部--9，定位槽--91，第一轴承--92，第二轴承--93，第三轴承--94，底座--10，编码器--11，第一连接杆--121，第二连接杆--122，第一连接板--123，第二连接板--124。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1、图2和图3所示，一种桌面型工业机器人，包括手臂总成1和底座10，所述手臂总成1设于底座10上端，所述手臂总成1包括总成座2、第一手臂31和第二手臂32，所述第一手臂31的一端转动连接于总成座2，所述第二手臂32的一端转动连接于第一手臂31的另一端，所述第二手臂32的另一端转动连接有安装盘4；所述总成座2的一侧设有用于驱动第一手臂31的第一驱动机构51，所述总成座2的另一侧设有用于驱动第二手臂32的第二驱动机构52；所述底座10内设有多个驱动器61、运动控制板62、连接轴8和用于驱动手臂总成1的第三驱动机构53，所述连接轴8穿过底座10与总成座2连接；所述安装盘4与第二手臂32的连接处、第二手臂32与第一手臂31的连接处、第一手臂31与总成座2连接处均设有十字限位部9。
具体的，本实施例中的机器人包括手臂总成1和底座10，手臂总成1用于实施加工工作。底座10内的单个驱动器61驱动2至3个驱动机构的运作，驱动器61采用最简洁的设计，让原本驱动器61庞大的电路部分精简到只保留核心功能，别的多余功能全部去掉，由于多个驱动器61可实现一机多用的效果，故驱动器61的体积可以减至最少；运动控制板62只保留了运动轨迹规划计算和外部I/O口的控制功能，将其他无用的功能去掉。将驱动器61和运动控制板62集成至底座10内，去掉了原有需要外接的电箱，节省了占地面积。由于机器人的去掉了电箱和其他很多平常很少用到的功能，故该机器人在成本降低的同时实现了自动化工作。
整个机器人的体积与一个成年人的占地大小相当，故可在原有的人工生产线的基础上随插随用，不需要对原有的生产线或厂房进行重装。
而一般来说机器人的手臂关节处需要用到精度非常高的十字滚子轴承来实现关节的精准定位，一般的十字滚子轴承价格都十分高昂，而本实施例中的十字限位部9包括定位槽91、第一轴承92、第二轴承93和第三轴承94，第一轴承92通过抵靠的方式设于定位槽91内，而与十字限位部9连接的机械手臂的x方向存在正负两个方向的偏移，而正负两个方向的偏移是由与十字限位部9连接的机械手臂的受力不同导致的摩擦力不同而产生的；正是有这个摩擦力的存在，机械手在工作过程中，第一轴承92在定位槽91内滚动，滚动的方向由手臂两侧收到的摩擦力不同决定。通过第一轴承92在定位槽91内滚动，从而达到第二轴承92限制十字限位部9的x方向上的偏移。第一轴承92的两端是连接杆，分别连接第二轴承93和第三轴承94。由于单个轴承的精度系数即可满足精度要求不高的自动化作业，而通常市面上是使用十字交叉轴承来实现xy方向上的共同限位，以保持机械手的加工精度，但十字交叉轴承的售价较高，维护成本较大；通过第二轴承93和第三轴承94限制十字限位部9的y方向上发生的偏移、第一轴承92限制十字限位部9的x方向上发生的偏移，可以做到十分接近十字滚子轴承的效果，但价格大幅度减少，从而进一步地减少了本发明机器人的成本。
具体的，所述总成座2的底端设有第三同步轮36，所述第三驱动机构53的输出端通过皮带与第三同步轮36连接，第三驱动机构53为伺服电机，通过伺服电机控制手臂总成1精确地转动；与总成座2底端连接的连接轴8，该连接轴8通过十字限位部9与底座10的内壁连接，由于十字限位部9能够起到限位与定位的效果，通过连接轴8与十字限位部9的共同作用使得手臂总成1的转动更加稳固与精确。
具体的，述第一手臂31的一侧设有第一同步轮34，所述第一同步轮34与总成座2转动连接，所述第一驱动机构51的输出端通过皮带与第一同步轮34连接。第一驱动机构51为伺服电机，通过伺服电机可以精确地控制第一手臂31的运动。
具体的，所述总成座2还转动连接有第二同步轮35，所述第二同步轮35与第二手臂32之间连接有用于传动的连接臂，所述第二驱动机构52的输出端通过皮带与第二同步轮35连接，第二驱动机构52为伺服电机，伺服电机控制第二同步轮35的转动，通过传动连接臂传动至第二手臂32，从而精确地控制第二手臂32的运动。
具体的，所述底座10内还设有驱动散热板63，所述驱动器61为驱动器61PCB板，各所述驱动器61PCB板的底面贴合于散热板63，由于传统的驱动器61，单独配有外壳，外壳内有散热板63和PCB板，散热板63用于PCB板功率部分的散热。而本实施例中的驱动器61只保留PCB板，将多个PCB板的功率部分公用一块散热板63，从而将驱动器61的体积减到最小。
具体的，所述底座10外侧还安装有LCD触摸板7，所述LCD触摸板7、第一驱动机构51、第二驱动机构52、第三驱动机构53均与驱动器61电连接。界面控制部分采用了目前流行的LCD板进行触控操作，高分辨率的LCD触摸板7可以非常流畅的操作机器，由于驱动器61部分的电路从而省掉了大部分机器人需要的电脑控制部分，界面部分容易上手，一目了然让机器的整个操作变得非常简单。
具体的，所述第一手臂31与第二手臂32连接处、第二手臂32与总成座2连接处、连接轴8远离总成座2的一端均设有编码器11，编码器11可以将手臂总成1的运动进行读取，对手臂总成1的运动进行反馈，从而实时地监控手臂总成1的工作状态。
具体的，所述手臂总成1的一侧设有用于使安装盘4始终保持水平的平行连杆，该平行连杆包括第一连接杆121、第一连接板123、第二连接杆122和第二连接板124，所述第一连接杆121、第一连接板123、第二连接杆122、第二连接板124依次转动连接；所述第一连接杆121与总成座2转动连接，所述第一连接板123与第一手臂31转动连接，所述第二连接板124与第二手臂32转动连接，所述第二连接板124还与安装盘4固定连接。由于安装盘4上需要安装不同的夹持手来对不同的生产线进行加工，而安装盘4需要时刻地保证平行，通过平行连杆将安装盘4始终保持平行。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种桌面型工业机器人，包括手臂总成(1)和底座(10)，所述手臂总成(1)设于底座(10)上端，其特征在于：
所述手臂总成(1)包括总成座(2)、第一手臂(31)和第二手臂(32)，所述第一手臂(31)的一端转动连接于总成座(2)，所述第二手臂(32)的一端转动连接于第一手臂(31)的另一端，所述第二手臂(32)的另一端转动连接有安装盘(4)；所述总成座(2)的一侧设有用于驱动第一手臂(31)的第一驱动机构(51)，所述总成座(2)的另一侧设有用于驱动第二手臂(32)的第二驱动机构(52)；
所述底座(10)内设有多个驱动器(61)、运动控制板(62)、连接轴(8)和用于驱动手臂总成(1)的第三驱动机构(53)，所述连接轴(8)穿过底座(10)与总成座(2)连接；
所述安装盘(4)与第二手臂(32)的连接处、第二手臂(32)与第一手臂(31)的连接处、第一手臂(31)与总成座(2)连接处均设有用于限位的十字限位部(9)。
2.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述总成座(2)的底端设有第三同步轮(36)，所述第三驱动机构(53)的输出端通过皮带与第三同步轮(36)连接。
3.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述第一手臂(31)的一侧设有第一同步轮(34)，所述第一同步轮(34)与总成座(2)转动连接，所述第一驱动机构(51)的输出端通过皮带与第一同步轮(34)连接。
4.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述总成座(2)还转动连接有第二同步轮(35)，所述第二同步轮(35)与第二手臂(32)之间连接有用于传动的连接臂，所述第二驱动机构(52)的输出端通过皮带与第二同步轮(35)连接。
5.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述底座(10)内还设有驱动散热板(63)，所述驱动器(61)为驱动器(61)PCB板，各所述驱动器(61)PCB板的底面贴合于散热板(63)。
6.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述连接轴(8)通过十字限位部(9)与底座(10)的内壁连接。
7.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述底座(10)外侧还安装有LCD触摸板(7)，所述LCD触摸板(7)、第一驱动机构(51)、第二驱动机构(52)、第三驱动机构(53)均与驱动器(61)电连接。
8.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述第一手臂(31)与第二手臂(32)连接处、第二手臂(32)与总成座(2)连接处、连接轴(8)远离总成座(2)的一端均设有编码器(11)。
9.根据权利要求1所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述手臂总成(1)的一侧设有用于使安装盘(4)始终保持水平的平行连杆。
10.根据权利要求9所述的一种桌面型工业机器人，其特征在于：所述平行连杆包括第一连接杆(121)、第一连接板(123)、第二连接杆(122)和第二连接板(124)，所述第一连接杆(121)、第一连接板(123)、第二连接杆(122)、第二连接板(124)依次转动连接；所述第一连接杆(121)与总成座(2)转动连接，所述第一连接板(123)与第一手臂(31)转动连接，所述第二连接板(124)与第二手臂(32)转动连接，所述第二连接板(124)还与安装盘(4)固定连接。
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