關(guān)節(jié)機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及具有多個機(jī)械臂的關(guān)節(jié)機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]關(guān)節(jié)機(jī)器人，也稱關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是最常見的一種工業(yè)機(jī)器人。近年來，關(guān)節(jié)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)活動中得到越來越廣泛的應(yīng)用，諸多工業(yè)領(lǐng)域中都能看見它的身影，比如，自動裝配、噴漆、搬運、焊接等工作。
[0003]關(guān)節(jié)機(jī)器人具有動作靈活、響應(yīng)迅速的特點。通常，關(guān)節(jié)機(jī)器人包括多個機(jī)械臂，例如大臂、小臂以及手腕等。隨著生產(chǎn)要求越發(fā)提高，如何設(shè)計關(guān)節(jié)機(jī)器人的各機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)，對提高其性能有著不容忽視的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種通過改進(jìn)大臂結(jié)構(gòu)來提高性能的關(guān)節(jié)機(jī)器人。
[0005]本發(fā)明的第一方式提供了一種關(guān)節(jié)機(jī)器人，其包括:基座，所述基座被安裝于基準(zhǔn)面，用于固定安裝所述關(guān)節(jié)機(jī)器人；第一臂，所述第一臂被安裝到所述基座，能夠繞第一軸進(jìn)行第一旋轉(zhuǎn)運動且能夠繞第二軸進(jìn)行第二旋轉(zhuǎn)運動，所述第一軸垂直于所述基準(zhǔn)面，所述第二軸平行于所述基準(zhǔn)面；第二臂，所述第二臂連接至所述第一臂，能夠繞第三軸進(jìn)行第三旋轉(zhuǎn)運動且能夠繞第四軸進(jìn)行第四旋轉(zhuǎn)運動，所述第三軸位于所述第二臂與所述第一臂的連接處且平行于所述基準(zhǔn)面，所述第四軸是所述第二臂的中心軸；第三臂，所述第三臂連接至所述第二臂，并能夠繞第五軸進(jìn)行第五旋轉(zhuǎn)運動，所述第五軸位于所述第三臂與所述第二臂的連接處且平行于所述基準(zhǔn)面；以及平衡裝置，所述平衡裝置與所述第一臂樞軸連結(jié)，使得所述平衡裝置與所述第一臂能夠繞著樞軸進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)；其中，當(dāng)沿所述第二軸的方向觀察時，所述第一臂的右側(cè)邊緣和左側(cè)邊緣中的至少一者呈彎曲狀。
[0006]根據(jù)上述第一方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，由于將大臂的邊緣設(shè)置成彎曲狀，能夠有效地緩解應(yīng)力集中，防止大臂過早出現(xiàn)疲勞損壞。
[0007]根據(jù)上述本發(fā)明第一方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，當(dāng)沿平行于所述基準(zhǔn)面且垂直于所述第二軸的方向觀察時，所述平衡裝置與所述第一臂至少部分重疊。
[0008]由此，能夠?qū)⑵胶庋b置的軸向位置配置關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂，從而使得大臂與平衡裝置被配置得離中心位置更近。能夠使得關(guān)節(jié)機(jī)器人更加緊湊。
[0009]根據(jù)上述第二方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，當(dāng)沿所述第二軸的方向觀察時，所述第一臂的右側(cè)邊緣向靠近所述大臂的中心線的方向彎曲。
[0010]由此，能夠使得大臂在繞第二軸轉(zhuǎn)動時，避免過早地與平衡裝置發(fā)生干涉。從而，能夠增大大臂的旋轉(zhuǎn)范圍。
[0011]根據(jù)第三方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，當(dāng)沿所述第二軸的方向觀察時，所述第一臂的左側(cè)邊緣向遠(yuǎn)離所述大臂的中心線的方向彎曲，所述右側(cè)邊緣的曲率大于所述左側(cè)邊緣的曲率。
[0012]由此，能夠根據(jù)大臂的兩個邊緣的實際情況進(jìn)行區(qū)別設(shè)計，不僅能夠獲得避免應(yīng)力集中的效果，還增大了設(shè)計自由度。
[0013]根據(jù)第四方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，當(dāng)沿所述第二軸的方向觀察時，設(shè)所述第一臂的左側(cè)邊緣的曲率半徑為R1，設(shè)所述第一臂的右側(cè)邊緣的曲率半徑為R2，則Rl、R2滿足如下關(guān)系:R1>2R2。
[0014]根據(jù)第一至第五方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，當(dāng)沿平行于所述基準(zhǔn)面且垂直于所述第二軸的方向觀察時，所述第一臂被設(shè)計成如下形狀:所述第一臂的上端比下端更加遠(yuǎn)離所述基座的中心位置。
[0015]由此，能夠?qū)⑿”叟渲迷诨闹行奈恢蒙戏?，有利于平衡關(guān)節(jié)機(jī)器人的重心，使得關(guān)節(jié)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。此外，通過上述設(shè)計，還能夠進(jìn)一步增大避免應(yīng)力集中的效果O
[0016]根據(jù)上述第一至第六方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，所述第一臂通過鑄造的方式形成，并且所述第一臂的表面被進(jìn)行了噴丸處理。
[0017]由此，能夠通過常規(guī)的技術(shù)手段來獲得符合要求的關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂。
[0018]根據(jù)上述第一至第七方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人，優(yōu)選的是，在所述第一臂的中部形成有加強(qiáng)肋。
[0019]由此，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)大臂的強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0020]圖1是表示本發(fā)明一個實施方式的關(guān)節(jié)機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0021]圖2是表示本發(fā)明一個實施例中的關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂的立體圖；
[0022]圖3是表示本發(fā)明一個實施例中的關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂的側(cè)視圖；
[0023]圖4是表示本發(fā)明一個實施例中的關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂的兩側(cè)邊緣的曲率的示意圖；
[0024]圖5是表示本發(fā)明的關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂從另一方向看到的側(cè)視圖；
[0025]圖6是本發(fā)明另一實施例中的關(guān)節(jié)機(jī)器人的大臂的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]以下，參考附圖，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]圖1示出了本發(fā)明一個實施方式中的關(guān)節(jié)機(jī)器人100。如圖1所示，關(guān)節(jié)機(jī)器人100的外部結(jié)構(gòu)主要包括:基座1、大臂2、小臂3、手腕體4、平衡器5、以及多個馬達(dá)6。
[0028]圖1中，以基準(zhǔn)面PO為參照基準(zhǔn)定義了三維坐標(biāo)系XYZ。其中，XY平面與基準(zhǔn)面PO平行，Z軸垂直于基準(zhǔn)面PO。圖1中所示的關(guān)節(jié)機(jī)器人100處于如下狀態(tài):基座I被固定于基準(zhǔn)面PO ;大臂2與基準(zhǔn)面PO垂直；小臂3及手腕體4與大臂垂直，并平行于基準(zhǔn)面PO。
[0029]這里所稱的“垂直”、“平行”等，并不要求在數(shù)學(xué)方面嚴(yán)格精確，而是允許大致上的公差或誤差。
[0030]下面，對關(guān)節(jié)機(jī)器人100的各個組成部分進(jìn)行具體說明。
[0031]基座I是關(guān)節(jié)機(jī)器人100的底座，用于將機(jī)器人100安裝固定于工作場所。通常情況下，基座I由金屬等堅固的材料制成。制造工藝?yán)缈梢允氰T造等。圖1中的基座I的內(nèi)部是中空的，其中容納有圖中未示出的馬達(dá)等其他部件。基座I的上部與大臂2及平衡器5相連結(jié)?；鵌的底部通過機(jī)械連結(jié)等方式被固定到基準(zhǔn)面PO上。需要說明的是，盡管大多情況下基座I被直接固定于地面(此時地面即為基準(zhǔn)面PO)，但并不限于此，也可以被固定于工作臺等其他平面。例如，當(dāng)需要將關(guān)節(jié)機(jī)器人100倒置進(jìn)行懸掛設(shè)置時，基座I可被固定于天花板等的下表面上。
[0032]大臂2相當(dāng)于關(guān)節(jié)機(jī)器人100的第一臂。大臂2的一端被支承于基座I。大臂2能夠繞垂直于基準(zhǔn)面PO的第一軸Al相對于基座I進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)(即第一旋轉(zhuǎn)運動)。由圖1可以看出，該第一旋轉(zhuǎn)位于XY平面內(nèi)。此外，大臂2還能夠繞平行于基準(zhǔn)面的第二軸A2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動(即第二旋轉(zhuǎn)運動)。如圖1所示，該第二旋轉(zhuǎn)位于XZ平面內(nèi)。大臂2的另一端與小臂3相連。如圖1所示，大臂2與小臂3能夠繞位于二者連接處的旋轉(zhuǎn)軸A3進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)(即第三旋轉(zhuǎn)運動)，第三軸A3與第二軸A2平行，也平行于基準(zhǔn)面PO。
[0033]小臂3相當(dāng)于關(guān)節(jié)機(jī)器人100的第二臂。如圖1所示，小臂3大致呈桿狀。小臂3能夠在馬達(dá)6的驅(qū)動下，繞其中心軸、即第四軸A4進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(即第四旋轉(zhuǎn)運動)。如上所述，小臂3的一端與大臂2相連。此外，小臂3的另一端與手腕體4相連。
[0034]如圖1所示，手腕體4能夠繞位于其與小臂3連接處且平行于基準(zhǔn)面PO的第五軸A5進(jìn)行旋轉(zhuǎn)(即第五旋轉(zhuǎn)運動)。
[0035]除了上述第一至第五旋轉(zhuǎn)運動，本實施例的關(guān)節(jié)機(jī)器人100還包括第六旋轉(zhuǎn)運動。所述第六旋轉(zhuǎn)運動是指與手腕體4的末端相連結(jié)的執(zhí)行部件(圖中未示出)繞其軸心旋轉(zhuǎn)的運動。由此，本實施例的關(guān)節(jié)機(jī)器人100的各個部件的旋轉(zhuǎn)運動合計具有六個旋轉(zhuǎn)軸，因此該關(guān)節(jié)機(jī)器人100也被稱為六軸機(jī)器人。
[0036]為上述第一旋轉(zhuǎn)運動提供動力的馬達(dá)被設(shè)置于基座I的內(nèi)部(圖中未示出)。為上述第二旋轉(zhuǎn)運動提供動力的馬達(dá)被設(shè)置于第二軸A2附近(圖中未示出)。為上述第三旋轉(zhuǎn)運動提供動力的馬達(dá)被設(shè)置于第三軸A3附近(圖中未示出)。為上述第四及第五旋轉(zhuǎn)運動提供動力的馬達(dá)6被設(shè)置于小臂3的一端，其動力通過減速器等動力傳遞裝置向手腕體及小臂傳遞。作為提供上述驅(qū)動力的馬達(dá)，例如可以是電動馬達(dá)。但馬達(dá)的種類不限于此，只要能滿足提供驅(qū)動力的條件即可，除了電動馬達(dá)之外，也可以是液壓馬達(dá)或氣動馬達(dá)等。
[0037]平衡器6(相當(dāng)于本發(fā)明的平衡裝置)被支承在基座I上。平衡器6與大臂2相連。平衡器6能夠與大臂2進(jìn)行相對旋轉(zhuǎn)。圖1所示的狀態(tài)下，平衡器6處于初始位置，不對大臂2施加作用力。隨著大臂2繞第二軸A2進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，平衡器6與大臂2之間的相對距離發(fā)生變化。伴隨著該變化，平衡器6向大臂2施加拉力或推力。通過提供這樣的作用力，有助于大臂2更加容易地返回到平衡位置。即，平衡器2具有協(xié)助大臂2恢復(fù)平衡的功能。
[0038]除上述部分之外，關(guān)節(jié)機(jī)器人100至少還包括:動力傳遞系統(tǒng)、能源供應(yīng)系統(tǒng)、以及動作控制系統(tǒng)。所述動力傳遞系統(tǒng)能夠?qū)⒏鱾€馬達(dá)產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞至各運動部件，例如大臂、小臂、手腕體等。所述能源供