一种基于自身重力保持平衡的工业机器人制造技术

本实用新型专利技术提供一种基于自身重力保持平衡的工业机器人，包括基座、机身、大臂、小臂、连杆、臂体一、臂体二、动力装置一和动力装置二；臂体一和臂体二分别与机身两侧连接；大臂一端与臂体一连接，另一端与小臂铰接；连杆一端与臂体二铰接，另一端与小臂铰接；动力装置一包括大臂驱动电机和与大臂驱动电机连接的减速器一，大臂驱动电机的中心轴和减速器一的中心轴相互平行；动力装置二包括小臂驱动电机和与小臂驱动电机连接的减速器二，小臂驱动电机的中心轴和减速器二的中心轴相互平行。本实用新型专利技术采用大臂驱动电机和小臂驱动电机的重量来平衡机器人上部重量，使得工业机器人可具备重力平衡的性能，从而使得该工业机器人适用于较大负荷作业。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业机器人领域。
技术介绍
由于工业机器人的臂杆的重心不通过其转轴的中心，因而会对转轴产生重力力矩，它随机器人臂杆的运动位置不同而发生变化，这种重力力矩的产生不利于机器人的控制，它不仅增大传动载荷与机械磨损，同时还增大对臂杆转动扭矩的需求。在实际设计中，若要增大转动扭矩，要么提高电机的输出扭矩，要么增大减速器的减速比。而在保持电机转速不变时提高其输出扭矩增就意味着电机重量与成本的增大；目前，国内高减速比的减速器主要依赖进口，选用大减速比的减速器减，其成本会随之增大。对于大负载的工业机器人，在实际设计中往往采用重力平衡装置来改善其重力矩不平衡问题。常用的平衡方式有配重式、弹簧式、气缸式等。然而平衡装置的存在体积大、重量重的问题，进一步导致工业机器人出现干涉半径变大等问题。因此，如何解决这个问题，是工业机器人研制过程中的一个重要难题。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种基于自身重力保持平衡的工业机器人，该工业机器人无需采用专门的重力平衡装置就可具备重力平衡的性能，从而使得该工业机器人适用于较大负荷作业。为了达到上述目的，本技术通过下述技术方案予以实现：一种基于自身重力保持平衡的工业机器人，其特征在于：包括基座、与基座可转动连接的机身、大臂、用于连接负载的小臂、连杆、臂体一、臂体二、用于驱动大臂的动力装置一和用于驱动小臂的动力装置二；所述臂体一和臂体二分别与机身两侧连接；所述大臂一端与臂体一连接，另一端与小臂铰接；所述连杆一端与臂体二铰接，另一端与小臂铰接；所述动力装置一设置在臂体一上并与机身一侧连接，实现臂体一与机身可转动连接，动力装置一包括大臂驱动电机和与大臂驱动电机连接的减速器一，大臂驱动电机的中心轴和减速器一的中心轴相互平行；所述动力装置二设置在臂体二上并与机身另一侧连接，实现臂体二与机身可转动连接，动力装置二包括小臂驱动电机和与小臂驱动电机连接的减速器二，小臂驱动电机的中心轴和减速器二的中心轴相互平行。在上述方案中，本技术的大臂驱动电机与减速器一以及小臂驱动电机与减速器二均不是直接安装的，而是错开安装，即大臂驱动电机的中心轴和减速器一的中心轴相互平行，小臂驱动电机的中心轴和减速器二的中心轴相互平行。这种将驱动电机与减速器错开安装的结构，以便可利用这大臂驱动电机和小臂驱动电机的重量来平衡机器人上部的重力力矩。本技术的重力平衡机器人采用电机自重来配重的方式，省去了一般工业机器人上的重力平衡装置，使得该工业机器人无需采用专门的重力平衡装置就可具备重力平衡的性能，从而不仅使得该工业机器人适用于较大负荷作业，而且降低了对驱动电机扭矩和减速器减速比的要求，从而降低了机器人的成本。同时，该结构使得机器人整体结构更紧凑，可进一步降低机器人的成本。具体地说，所述臂体一由相互连通的腔体一和腔体二组成，大臂驱动电机设置在腔体一上，减速器一设置在腔体二内。所述大臂一端与臂体一的腔体二连接。本技术是将机器人的大臂驱动电机布置在大臂的下方，通过大臂驱动电机的重量来平衡大臂上部的重量。本技术还包括设置在腔体一和腔体二内部的传动装置一，大臂驱动电机通过传动装置一与减速器一连接；所述传动装置一为齿轮传动装置一或同步带传动装置一。本技术通过设置作为大臂驱动电机与减速器一连接部件的传动装置一，可实现大臂驱动电机的中心轴与减速器一的中心轴相互平行，从而达到两者错开一定距离安装的效果，以便利用大臂驱动电机的重量来平衡机器人上部的重力力矩。所述减速机二设置在臂体二内部，小臂驱动电机设置在臂体二上。同样，本技术是将机器人的小臂驱动电机布置在机器人下部，可以起到平衡机器人上部重量的作用。本技术还包括设置在臂体二内部的传动装置二；小臂驱动电机通过传动装置二与减速器二连接；所述传动装置二为齿轮传动装置二或同步带传动装置二。本技术通过设置作为小臂驱动电机与减速器二连接部件的传动装置二，可实现小臂驱动电机的中心轴与减速器二的中心轴相互平行，从而达到两者错开一定距离安装的效果，以便利用小臂驱动电机的重量来平衡机器人上部的重力力矩。所述减速器一的中心轴与减速器二的中心轴在同一水平线上，两者中心轴作为臂体一和臂体二与机身转动连接的旋转轴。本技术同一水平线的减速器一的中心轴与减速器二的中心轴可作为臂体一和臂体二与机身转动的旋转轴，大臂驱动电机的中心轴与减速器一的中心轴平行设置，小臂驱动电机的中心轴与减速器二的中心轴平行设置，这样可以利用两个电机重量对旋转轴产生的力矩来平衡负载对旋转轴产生的力矩，从而达到本技术机器人采用电机自重来配重的效果。所述小臂与大臂和连杆的铰接处分别为铰接点一和铰接点二；所述连杆与臂体二的铰接处为铰接点三；所述铰接点一与铰接点二的连线、大臂的轴线、连杆的轴线和铰接点三与旋转轴的中心的连线连接形成平行四连杆结构。本技术通过平行四连杆结构，将小臂驱动电机转移到臂体二之上，减轻了小臂重力载荷，降低了其对旋转扭矩的需求，因而可选用输出扭矩较小的电机，或者选用减速比较小的减速器，以降低机器人的成本。所述小臂的末端设置有与小臂末端连接的第4轴关节和与第4轴关节连接的第5轴关节；所述第4轴关节和第5轴关节均可绕其中心轴线旋转。本技术的机器人可通过第4轴关节和第5轴关节完成码垛和物资搬运等作业。与现有技术相比，本技术具有如下优点与有益效果：1、本技术的基于自身重力保持平衡的工业机器人通过平行四连杆结构，将小臂驱动电机转移到连杆之上，减轻了小臂重力载荷，降低了其对旋转扭矩的需求，因而可选用输出扭矩较小的电机，或者选用减速比较小的减速器，以降低电机的成本。2、本技术的基于自身重力保持平衡的工业机器人采用大臂驱动电机和小臂驱动电机的重量来平衡机器人上部重量，省去了一般工业机器人上的重力平衡装置，使得该工业机器人无需采用专门的重力平衡装置就可具备重力平衡的性能，从而不仅使得该工业机器人适用于较大负荷作业，而且降低了对驱动电机扭矩和减速器减速比的要求，从而降低了机器人的成本。同时，该结构使得机器人整体结构更紧凑，可进一步降低机器人的成本。附图说明图1是本技术基于自身重力保持平衡的工业机器人的示意图；图2是本技术基于自身重力保持平衡的工业机器人的侧面示意图；其中，1为基座、2为机身、3为臂体一、4为小臂驱动电机、5为臂体二、6为铰接点三、7为减速器二、8为连杆、9为铰接点二、10为铰接点一、11为小臂、12为第4轴关节、13为第5轴关节、14为大臂、15为减速器一、16为旋转轴、17为大臂驱动电机、18为传动装置一、19为传动装置二。具体实施方式下面结合附图与具体实施方式对本技术作进一步详细的描述。实施例如图1和图2所示，本技术的基于自身重力保持平衡的工业机器人包括基座1、与基座1可转动连接的机身2、大臂14、用于连接负载的小臂11、连杆8、臂体一3、臂体二5、用于驱动大臂14的动力装置一和用于驱动小臂11的动力装置二，其中，臂体一3和臂体二5分别与机身2两侧连接，大臂14一端与臂体一3连接，另一端与小臂11铰接，连杆8一端与臂体二5铰接，另一端与小臂11铰接。本技术的动力装置一设置在臂体一3内并与机身2一侧连接，实现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于自身重力保持平衡的工业机器人，其特征在于：包括基座、与基座可转动连接的机身、大臂、用于连接负载的小臂、连杆、臂体一、臂体二、用于驱动大臂的动力装置一和用于驱动小臂的动力装置二；所述臂体一和臂体二分别与机身两侧连接；所述大臂一端与臂体一连接，另一端与小臂铰接；所述连杆一端与臂体二铰接，另一端与小臂铰接；所述动力装置一设置在臂体一上并与机身一侧连接，实现臂体一与机身可转动连接，动力装置一包括大臂驱动电机和与大臂驱动电机连接的减速器一，大臂驱动电机的中心轴和减速器一的中心轴相互平行；所述动力装置二设置在臂体二上并与机身另一侧连接，实现臂体二与机身可转动连接，动力装置二包括小臂驱动电机和与小臂驱动电机连接的减速器二，小臂驱动电机的中心轴和减速器二的中心轴相互平行。

【技术特征摘要】
1.一种基于自身重力保持平衡的工业机器人，其特征在于：包括基座、与基座可转动连接的机身、大臂、用于连接负载的小臂、连杆、臂体一、臂体二、用于驱动大臂的动力装置一和用于驱动小臂的动力装置二；所述臂体一和臂体二分别与机身两侧连接；所述大臂一端与臂体一连接，另一端与小臂铰接；所述连杆一端与臂体二铰接，另一端与小臂铰接；所述动力装置一设置在臂体一上并与机身一侧连接，实现臂体一与机身可转动连接，动力装置一包括大臂驱动电机和与大臂驱动电机连接的减速器一，大臂驱动电机的中心轴和减速器一的中心轴相互平行；所述动力装置二设置在臂体二上并与机身另一侧连接，实现臂体二与机身可转动连接，动力装置二包括小臂驱动电机和与小臂驱动电机连接的减速器二，小臂驱动电机的中心轴和减速器二的中心轴相互平行。2.根据权利要求1所述的基于自身重力保持平衡的工业机器人，其特征在于：所述臂体一由相互连通的腔体一和腔体二组成，大臂驱动电机设置在腔体一上，减速器一设置在腔体二内。3.根据权利要求2所述的基于自身重力保持平衡的工业机器人，其特征在于：所述大臂一端与臂体一的腔体二连接。4.根据权利要求2所述的基于自身重力保持平衡的工业机器人，其特征在于：还包括设置在腔体一和腔体二内部的传动装置一...

【专利技术属性】
技术研发人员：周艳红，杨万兆，王浩，石碧峰，葛玉文，陈继勇，王波兴，
申请(专利权)人：佛山智能装备技术研究院，佛山智异科技开发有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44