一種可重構(gòu)的垂直關(guān)節(jié)型四軸機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種可重構(gòu)的垂直關(guān)節(jié)型四軸機器人，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近幾年來，隨著國際制造業(yè)自動化發(fā)展潮流的來臨，國內(nèi)工業(yè)制造業(yè)正在快速轉(zhuǎn)型，對于自動化軟件以及硬件設(shè)備的需求都是高居不下，在這個過程中，不可避免的工業(yè)機器人的市場需求正在強勁上漲，工業(yè)機器人應(yīng)用領(lǐng)域正不斷拓寬，種類更加繁多。
[0003]目前，工業(yè)自動化生產(chǎn)線所使用的工業(yè)機器人尺寸多數(shù)比較大，不適合進行窄小空間的作業(yè)，對工業(yè)機器人的選型應(yīng)用就比較嚴格，既要實現(xiàn)高精度的作業(yè)還要提高工業(yè)機器人的可靠性，同時標準的六自由度機器人結(jié)構(gòu)不可重構(gòu)，限定了其應(yīng)用場合和二次開發(fā)。
【實用新型內(nèi)容】
[0004]為了解決上述存在的問題，本實用新型公開了一種可重構(gòu)的垂直關(guān)節(jié)型四軸機器人，具體方案如下:
[0005]一種可重構(gòu)的垂直關(guān)節(jié)型四軸機器人，其特征是包括腕部、臂部、肩部和腰部，所述腕部、臂部、肩部和腰部依次順序連接，所述腕部和臂部之間為擺動連接，所述臂部和肩部之間為旋轉(zhuǎn)連接，所述肩部和腰部之間為擺動連接。
[0006]所述臂部表面設(shè)置有臂部殼體，
[0007]所述臂部殼體的一端中部向內(nèi)凹陷形成“凹”字形的連接孔，該連接孔中橫向貫穿有一根臂部軸承，所述腕部通過該臂部軸承與臂部連接，所述臂部軸承的一端設(shè)置有同步帶輪，所述臂部殼體內(nèi)還設(shè)置有腕部伺服電機，該腕部伺服電機的一端設(shè)置有同步帶輪，該同步帶輪與臂部軸承端部的同步帶輪通過同步帶連接；
[0008]所述臂部殼體的另一端設(shè)置有向外伸出的連接法蘭，臂部殼體內(nèi)還設(shè)置有臂部伺服電機。
[0009]所述肩部表面設(shè)置有肩部殼體，
[0010]所述肩部殼體的一端設(shè)置有旋轉(zhuǎn)法蘭，所述旋轉(zhuǎn)法蘭與臂部的連接法蘭通過連接件連接固定，所述肩部殼體內(nèi)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，所述旋轉(zhuǎn)法蘭與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)嚙合連接，所述肩部殼體內(nèi)設(shè)置有肩部伺服電機，所述肩部伺服電機連接控制肩部的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，旋轉(zhuǎn)法蘭能夠圍繞肩部的縱向軸線旋轉(zhuǎn)；
[0011]所述肩部殼體的另一端設(shè)置有固定法蘭，所述肩部殼體通過固定法蘭與腰部連接。
[0012]所述腰部表面設(shè)置有腰部殼體，所述腰部殼體的一端設(shè)置固定安裝面，腰部殼體的另一端設(shè)置擺動轉(zhuǎn)座。
[0013]所述擺動轉(zhuǎn)座的一端通過一根橫向設(shè)置在腰部內(nèi)的腰部軸承與腰部連接，所述腰部軸承的一端設(shè)置有同步帶輪，所述腰部殼體內(nèi)設(shè)置有腰部伺服電機，所述腰部伺服電機通過傳動構(gòu)件連接同步帶輪，該同步帶輪與腰部軸承端部的同步帶輪通過同步帶連接，
[0014]所述擺動轉(zhuǎn)座的另一端與肩部的固定法蘭連接。
[0015]所述腰部軸承與擺動轉(zhuǎn)座、臂部軸承與腕部以及肩部殼體與旋轉(zhuǎn)法蘭均為嚙合傳動連接。
[0016]所述腕部、臂部、肩部和腰部內(nèi)均貫穿有電纜，所述電纜與腕部伺服電機、臂部伺服電機、肩部伺服電機和腰部伺服電機連接，所述腰部殼體設(shè)置有電纜快速插座，所述肩部內(nèi)設(shè)置有中空管，所述電纜從中空管中穿過肩部。
[0017]所述腕部、臂部、肩部和腰部均設(shè)置有注油觀察孔，所述注油觀察孔分別連接到腕部、臂部、肩部和腰部內(nèi)對應(yīng)的嚙合傳動部位。
[0018]所述腕部的自由端設(shè)置有法蘭盤。
[0019]本實用新型的工作原理為:
[0020]本實用新型，通過腰部的固定安裝面將本實用新型機器人安裝固定在實際應(yīng)用的機械上；本實用新型機器人的肩部能夠?qū)崿F(xiàn)在腰部的軸向方向360°的角度內(nèi)擺動，臂部能夠?qū)崿F(xiàn)沿著肩部的圓周方向360°旋轉(zhuǎn)，腕部能夠?qū)崿F(xiàn)沿著臂部的軸向方向360°的角度內(nèi)擺動，最終，腕部自由端的位置變化很靈活，大大增強了傳統(tǒng)機器人的活動位置的功能，腕部、臂部、肩部和腰部實現(xiàn)四段軸調(diào)整本實用新型機器人的活動端，能夠?qū)崿F(xiàn)的操作位置更加廣。
[0021 ] 本實用新型在實際使用中，將腰部的固定安裝面固定安裝在發(fā)送命令的機械上，通過將電纜快速插座接通電源，使得本機器人通電，處于待運行狀態(tài)；根據(jù)本實用新型機器人運行執(zhí)行的命令，在腕部自由端的法蘭盤上安裝上相應(yīng)的操作執(zhí)行部件，比如，應(yīng)用本實用新型機器人于焊接領(lǐng)域，尤其適用于船舶分段、煤礦液壓支架等結(jié)構(gòu)件內(nèi)部緊湊空間焊縫的焊接，在腕部自由端的法蘭盤上安裝焊接噴嘴，通過腕部、臂部、肩部和腰部的同步、分段調(diào)節(jié)，焊接噴嘴的位置變化在三維空間內(nèi)更加自由和靈活，能夠?qū)崿F(xiàn)，各個角度和位置的準確定位，能夠根據(jù)焊接工藝需要，實現(xiàn)擺動焊接和變坡度焊縫的焊接；同時本實用新型機器人也能夠應(yīng)用于搬運、抓取，在腕部自由端的法蘭盤上安裝夾持裝置，夾持裝置抓緊物品后，通過腕部、臂部、肩部和腰部設(shè)定物品被轉(zhuǎn)移的路徑。
[0022]本實用新型的有益效果為:
[0023]1.本實用新型腕部安裝執(zhí)行操作的機械部件，通過腕部、臂部、肩部和腰部四段機械軸調(diào)整變化腕部操作端的位置，調(diào)節(jié)更加靈活；
[0024]2.本實用新型機器人的肩部擺動方向和臂部的旋轉(zhuǎn)方向處于不同的截面，屬于空間異面上調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)變化的空間位置更加廣泛；
[0025]3.本實用新型可以根據(jù)實際使用情況拆除腕部或腰部，實現(xiàn)三段機械軸的空間位置調(diào)整，或者拆除腕部、臂部、肩部和腰部中的任何一個或多個，以能夠高效、準確完成工作任務(wù)為目的，應(yīng)用靈活；
[0026]4.本實用新型裝配簡單，嚙合傳動部分的間隙可調(diào)，剛性好，傳動效率高；
[0027]5.本實用新型的電纜從腕部、臂部、肩部和腰部內(nèi)部走線，避免電纜纏繞，同時兼顧了機器人各關(guān)節(jié)運動的靈活性；
[0028]6.本實用新型的腕部、臂部、肩部和腰部均設(shè)置有相對應(yīng)的殼體，保護內(nèi)部各機構(gòu)免受焊接煙塵、飛濺以及油污等的破壞。
【附圖說明】
[0029]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，
[0030]圖2是本實用新型的腕部和臂部的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0031]圖3是本實用新型的肩部的結(jié)構(gòu)示意圖，
[0032]圖4是本實用新型的腰部結(jié)構(gòu)示意圖，
[0033]圖5是本實用新型的腕部和臂部連接處的局部剖視圖，
[0034]圖6是本實用新型實際應(yīng)用的一個實施例結(jié)構(gòu)示意圖(即去除腰部后結(jié)構(gòu)示意圖)，
[0035]附圖標記列表:A1 —腕部，A2—臂部，A3—肩部，A4—腰部，I一臂部殼體，2—連接孔，3—同步帶輪，4一腕部伺服電機，5—同步帶，6—連接法蘭，7—臂部伺服電機，8—肩部殼體，9 一旋轉(zhuǎn)法蘭，10 一固定法蘭，11 一腰部殼體，12 一固定安裝面，13 一擺動轉(zhuǎn)座，14 一腰部伺服電機，15 —電纜，16—中空管，17—電纜快速插座，18—法蘭盤。
【具體實施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】，進一步闡明本實用新型。應(yīng)理解下述【具體實施方式】僅用于說明本實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。需要說明的是，這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0037]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合附圖可見，本可重構(gòu)的垂直關(guān)節(jié)型四軸機器人，包括腕部Al、臂部A2、肩部A3和腰部A4，所述腕部Al、臂部A2、肩部A3和腰部A4依次順序連接，所述腕部Al和臂部A2之間為擺動連接，所述臂部A2和肩部A3之間為旋轉(zhuǎn)連接，所述肩部A3和腰部A4之間為擺動連接。
[0038]圖2是本實用新型的腕部Al和臂部A2的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本實用新型的肩部A3的結(jié)構(gòu)示意圖，結(jié)合這兩幅附圖可見，所述臂部A2表面設(shè)置有臂部殼體1，所述臂部殼體I的一端中部向內(nèi)凹陷形成“凹”字形的連接孔2，該連接孔2中橫向貫穿有一根臂部A2軸承，所述腕部Al通過該臂部A2軸承與臂部A2連接，所述臂部A2軸承的一端設(shè)置有同步帶輪3，所述臂部殼體I內(nèi)還設(shè)置有腕部伺服電機4，該腕部伺服電機4的一端設(shè)置有同步帶輪3，該同步帶輪3與臂部A2軸承端部的同步帶輪3通過同步帶