一種四自由度機器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種機器人，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著人力成本的逐步提高，機器人代替人類作業(yè)成為一種趨勢，目前自動化生產(chǎn) 場景使用的串聯(lián)或者并聯(lián)機器人，作為搬運，焊接，噴涂，裝配等使用，在一些需要提供較大 沖擊力，并且在該作用力方向需要有較高的往復(fù)直線運動速度，還可W使用一些針對特殊 工藝設(shè)計的工具，目前尚沒有合適的機器人可用。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 在下文中給出了關(guān)于本實用新型的簡要概述，W便提供關(guān)于本實用新型的某些方 面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，運個概述并不是關(guān)于本實用新型的窮舉性概述。它并不是意圖 確定本實用新型的關(guān)鍵或重要部分，也不是意圖限定本實用新型的范圍。其目的僅僅是W 簡化的形式給出某些概念，W此作為稍后論述的更詳細(xì)描述的前序。
[0004] 鑒于此，根據(jù)本實用新型的一個方面，提供了一種四自由度機器人，W至少實現(xiàn)具 備一種四自由度機器人空間運動的靈活性，結(jié)構(gòu)緊湊性的優(yōu)點，同時在某一軸運動方向上 又具有較高的運動速度并且還可W提供較高的沖擊力。
[0005] 本實用新型提出的一種四自由度機器人，它具有四個自由度，包括底座、轉(zhuǎn)座、大 臂、小臂、拉桿和搖桿；底座把機器人整體固定在固定式或可移動式平臺上，底座的上端與 轉(zhuǎn)座較接，轉(zhuǎn)座相對于底座可做回轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)座的上端一側(cè)同時與大臂和搖桿較接，大臂的 上端與小臂較接，搖桿的另一端與拉桿的下端較接，拉桿的上端與小臂較接，大臂相對于底 座可做前后運動，小臂相對于底座可做上下俯仰運動；
[0006] 所述小臂包括驅(qū)動電機、小臂支架、移動組件、導(dǎo)向輪、導(dǎo)軌、旋轉(zhuǎn)運動-直線運動 轉(zhuǎn)換機構(gòu)、夾爪氣缸、夾爪和工具座；所述驅(qū)動電機固定在小臂支架上，小臂支架上設(shè)有導(dǎo) 軌，導(dǎo)軌為半圓形長導(dǎo)軌，小臂支架上設(shè)有移動組件，移動組件的兩端與旋轉(zhuǎn)運動-直線運 動轉(zhuǎn)換機構(gòu)聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)運動-直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)與驅(qū)動電機較接，移動組件的下端四個底 角處均設(shè)有導(dǎo)向輪，移動組件通過導(dǎo)向輪在導(dǎo)軌上做往復(fù)直線運動，移動組件的前端固定 有工具座，工具座的前端內(nèi)部為外卿趴口形錐孔結(jié)構(gòu)，工具座上還設(shè)有夾爪，夾爪的后端與 夾爪氣缸的杠桿較接，夾爪氣缸的缸體固定在工具座上。
[0007] 進(jìn)一步地：所述旋轉(zhuǎn)運動-直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)包括鏈條，鏈條為兩條平行布置，鏈 條的前端通過前部鏈輪軸安裝在小臂支架上，鏈條的后端通過后部鏈輪軸安裝在小臂支架 上，后部鏈輪軸上安裝有從動錐齒輪，驅(qū)動電機通過減速器與主動錐齒輪連接，主動錐齒輪 與從動錐齒輪曬合，主動錐齒輪的軸線與從動錐齒輪的軸線垂直。驅(qū)動電機的旋轉(zhuǎn)運動最 終轉(zhuǎn)化為移動組件的直線運動，可W控制驅(qū)動電機的速度和轉(zhuǎn)矩從而控制移動組件的直線 運動速度和在運動方向的沖擊力，在需要沖擊力的時候移動組件高速運動，通過驅(qū)動電機 提供的轉(zhuǎn)矩和移動組件本身的慣性力在運動方向上提供一個需要的沖擊力。
[0008] 進(jìn)一步地：移動組件每個底角處的導(dǎo)向輪分為上下兩部分，上部的導(dǎo)向輪與導(dǎo)軌 的上面貼合，下部的導(dǎo)向輪與小臂支架的下端面貼合。上部的導(dǎo)向輪主要起到導(dǎo)向作用，下 部的導(dǎo)向輪起到平衡扭轉(zhuǎn)力矩的作用。
[0009] 進(jìn)一步地：所述導(dǎo)軌為半圓形長導(dǎo)軌。
[0010] 進(jìn)一步地：所述驅(qū)動電機為伺服電機，由運動控制器與伺服驅(qū)動器控制。具有機器 人的運動學(xué)和動力學(xué)特征，動作靈活，重復(fù)定位精度和運動軌跡精度控制精準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)緊湊， 占地面積小，易于維護(hù)，便于操作。
[0011] 本實用新型所達(dá)到的效果為：
[0012] 本實用新型具有四個自由度，轉(zhuǎn)座相對于底座可做回轉(zhuǎn)運動，大臂相對于底座可 做前后運動，小臂相對于底座可做上下俯仰運動，旋轉(zhuǎn)運動-直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)將驅(qū)動電 機的旋轉(zhuǎn)運動最終轉(zhuǎn)化為移動組件的直線運動，可W控制驅(qū)動電機的速度和轉(zhuǎn)矩從而控制 移動組件的直線運動速度和在運動方向的沖擊力，在需要沖擊力的時候移動組件高速運 動，通過驅(qū)動電機提供的轉(zhuǎn)矩和移動組件本身的慣性力在運動方向上提供一個需要的沖擊 力。實現(xiàn)了機器人空間運動的靈活性，結(jié)構(gòu)緊湊性的優(yōu)點，同時在某一軸運動方向上又具有 較高的運動速度并且還可W提供較高的沖擊力，參見表1。
[0013] 表1 :機器人沖擊力數(shù)據(jù)表
[0014]
[0015]
【附圖說明】
[0016] 圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0017] 圖2是小臂的立體圖；
[001引圖3是小臂局部主剖視圖；
[0019] 圖4是小臂后部鏈條傳動示意圖；
[0020] 圖5是小臂前部鏈條傳動示意圖；
[0021] 圖6是導(dǎo)向輪在移動組件的下端底角處的布置圖。
[0022] 圖中：1底座；2轉(zhuǎn)座；3大臂；4小臂；5拉桿；6搖桿；4-1驅(qū)動電機；4-2小臂支 架；4-3移動組件；4-4導(dǎo)向輪；4-5導(dǎo)軌；4-6旋轉(zhuǎn)運動-直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)；4-7夾爪氣缸； 4-8夾爪；4-9工具座；4-10減速器；4-11主動錐齒輪；4-12從動錐齒輪；4-13后部鏈輪軸； 4-14前部鏈輪軸。
【具體實施方式】
[0023] 在下文中將結(jié)合附圖對本實用新型的示范性實施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起 見，在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何運種實際 實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定，W便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例 如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且運些限制條件可能會隨著實施方式的不 同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費時的，但對得益于 本實用新型公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，運種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。
[0024] 在此，還需要說明的一點是，為了避免因不必要的細(xì)節(jié)而模糊了本實用新型，在附 圖中僅僅示出了與根據(jù)本實用新型的方案密切相關(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了 與本實用新型關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。
[0025] 本實用新型的實施例提供了一種四自由度機器人，它具有四個自由度，包括底座 1、轉(zhuǎn)座2、大臂3、小臂4、拉桿5和搖桿6 ;底座1把機器人整體固定在固定式或可移動式平 臺上，底座1的上端與轉(zhuǎn)座2較接，轉(zhuǎn)座2相對于底座1可做回轉(zhuǎn)運動，轉(zhuǎn)座2的上端一側(cè) 同時與大臂3和搖桿6較接，大臂3的上端與小臂4較接，搖桿6的另一端與拉桿5的下端 較接，拉桿5的上端與小臂4較接，大臂3相對于底座1可做前后運動，小臂4相對于底座 1可做上下俯仰運動；
[0026] 所述小臂4包括驅(qū)動電機4-1，所述驅(qū)動電機4-1固定在小臂支架4-2的后端，小 臂支架4-2上設(shè)有導(dǎo)軌4-5,導(dǎo)軌4-5為兩條平行布置，可W承受更加復(fù)雜的受力情況，小 臂支架4-2上設(shè)有移動組件4-3,移動組件4-3的兩端與旋轉(zhuǎn)運動-直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)4-6 聯(lián)接，旋轉(zhuǎn)運動-直線運動轉(zhuǎn)換機構(gòu)4-6與驅(qū)動電機4-1較接，移動組件4-3的下端四個底 角處均設(shè)有導(dǎo)向輪4-4,移動組件4-3通過導(dǎo)向輪4-4在導(dǎo)軌4-5上做往復(fù)直線運動，移動 組件4-3的前端固定有工具座4-9,工具座4-9的前端內(nèi)部為外卿趴口形錐孔結(jié)構(gòu)，工具座 4-9上還設(shè)有夾爪4-8,夾爪4-8的后端與夾爪氣缸4-7的杠桿較接，夾爪氣缸4-7的缸體 固定在工具座4-9上。
[0027] 另外，根據(jù)一種實現(xiàn)方式，旋轉(zhuǎn)運動-直