一种新型五自由度机器人机构

摘要

本发明提供了一种新型的五自由度机器人机构，包含一个基座、一个线性模组和一条机械臂，线性模组固连于基座上，线性模组包含电机、滚珠丝杠、导轨和滑块；机械臂安装在滑块上，机械臂可沿着竖直放置的导轨作上下运动；机械臂包含四个旋转关节，前三个关节轴线平行，最末关节轴线与前三个关节轴线垂直。本发明在SCARA机器人结构的基础上，对其关节排列进行了改进，增加了一个自由度，使得机器人更具灵活性。可根据需要装配不同末端工具，用于重量不大的物体的搬运、定位和装配，或进行焊接工作等，适用性强，且结构简单可靠。

主权项

一种新型五自由度机器人机构，其特征在于，包括基座、线性模组和机械臂，其中：机械臂包括依次连接的大臂、连接臂、小臂和腕部，线性模组包括有线性导轨和沿该线性导轨上下滑动的滑块，线性导轨与基座固连以实现线性模组与基座的连接，大臂安装在滑块上实现机械臂与线性模组的连接；大臂和小臂分别位于连接臂两端部的上方；所述的机器人机构包含五个关节，分别为线性模组与机械臂中的大臂之间构成的一个沿竖直轴线方向的移动关节，以及机械臂内部组件即大臂、连接臂、小臂、腕部之间构成的三个绕竖直轴线的旋转关节和腕部自带的一个绕水平轴线的旋转关节，其中：三个绕竖直轴线的旋转关节分别为大臂与连接臂之间构成的第一旋转关节、连接臂与小臂之间构成的第二旋转关节、小臂和腕部之间构成的第三旋转关节，一个绕水平轴线的旋转关节为腕部末端自带的第四旋转关节；第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节、第四旋转关节均能做单轴运动；第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节的旋转轴线为相互平行的铅垂线，第四旋转关节的旋转轴线为与第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节的旋转轴线垂直的水平线；所述的线性模组还包括电机以及与之连接的滚珠丝杠，电机驱动滚珠丝杠，将旋转运动转化为滑块沿线性导轨作垂直方向的直线运动；机械臂中的大臂可拆卸地固连在所述线性模组中的滑块上，从而实现机械臂沿线性模组竖直轴线方向的上下直线移动，即实现所述移动关节的移动；所述的大臂包括第一伺服电机、第一同步带轮、第二同步带轮、第一谐波减速器，其中：第一伺服电机的输出轴连接第一同步带轮，第一谐波减速器的输入轴连接第二同步带轮、输出轴与连接臂的一端固连，第一同步带轮与第二同步带轮之间通过同步带连接；第一伺服电机通过第一、第二同步带轮传递动力到第一谐波减速器，经第一谐波减速器减速后，通过第一谐波减速器的输出轴带动连接臂相对于大臂转动，即实现所述第一旋转关节的转动；所述的小臂包括第二谐波减速器、第三同步带轮、第四同步带轮、第二伺服电机，其中：第二伺服电机的输出轴连接第四同步带轮，第二谐波减速器的输入轴连接第三同步带轮、输出轴连接连接臂的另一端，第三同步带轮与第四同步带轮之间通过同步带连接；第二伺服电机通过第四、第三同步带轮传递动力给第二谐波减速器，经第二谐波减速器减速后，通过第二谐波减速器的输出端带动小臂相对于连接臂转动，即实现所述第二旋转关节的转动；所述的小臂还包括第三谐波减速器、第三伺服电机、第一齿轮、第四伺服电机、第二齿轮，其中：第三伺服电机的输出轴连接第三谐波减速器的输入轴，第三谐波减速器的输出轴连接第一齿轮，第一、第二齿轮啮合配合，第二齿轮连接手腕；第三伺服电机经过第三谐波减速器减速，并通过第一、第二齿轮传递动力给手腕，从而带动手腕相对于小臂转动，即实现所述第三旋转关节的转动；所述的手腕包括第一锥齿轮、第二锥齿轮、第四谐波减速器、末端输出轴，其中：末端输出轴安装于第四谐波减速器的末端，第二锥齿轮固定于第四伺服电机的输出端，第一锥齿轮、第二锥齿轮啮合配合；第四伺服电机的输出端通过第一锥齿轮与第二锥齿轮实现正交传动给第四谐波减速器，经过第四谐波减速器减速后，驱动末端输出轴绕其自身轴线即第四轴线转动，即实现所述第四旋转关节的转动。