[發明專利]一種新型五自由度機器人機構

有效

• 申請號: 201510070429.2
• 申請日: 2015-02-10
• 公開（公告）號: CN104742116B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 付莊;趙言正;閆維新
• 申請（專利權）人: 浙江瑞鵬機器人科技有限公司
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/08;B25J18/00;B25J17/00
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司31236
• 代理人: 徐紅銀,郭國中

1.一種新型五自由度機器人機構，其特征在于，包括基座、線性模組和機械臂，其中：機械臂包括依次連接的大臂、連接臂、小臂和腕部，線性模組包括有線性導軌和沿該線性導軌上下滑動的滑塊，線性導軌與基座固連以實現線性模組與基座的連接，大臂安裝在滑塊上實現機械臂與線性模組的連接；大臂和小臂分別位于連接臂兩端部的上方；

所述的機器人機構包含五個關節，分別為線性模組與機械臂中的大臂之間構成的一個沿豎直軸線方向的移動關節，以及機械臂內部組件即大臂、連接臂、小臂、腕部之間構成的三個繞豎直軸線的旋轉關節和腕部自帶的一個繞水平軸線的旋轉關節，其中：三個繞豎直軸線的旋轉關節分別為大臂與連接臂之間構成的第一旋轉關節、連接臂與小臂之間構成的第二旋轉關節、小臂和腕部之間構成的第三旋轉關節，一個繞水平軸線的旋轉關節為腕部末端自帶的第四旋轉關節；第一旋轉關節、第二旋轉關節、第三旋轉關節、第四旋轉關節均能做單軸運動；第一旋轉關節、第二旋轉關節、第三旋轉關節的旋轉軸線為相互平行的鉛垂線，第四旋轉關節的旋轉軸線為與第一旋轉關節、第二旋轉關節、第三旋轉關節的旋轉軸線垂直的水平線；

所述的線性模組還包括電機以及與之連接的滾珠絲杠，電機驅動滾珠絲杠，將旋轉運動轉化為滑塊沿線性導軌作垂直方向的直線運動；機械臂中的大臂可拆卸地固連在所述線性模組中的滑塊上，從而實現機械臂沿線性模組豎直軸線方向的上下直線移動，即實現所述移動關節的移動；

所述的大臂包括第一伺服電機、第一同步帶輪、第二同步帶輪、第一諧波減速器，其中：第一伺服電機的輸出軸連接第一同步帶輪，第一諧波減速器的輸入軸連接第二同步帶輪、輸出軸與連接臂的一端固連，第一同步帶輪與第二同步帶輪之間通過同步帶連接；第一伺服電機通過第一、第二同步帶輪傳遞動力到第一諧波減速器，經第一諧波減速器減速后，通過第一諧波減速器的輸出軸帶動連接臂相對于大臂轉動，即實現所述第一旋轉關節的轉動；

所述的小臂包括第二諧波減速器、第三同步帶輪、第四同步帶輪、第二伺服電機，其中：第二伺服電機的輸出軸連接第四同步帶輪，第二諧波減速器的輸入軸連接第三同步帶輪、輸出軸連接連接臂的另一端，第三同步帶輪與第四同步帶輪之間通過同步帶連接；第二伺服電機通過第四、第三同步帶輪傳遞動力給第二諧波減速 器，經第二諧波減速器減速后，通過第二諧波減速器的輸出端帶動小臂相對于連接臂轉動，即實現所述第二旋轉關節的轉動；

所述的小臂還包括第三諧波減速器、第三伺服電機、第一齒輪、第四伺服電機、第二齒輪，其中：第三伺服電機的輸出軸連接第三諧波減速器的輸入軸，第三諧波減速器的輸出軸連接第一齒輪，第一、第二齒輪嚙合配合，第二齒輪連接手腕；第三伺服電機經過第三諧波減速器減速，并通過第一、第二齒輪傳遞動力給手腕，從而帶動手腕相對于小臂轉動，即實現所述第三旋轉關節的轉動；

所述的手腕包括第一錐齒輪、第二錐齒輪、第四諧波減速器、末端輸出軸，其中：末端輸出軸安裝于第四諧波減速器的末端，第二錐齒輪固定于第四伺服電機的輸出端，第一錐齒輪、第二錐齒輪嚙合配合；第四伺服電機的輸出端通過第一錐齒輪與第二錐齒輪實現正交傳動給第四諧波減速器，經過第四諧波減速器減速后，驅動末端輸出軸繞其自身軸線即第四軸線轉動，即實現所述第四旋轉關節的轉動。

2.根據權利要求1所述的一種新型五自由度機器人機構，其特征在于，所述的第二同步帶輪與第一諧波減速器同軸，所述的連接臂繞第二同步帶輪與第一諧波減速器的軸線即第一軸線轉動。

3.根據權利要求1所述的一種新型五自由度機器人機構，其特征在于，所述的第二諧波減速器與第三同步帶輪同軸，所述的連接臂繞第二諧波減速器與第三同步帶輪的軸線即第二軸線轉動。

4.根據權利要求1所述的一種新型五自由度機器人機構，其特征在于，所述的第四伺服電機的軸線即第三軸線與第二齒輪中心重合，所述的手腕繞第三軸線旋轉；所述的第四伺服電機旋轉與第二齒輪互不影響；所述的第三伺服電機與第三諧波減速器、第一齒輪同軸；所述的第三伺服電機與第四伺服電機并排設置。

5.根據權利要求1所述的一種新型五自由度機器人機構，其特征在于，所述的第一錐齒輪中心與第四軸線重合，所述的第二錐齒輪中心與第三軸線重合。