[發明專利]一種高穩定性磨拋機器人偏置手腕結構

在審

• 申請號: 202110308627.3
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113103249A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 趙立軍;夏毅;葛連正;李瑞峰;劉志恒;王淑英
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J17/02;B25J9/10
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 李恩慶

一種高穩定性磨拋機器人偏置手腕結構，屬于復雜表面工件磨拋設備技術領域。本發明解決了現有的機器人手腕結構末端靈巧性及穩定較差的問題。它包括四軸手腕體、五軸傳動組件、六軸傳動組件、五軸手腕體以及末端輸出法蘭，其中所述四軸手腕體與機器人固接；所述六軸傳動軸、五軸傳動軸由內至外依次同軸轉動安裝在四軸手腕體內，四軸手腕體、五軸傳動軸及六軸傳動軸均為長軸，且每個傳動軸的首端均加工有內花鍵。磨拋機器人的五軸能夠360°自由轉動，能夠大大增加磨拋機器人末端運動的靈活度。傳動軸均為長軸，實現較大的工作空間，保證機器人末端靈巧性。各傳動軸分別通過花鍵軸連接至各自的電機輸出軸上，縮短了傳動鏈，保證各傳動軸的同軸度。

技術領域

本發明涉及一種高穩定性磨拋機器人偏置手腕結構，屬于復雜表面工件磨拋設備技術領域。

背景技術

打磨和拋光加工是對工件復雜表面進行精加工，使其滿足要求的表面精度和粗糙度的工藝過程，是改善零件復雜表面質量的重要工序。手工打磨在以往的磨拋作業占據了很大的比重，但易導致產品不良率上升、一致性不高等質量問題。目前打磨產生環境惡劣如火花、粉塵和噪聲等，一些行業開始嘗試使用傳統6軸串聯磨拋機器人替代人工工作，但由于復雜表面磨拋加工具有作業空間狹小、工件結構復雜、機器人末端靈巧性不足等問題，即使機器人攜帶磨拋執行器難以完成磨拋任務。磨拋機器人通常為6軸設計，1-3軸要求不高，主要是4-6軸的機構設計，為此本專利設計一款帶有腕部偏置的機器人末端關節(4-6軸)，提升機器人復雜表面的操作靈巧度。

由于復雜表面磨拋作業領域的加工特點，常常要求在復雜工件表面及狹小作業空間中進行作業，傳統的工業機器人手腕結構無法滿足使用需求，因此需要一款運動靈活，結構緊湊、慣量小剛度大，運動范圍覆蓋廣，性價比高的磨拋機器人末端三關節，配套使用磨拋機器人，提高磨拋機器人作業靈巧性及適用范圍。

現有技術中的工業機器人手腕結構主要存在如下問題：

1、四軸手腕體較短，使得機器人無法實現較大的工作空間，當面對狹小的磨拋作業空間時，會限制機器人的末端靈巧性；

2、現有的手腕結構中的五軸傳動組件及六軸傳動組件結構較為分散，使得整體手腕結構較為復雜、占用空間較大，并且這種較為分散的六軸傳動組件軸構更適用于現有技術中的較短的四軸手腕體，若是想要增大機器人的工作空間，復雜的手腕結構必然會導致重量偏大，進而會直接導致機器人的末端穩定性及機器人末端響應速度；

3、現有的五軸傳動軸及六軸傳動軸一般通過聯軸器連接至機器人，傳動鏈較長，同樣會導致機器人的末端穩定性較差，并且傳動軸的同軸度也會受到一定影響，進而影響整個手腕結構的作業精度。

發明內容

本發明是為了解決上述技術問題，進而提供了一種高穩定性磨拋機器人偏置手腕結構。

本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案是：

一種高穩定性磨拋機器人偏置手腕結構，它包括四軸手腕體、五軸傳動組件、六軸傳動組件、五軸手腕體以及末端輸出法蘭，其中所述四軸手腕體與機器人固接；

所述五軸傳動組件包括五軸傳動軸、五軸錐齒輪、五軸齒輪軸及五軸減速器，其中，五軸減速器的殼體固裝在四軸手腕體的末端，五軸錐齒輪固裝在五軸傳動軸的末端且與五軸齒輪軸嚙合形成一組錐齒輪傳動組件，五軸減速器通過直齒輪與五軸齒輪軸嚙合實現其周向轉動，所述五軸手腕體固裝在五軸減速器的末端，實現其繞五軸減速器的軸向轉動；

所述六軸傳動組件包括六軸傳動軸、六軸傳動齒輪軸、六軸減速器輸入軸及六軸減速器，其中，六軸傳動軸的末端與六軸傳動齒輪軸的首端之間以及六軸傳動齒輪軸的末端與六軸減速器輸入軸之間對應通過兩組錐齒輪傳動組件嚙合，所述六軸減速器輸入軸轉動穿裝在五軸手腕體內，六軸減速器通過直齒輪傳動組件與六軸減速器輸入軸連接實現其周向轉動，所述末端輸出法蘭固裝在六軸減速器的末端；六軸傳動齒輪軸同軸轉動穿裝在五軸齒輪軸內及五軸減速器內；