[发明专利]一种新型五自由度机器人机构

说明书

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体地，涉及一种五自由度串联型多功能机器人机构。

背景技术

一般的SCARA机器人具有串接的两杆结构，类似人的手臂，结构轻便，响应快，可以伸进有限空间中作业然后收回，适合于搬动和取放物件。其在x,y方向上具有顺从性，而在Z轴方向具有良好的刚度，适用于平面定位，及在垂直方向进行装配。但在需要调整抓取物姿态的场合，尤其是对末端灵活性要求较高且需要考虑成本时，通常的SCARA机器人难以胜任，因此有必要对其加以改进。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种新型五自由度机器人机构，该机器人有类似SCARA机器人的功能，可根据需要配以不同的末端工具，以完成不同场合的工作，如作搬运、装配或者焊接等，并且具有比SCARA机器人更高的灵巧性。

为实现以上目的，本发明提供一种新型五自由度机器人机构，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；

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、第四旋转关节均可做单轴运动；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。

优选地，所述的线性模组还包括电机以及与之相连的滚珠丝杠，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。

优选地，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。

更优选地，所述的第二同步带轮与第一谐波减速器同轴，所述的连接臂绕第二同步带轮与第一谐波减速器的轴线即第一轴线转动。

优选地，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。

更优选地，所述的第二谐波减速器与第三同步带轮同轴，所述的连接臂绕第二谐波减速器与第三同步带轮的轴线即第二轴线转动。

优选地，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。

更优选地，所述的第四伺服电机的轴线即第三轴线与第二齿轮中心重合，所述的手腕绕第三轴线旋转。

更优选地，所述的第四伺服电机旋转与第二齿轮互不影响。

更优选地，所述的第三伺服电机与第三谐波减速器、第一齿轮同轴。

更优选地，所述的第三伺服电机与第四伺服电机并排设置。