[实用新型]一种基于空心轴传动的三自由度机器人手腕关节机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种三自由度手腕关节运动结构，具体的说是一种基于空心轴传动的三自由度机器人手腕关节机构。

背景技术

随着科学技术的进步，机器人取代人作繁重，枯燥的劳动工作的趋势越来越明显，人们对于机器人的要求已经不仅仅局限于机械手臂位置的精度要高，而且还要求机械手臂能任意的改变末端执行器的姿态，因此，人们研制出了三自由度的手腕关节，在世界坐标系中，能够分别围绕X、Y、Z轴转动。

目前，中国发明专利公开号CN200910309605.8公开的两自由度的机器人手腕，其中第一，二驱动器固定在驱动框架上且二者传动方向相反，第一，二驱动器通过第一，二齿形皮带传动机构与差动机构的第一，二主动半轴连接。此专利虽然能够实现俯仰与偏转两自由度，结构简单，但是此结构体积较大，无法实现第三个自由度，并且重量重，结构不够紧凑，因此造成电机的启动惯性矩较大，会造成电机体积随之变大，因此基于前述现有技术中所存在的缺陷，有必要对机器人手腕关节结构进一步研究和改进。

再如中国专利中公开号CN103878786A公开的三自由度的机器人手腕，此设计属于3-R型手腕结构，虽然能够实现三个自由度，并且在喷涂机器人中得到了应用，但是此机构不能实现俯仰的功能，不适用于其他的一些机器人的运用，例如装配机器人等。

发明内容

本实用新型所要解决的机械臂末端执行器在操作空间中能进行任意姿态变化的问题，以期待机器人在生产生活中能够完成各种各样的操作任务。但是由于机器人手腕关节要实现三个自由度，传动结构复杂，手腕机械本体的重量与体积都比较大，所以本实用新型提供了一种基于空心轴传动的三自由度机器人手腕关节机构，该结构重量相对而言减轻了，结构也更加紧凑，以期望通过此结构来解决上述问题。

本实用新型所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

一种基于空心轴传动的三自由度机器人手腕关节机构，包括手腕基座、第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构和外接法兰，所述第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构按照从左至右的顺序依次安装在手腕基座内，所述第一传动机构具有第一转轴线，所述第二传动机构具有第三转轴线，所述第三传动机构具有第二转轴线，所述第一转轴线、第二转轴线、第三转轴线彼此相互垂直，所述外接法兰安装在第三传动机构上。利用第一传动机构、第二传动机构、第三传动机构彼此之间的相互配合，从而将外接的电机的驱动力进行传递，并最终带动外接法兰执行三自由度的动作，灵活程度高，空间利用率高，占据的空间较小，从而可适用于多种场合，适用面较广。

所述第一传动机构包括第一空心轴、第一实心轴、第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮、第三圆锥齿轮、第四圆锥齿轮和第五圆锥齿轮，所述第一空心轴、第一实心轴的轴线与第一转轴线重合，且第一空心轴、第一实心轴布置在手腕基座的左部内腔中，所述第一空心轴的外侧与手腕基座的左部内腔间通过轴承相连，所述第一空心轴、第一实心轴之间通过轴承相连，所述第一圆锥齿轮、第二圆锥齿轮分别对应安装在第一实心轴的下端、第一空心轴的下端，所述第三圆锥齿轮、第四圆锥齿轮和第五圆锥齿轮分别对应安装在手腕基座的左部上端、第一空心轴的上端、第一实心轴的上端。利用外接的驱动装置驱动第五圆锥齿轮转动，利用第一实心轴的回转以带动第一圆锥齿轮转动，即可将动力传递给第二传动机构；同理，利用外接的驱动装置分别对应驱动第三圆锥齿轮、第四圆锥齿轮转动，即可对应驱动手腕基座、第二圆锥齿轮转动，即可将动力传递给第二传动机构；采用第一空心轴、第一实心轴的配合，极大的缩小了第一传动机构所占据的空间尺寸，结构更加紧凑，质量轻。