CN104589340B - 一种六自由度机械手 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种六自由度机械手，包括基座(1)、第一旋转装置(2)、第二旋转装置(3)、第一连接臂(4)、第三旋转装置(5)、第四旋转装置(6)、第二连接臂(7)、第五旋转装置(8)、第六旋转装置(9)，第一旋转装置(2)安装于基座(1)，第二旋转装置(3)安装于第一旋转装置(2)，第一连接臂(4)的一端安装于第二旋转装置(3)，第三旋转装置(5)安装于第一连接臂(4)的另一端，第四旋转装置(6)安装于第三旋转装置(5)，第二连接臂(7)的一端安装于第四旋转装置(6)，第五旋转装置(8)安装于第二连接臂(7)的另一端，第六旋转装置(9)安装于第五旋转装置(8)。本发明结构简单，加工容易，制造成本低，整体重量轻，抗弯和抗扭性能好，运动灵活，定位精度高。

Description

一种六自由度机械手

技术领域

本发明涉及工业机械手技术领域，特别涉及一种六自由度机械手。

背景技术

工业制造加工企业广泛采用工业机器人是今年来的发展趋势，工业机器人的应用不仅可以提高产品的产量和品质，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高生产率的有着重要的意义。工业机器人关键技术在于两个方面，机械结构和控制***。一款优秀的工业机器人应当具备稳定、轻便、精准的机械结构和具有充分柔性控制、开放性的模块化、故障自诊断与安全维护的控制***。现有技术中的工业机器人存在以下缺点：机器结构设计比较复杂，连接臂组件采用CNC精加工而成，标准化难以形成，制作成本比较高。

发明内容

针对上述现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，加工容易，制造成本低，整体重量轻，抗弯和抗扭性能好，运动灵活，定位精度高的六自由度机械手。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种六自由度机械手，包括基座、第一旋转装置、第二旋转装置、第一连接臂、第三旋转装置、第四旋转装置、第二连接臂、第五旋转装置、第六旋转装置，所述第一旋转装置安装于所述基座，所述第二旋转装置安装于所述第一旋转装置，所述第一连接臂的一端安装于所述第二旋转装置，所述第三旋转装置安装于所述第一连接臂的另一端，所述第四旋转装置安装于所述第三旋转装置，所述第二连接臂的一端安装于所述第四旋转装置，所述第五旋转装置安装于所述第二连接臂的另一端，所述第六旋转装置安装于所述第五旋转装置，所述第一旋转装置驱动所述第二旋转装置旋转，所述第二旋转装置通过第一连接臂驱动所述第三旋转装置旋转，所述第三旋转装置驱动所述第四旋转装置旋转，所述第四旋转装置通过所述第二连接臂驱动所述第五旋转装置旋转，所述第五旋转装置驱动所述第六旋转装置旋转;所述基座包括底板、座筒，所述座筒安装于所述底板上;所述第一旋转装置包括第一伺服电机、第一伺服电机安装座、第一减速器，所述第一伺服电机设有第一伺服电机输出轴，所述第一伺服电机安装座安装于所述座筒上，所述第一伺服电机安装于所述第一伺服电机安装座下，所述第一减速器安装于所述第一伺服电机安装座中并与所述第一伺服电机输出轴连接;所述第二旋转装置包括第二伺服电机、第二伺服电机安装座、第二减速器、第一连接臂安装座，所述第二伺服电机设有第二伺服电机输出轴，所述第二伺服电机安装座安装于所述第一减速器上，所述第二伺服电机安装于所述第二伺服电机安装座内侧，所述第二减速器安装于所述第二伺服电机安装座外侧并与所述第二伺服电机输出轴连接，所述第一连接臂安装座安装于所述第二减速器上，所述第一连接臂的一端安装于所述第一连接臂安装座。

本发明的进一步改进为，所述第三旋转装置包括第三伺服电机、第三伺服电机安装座、第三减速器，所述第三伺服电机设有第三伺服电机输出轴，所述第三伺服电机安装座安装于所述第一连接臂的另一端，所述第三伺服电机安装于所述第三伺服电机安装座内侧，所述第三减速器安装于所述第三伺服电机安装座外侧并与所述第三伺服电机输出轴连接。

本发明的进一步改进为，所述第四旋转装置包括第四伺服电机、第四伺服电机安装座、第四减速器、第二连接臂安装座，所述第四伺服电机设有第四伺服电机输出轴，所述第四伺服电机安装座的一外侧安装于所述第三减速器上，所述第四伺服电机安装于所述第四伺服电机安装座一内侧，所述第四减速器安装于所述第四伺服电机安装座的另一外侧并与所述第四伺服电机输出轴连接，所述第二连接臂的一端通过第二连接臂安装座安装于所述第四减速器上。

本发明的进一步改进为，所述第五旋转装置包括第五伺服电机、第五伺服电机安装座、第五减速器、第五减速器安装座，所述第五伺服电机设有第五伺服电机输出轴，所述第五伺服电机安装座安装于所述第二连接臂的另一端，所述第五伺服电机安装于所述第五伺服电机安装座内侧，所述第五减速器安装于所述第五减速器安装座内侧并与所述第五伺服电机输出轴连接。

本发明的进一步改进为，所述第六旋转装置包括第六伺服电机、第六伺服电机安装座、第六减速器、第六减速器安装座、第三连接臂，所述第六伺服电机设有第六伺服电机输出轴，所述第六伺服电机安装座安装于所述第三连接臂的一端，所述第三连接臂的另一端固定安装于所述第五减速器安装座外侧，所述第六伺服电机安装于所述第六伺服电机安装座下，所述第六减速器安装于所述第六伺服电机安装座上并与所述第六伺服电机输出轴连接，所述第六减速器安装座安装于所述第六减速器上。

本发明的进一步改进为，所述六自由度机械手还包括焊锡装置和锡线供给装置，所述焊锡装置安装于所述第六减速器安装座上，所述锡线供给装置安装于所述第四伺服电机安装座上，所述锡线供给装置供应锡线给所述焊锡装置进行焊锡加工。

本发明的进一步改进为，所述第一减速器、第二减速器、第三减速器、第四减速器、第五减速器、第六减速器都为谐波减速器。

与现有技术相比，本发明的六轴关节的旋转全部采用伺服电机通过谐波减速器来驱动的。本发明结构简单，加工容易，制造成本低，整体重量轻，抗弯和抗扭性能好，运动灵活，定位精度高。

附图说明

图1是本发明的立体图;

图2是图1的立体展开图;

图3是本发明的焊锡作业示意图。

图中各部件名称如下：

1—基座;

11—底板;

12—座筒;

2—第一旋转装置;

21—第一伺服电机;

22—第一伺服电机安装座;

23—第一减速器;

3—第二旋转装置;

31—第二伺服电机;

32—第二伺服电机安装座;

33—第二减速器;

34—第一连接臂安装座;

4—第一连接臂;

5—第三旋转装置;

51—第三伺服电机;

52—第三伺服电机安装座;

53—第三减速器;

6—第四旋转装置;

61—第四伺服电机;

62—第四伺服电机安装座;

63—第四减速器;

64—第二连接臂安装座;

7—第二连接臂;

8—第五旋转装置;

81—第五伺服电机;

82—第五伺服电机安装座;

83—第五减速器;

84—第五减速器安装座;

9—第六旋转装置;

91—第六伺服电机;

92—第六伺服电机安装座;

93—第六减速器;

94—第六减速器安装座;

95—第三连接臂;

10—焊锡装置;

20—锡线供给装置。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1及图2所示，一种六自由度机械手，包括基座1、第一旋转装置2、第二旋转装置3、第一连接臂4、第三旋转装置5、第四旋转装置6、第二连接臂7、第五旋转装置8、第六旋转装置9，所述第一旋转装置2安装于所述基座1，所述第二旋转装置3安装于所述第一旋转装置2，所述第一连接臂4的一端安装于所述第二旋转装置3，所述第三旋转装置5安装于所述第一连接臂4的另一端，所述第四旋转装置6安装于所述第三旋转装置5，所述第二连接臂7的一端安装于所述第四旋转装置6，所述第五旋转装置8安装于所述第二连接臂7的另一端，所述第六旋转装置9安装于所述第五旋转装置8，所述第一旋转装置2驱动所述第二旋转装置3旋转，所述第二旋转装置3通过第一连接臂4驱动所述第三旋转装置5旋转，所述第三旋转装置5驱动所述第四旋转装置6旋转，所述第四旋转装置6通过所述第二连接臂7驱动所述第五旋转装置8旋转，所述第五旋转装置8驱动所述第六旋转装置9旋转。第一连接臂4、第二连接臂7都采用圆筒状类零件。

具体地，如图1及图2所示，所述基座1包括底板11、座筒12，所述底板11为平板状类零件，所述座筒12为圆筒状类零件，所述座筒12固定安装于所述底板11上。所述第一旋转装置2包括第一伺服电机21、第一伺服电机安装座22、第一减速器23，所述第一伺服电机安装座22为圆盘状类零件，所述第一伺服电机21设有第一伺服电机输出轴，所述第一伺服电机安装座22固定安装于所述座筒12上，所述第一伺服电机21固定安装于所述第一伺服电机安装座22下，所述第一减速器23固定安装于所述第一伺服电机安装座22中并与所述第一伺服电机输出轴固定连接。所述第二旋转装置3包括第二伺服电机31、第二伺服电机安装座32、第二减速器33、第一连接臂安装座34，所述第二伺服电机安装座32、第一连接臂安装座34都为圆桶状类零件，所述第二伺服电机31设有第二伺服电机输出轴，所述第二伺服电机安装座32固定安装于所述第一减速器23上，所述第二伺服电机31固定安装于所述第二伺服电机安装座32内侧，所述第二减速器33固定安装于所述第二伺服电机安装座32外侧并与所述第二伺服电机输出轴固定连接，所述第一连接臂安装座34固定安装于所述第二减速器33上，所述第一连接臂4的一端固定安装于所述第一连接臂安装座34上。所述第三旋转装置5包括第三伺服电机51、第三伺服电机安装座52、第三减速器53，所述第三伺服电机安装座52为圆桶状类零件，所述第三伺服电机51设有第三伺服电机输出轴，所述第三伺服电机安装座52固定安装于所述第一连接臂4的另一端，所述第三伺服电机51固定安装于所述第三伺服电机安装座52内侧，所述第三减速器53固定安装于所述第三伺服电机安装座52外侧并与所述第三伺服电机输出轴固定连接。所述第四旋转装置6包括第四伺服电机61、第四伺服电机安装座62、第四减速器63、第二连接臂安装座64，所述第四伺服电机安装座62为桶状类零件，所述第二连接臂安装座64为圆盘状类零件，所述第四伺服电机61设有第四伺服电机输出轴，所述第四伺服电机安装座62的一外侧固定安装于所述第三减速器53上，所述第四伺服电机61固定安装于所述第四伺服电机安装座62一内侧，所述第四减速器63固定安装于所述第四伺服电机安装座62的另一外侧并与所述第四伺服电机输出轴固定连接，所述第二连接臂7的一端通过第二连接臂安装座64固定安装于所述第四减速器63上。所述第五旋转装置8包括第五伺服电机81、第五伺服电机安装座82、第五减速器83、第五减速器安装座84，所述第五伺服电机安装座82为圆桶状类零件，所述第五减速器安装座84为圆桶状类零件，所述第五伺服电机81设有第五伺服电机输出轴，所述第五伺服电机安装座82固定安装于所述第二连接臂7的另一端，所述第五伺服电机81固定安装于所述第五伺服电机安装座82内侧，所述第五减速器83固定安装于所述第五减速器安装座84内侧并与所述第五伺服电机输出轴固定连接。所述第六旋转装置9包括第六伺服电机91、第六伺服电机安装座92、第六减速器93、第六减速器安装座94、第三连接臂95，所述第六伺服电机安装座92、第六减速器安装座94都为圆盘状类零件，所述第三连接臂95为圆桶状类零件，所述第六伺服电机91设有第六伺服电机输出轴，所述第六伺服电机安装座92固定安装于所述第三连接臂95的一端，所述第三连接臂95的另一端固定安装于所述第五减速器安装座84外侧，所述第六伺服电机91固定安装于所述第六伺服电机安装座92下，所述第六减速器93固定安装于所述第六伺服电机安装座92下并与所述第六伺服电机输出轴固定连接，所述第六减速器安装座94固定安装于所述第六减速器93上。所述第一减速器23、第二减速器33、第三减速器53、第四减速器63、第五减速器83、第六减速器93都为谐波减速器。

本发明可应用多种行业，如工业焊接及工件搬、喷漆、组装等自动化程度高的工位，比较适合中小企业使用。如图3所示，使用本发明进行焊锡作业时，还要设置焊锡装置10和锡线供给装置20，所述焊锡装置10固定安装于所述第六减速器安装座94上，所述锡线供给装置20固定安装于所述第四伺服电机安装座62上，所述锡线供给装置20供应锡线给所述焊锡装置10进行焊锡加工。焊锡装置10和锡线供给装置20不是本发明的发明点，在此不做详细说明。

本发明还包括控制***，所述控制***包括可编程控制器、运动控制模块、伺服+服控制器、示教手编辑盒触摸屏及光电传感器，能有效提高机械手定位精度。所述控制***用于控制所述第一伺服电机21、第二伺服电机31、第三伺服电机51、第四伺服电机61、第五伺服电机81、第六伺服电机91、焊锡装置10和锡线供给装置20的工作。

本发明的工作原理：所述第一伺服电机21工作通过第一减速器23驱动所述第二伺服电机安装座32旋转一固定角度，所述第二伺服电机31工作通过第二减速器33驱动第一连接臂安装座34旋转一固定角度，所述第三伺服电机51工作通过第三减速器53驱动第四伺服电机安装座62旋转一固定角度，所述第四伺服电机61工作通过第四减速器63驱动第二连接臂安装座64旋转一固定角度，所述第五伺服电机81工作通过第五减速器83驱动第五减速器安装座84旋转一固定角度，所述第六伺服电机91工作通过第六减速器93驱动第六减速器安装座94旋转一固定角度，所述锡线供给装置20供应锡线给所述焊锡装置10进行焊锡作业。

本发明与现有技术相比有以下有益效果：

1.成本低：由于本发明的本体、控制***采用比较简单的机械结构实现六轴关节机器的控制，其结构简单，操作简单易懂，完全实现国内生产。

2.整体结构简单、稳定性高，适合高强度的工厂生产作业。采用圆柱形连接件，增加结构零件的抗弯和抗扭系数，可应用多种行业，如工业焊接及工件搬、喷漆、组装等自动化程度高的工位，比较适合中小企业使用。

3.定位精度高：本机械手的控制***采用可编程控制器、运动控制模块、伺服+服控制器、示教手编辑盒触摸屏及光电传感器，其中机械手各轴行程数据及位置信息及反馈至可编程控制器，使控制器对各轴的伺服电机进行控制，电机编码器把数据反馈给控制器，从而可保证机械手的精确定位。

本发明的优点在于，本发明的六轴关节的旋转全部采用伺服电机通过谐波减速器来驱动的。本发明结构简单，加工容易，制造成本低，整体重量轻，抗弯和抗扭性能好，运动灵活，定位精度高。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种六自由度机械手，其特征在于：包括基座(1)、第一旋转装置(2)、第二旋转装置(3)、第一连接臂(4)、第三旋转装置(5)、第四旋转装置(6)、第二连接臂(7)、第五旋转装置(8)、第六旋转装置(9)，所述第一旋转装置(2)安装于所述基座(1)，所述第二旋转装置(3)安装于所述第一旋转装置(2)，所述第一连接臂(4)的一端安装于所述第二旋转装置(3)，所述第三旋转装置(5)安装于所述第一连接臂(4)的另一端，所述第四旋转装置(6)安装于所述第三旋转装置(5)，所述第二连接臂(7)的一端安装于所述第四旋转装置(6)，所述第五旋转装置(8)安装于所述第二连接臂(7)的另一端，所述第六旋转装置(9)安装于所述第五旋转装置(8)，所述第一旋转装置(2)驱动所述第二旋转装置(3)旋转，所述第二旋转装置(3)通过第一连接臂(4)驱动所述第三旋转装置(5)旋转，所述第三旋转装置(5)驱动所述第四旋转装置(6)旋转，所述第四旋转装置(6)通过所述第二连接臂(7)驱动所述第五旋转装置(8)旋转，所述第五旋转装置(8)驱动所述第六旋转装置(9)旋转;所述基座(1)包括底板(11)、座筒(12)，所述座筒(12)安装于所述底板(11)上;所述第一旋转装置(2)包括第一伺服电机(21)、第一伺服电机安装座(22)、第一减速器(23)，所述第一伺服电机(21)设有第一伺服电机输出轴，所述第一伺服电机安装座(22)安装于所述座筒(12)上，所述第一伺服电机(21)安装于所述第一伺服电机安装座(22)下，所述第一减速器(23)安装于所述第一伺服电机安装座(22)中并与所述第一伺服电机输出轴连接;所述第二旋转装置(3)包括第二伺服电机(31)、第二伺服电机安装座(32)、第二减速器(33)、第一连接臂安装座(34)，所述第二伺服电机(31)设有第二伺服电机输出轴，所述第二伺服电机安装座(32)安装于所述第一减速器(23)上，所述第二伺服电机(31)安装于所述第二伺服电机安装座(32)内侧，所述第二减速器(33)安装于所述第二伺服电机安装座(32)外侧并与所述第二伺服电机输出轴连接，所述第一连接臂安装座(34)安装于所述第二减速器(33)上，所述第一连接臂(4)的一端安装于所述第一连接臂安装座(34)。

2.如权利要求1所述的六自由度机械手，其特征在于：所述第三旋转装置(5)包括第三伺服电机(51)、第三伺服电机安装座(52)、第三减速器(53)，所述第三伺服电机(51)设有第三伺服电机输出轴，所述第三伺服电机安装座(52)安装于所述第一连接臂(4)的另一端，所述第三伺服电机(51)安装于所述第三伺服电机安装座(52)内侧，所述第三减速器(53)安装于所述第三伺服电机安装座(52)外侧并与所述第三伺服电机输出轴连接。

3.如权利要求2所述的六自由度机械手，其特征在于：所述第四旋转装置(6)包括第四伺服电机(61)、第四伺服电机安装座(62)、第四减速器(63)、第二连接臂安装座(64)，所述第四伺服电机(61)设有第四伺服电机输出轴，所述第四伺服电机安装座(62)的一外侧安装于所述第三减速器(53)上，所述第四伺服电机(61)安装于所述第四伺服电机安装座(62)一内侧，所述第四减速器(63)安装于所述第四伺服电机安装座(62)的另一外侧并与所述第四伺服电机输出轴连接，所述第二连接臂(7)的一端通过第二连接臂安装座(64)安装于所述第四减速器(63)上。

4.如权利要求3所述的六自由度机械手，其特征在于：所述第五旋转装置(8)包括第五伺服电机(81)、第五伺服电机安装座(82)、第五减速器(83)、第五减速器安装座(84)，所述第五伺服电机(81)设有第五伺服电机输出轴，所述第五伺服电机安装座(82)安装于所述第二连接臂(7)的另一端，所述第五伺服电机(81)安装于所述第五伺服电机安装座(82)内侧，所述第五减速器(83)安装于所述第五减速器安装座(84)内侧并与所述第五伺服电机输出轴连接。

5.如权利要求4所述的六自由度机械手，其特征在于：所述第六旋转装置(9)包括第六伺服电机(91)、第六伺服电机安装座(92)、第六减速器(93)、第六减速器安装座(94)、第三连接臂(95)，所述第六伺服电机(91)设有第六伺服电机输出轴，所述第六伺服电机安装座(92)安装于所述第三连接臂(95)的一端，所述第三连接臂(95)的另一端固定安装于所述第五减速器安装座(84)外侧，所述第六伺服电机(91)安装于所述第六伺服电机安装座(92)下，所述第六减速器(93)安装于所述第六伺服电机安装座(92)上并与所述第六伺服电机输出轴连接，所述第六减速器安装座(94)安装于所述第六减速器(93)上。

6.如权利要求5所述的六自由度机械手，其特征在于：所述六自由度机械手还包括焊锡装置(10)和锡线供给装置(20)，所述焊锡装置(10)安装于所述第六减速器安装座(94)上，所述锡线供给装置(20)安装于所述第四伺服电机安装座(62)上，所述锡线供给装置(20)供应锡线给所述焊锡装置(10)进行焊锡加工。

7.如权利要求5或6所述的六自由度机械手，其特征在于：所述第一减速器(23)、第二减速器(33)、第三减速器(53)、第四减速器(63)、第五减速器(83)、第六减速器(93)都为谐波减速器。