CN110340910A - 一种小型静载平衡皮带传动机械臂 - Google Patents

Abstract

一种小型静载平衡皮带传动机械臂，包括底座模块、第一轴驱动组件、第二轴驱动组件、第三轴驱动组件、大臂和小臂，平衡连杆，大臂连杆，小臂连杆以及末端模块，所述第一轴驱动组件设置在底座模块上方并与底座模块相连，所述第二轴驱动组件和第三轴驱动组件设置第一驱动组件上方并分布在两侧，所述第二轴驱动组件与外侧与大臂连接，内侧与静载平衡装置相连，所述第三轴驱动组件与小臂通过连杆连接，所述第二驱动组件与大臂的一端连接，并且大臂的另一端与小臂连接。本发明通过将第二驱动组件内侧与静载平衡装置相连，直接抵消了大臂、小臂以及末端负载的重力折算到第二轴电机上的扭矩，大大减轻了机器人第二驱动组件电机的受力，使机器人运动更加稳定，拓展了机器人的使用寿命。

Description

一种小型静载平衡皮带传动机械臂

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体地，涉及一种小型静载平衡皮带传动机械臂。

背景技术

在人类制造业不断往前推进的过程中，以机械臂为代表的智能制造概念以及产品正在越来越深入的被现代化工厂，以及广大的普通群众所熟知并亲手操作；尤其机械臂在工业自动化场合中已经得到快速广泛的应用，已经成为一个企业智能与现代化的标志。

目前市场上的机械臂，负载重量集中在3kg以上，偶然也有负载在1kg一下的机械臂，更轻的负载意味更小的驱动部件，更小的体积，但是受制于标准零部件的制造困难以及降低制造的成本的考虑，它们会有一下不足：

第一个方面是电机的体积与整个结构的布局方式，对于小型化的机械臂来说，电机所占用机械臂的空间比例会成倍的增加，电机的体积过大以及不合理的布置会降低小型化机械臂的美感，减小机械臂的可达工作空间；

第二个方面是减速机的背隙，在目前平均成本的控制下，所选减速机的背隙会对机器人的末端精度造成较大的影响；

第三个方面是，进一步降低电机体积需要选用更小的电机，更小的电机输出力矩会对机械臂的负载水平有极其重要的影响。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种小型紧凑型静载平衡机械臂，解决了小型化的工业机器臂，由于外形尺寸的限制，选用过小的电机力矩不足时的无法满足负载需求的问题。

技术方案：本发明提供了一种小型紧凑型静载平衡机械臂，包括底座模块、第一轴驱动组件、第二轴驱动组件、第三轴驱动组件、大臂、小臂和末端模块、小臂连杆、三角架、大臂连杆、平衡连杆、大小臂转轴，末端转轴。所述第一轴驱动组件设置在底座模块的上端面上，通过第一轴驱动组件中的一轴第二级大带轮与底座模块固结在一起，所述第二轴驱动组件和第三轴驱动组件设置在第一轴驱动组件上，并设置于第一轴驱动组件的两侧，所述第一轴驱动组件、第二轴驱动组件、第三轴驱动组件互相固结在一起，这种联结方式提高了机械臂的整体性与整体强度与刚度；

进一步的本发明的小型紧凑型静载平衡机械臂，将机械臂的控制板，电机驱动器等电气元件直接放在机器人的底座内，无需额外增加控制柜，大大提高了空间利用率，将第二轴驱动组件和第三轴驱动组件设置在第一驱动组件的上方并分布于第一轴电机的两则，同时使第二轴电机以及第三轴电机交错布置，大大降低了机器人的横向宽度。使机械臂的造型更加美观；

进一步的，上述的小型紧凑型静载平衡机械臂，所述第二轴驱动组件中的第二轴运动输出轴与大臂连接，从而实现第二驱动组件对大臂运动的控制，所述第三轴驱动组件中第三轴运动输出轴与小臂的后端通过大臂连杆连接，所述小臂与大臂通过大小臂转轴铰接在一起，采用这种方式以实现第三轴驱动组件对小臂运动的控制。所述小臂的另一端与末端模块通过末端转轴铰接在一起，所述末端模块与小臂连杆的一端相连，小臂连杆的另一端与三角架一个角端相连，所述三角架一个角端与大小臂转轴相连，三角架的另一个角端与平衡连杆的一端相连，所述平衡连杆的另一端与第二驱动组件中的安装板相连，通过这样的连杆机构实现末端模块姿态的恒定；

进一步的，上述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，所述第一轴驱动组件由一轴第二级传动皮带、一轴第二级传动大带轮、转盘和一轴安装板、一轴电机座、一轴第一级小皮带轮、一轴电机、一轴第一级传动皮带一轴第一级大皮带轮、一轴皮带传动轴、一轴传动轴承座，一轴第二级小皮带轮组成。所述的一轴第二级传动大带轮与转盘的内圈固连在一起，所述转盘的外圈与转盘一轴安装板固结在一起，

所述转盘的内外圈可以实现360°相对转动，所述一轴电机的电机轴与一轴第一级小皮带轮固连在一起，同时与一轴电机座固连在一起，所述一轴电机座与一轴安装板固连在一起，所述一轴第一级大皮带轮通过一轴第一级传动皮带与一轴第一级小皮带轮构成同步带传动，所述一轴第一级大皮带轮与一轴皮带传动轴固结在一起，所述一轴皮带转轴通过轴承座与一轴安装板设置在一起，所述一轴皮带传动轴穿过轴承座并与第二级小皮带轮固连在一起，所述一轴安装板上设有第一安装孔，所述轴承座与一轴安装板(17)固定设置于第一安装孔处，所述一轴第二级小皮带轮通过一轴第二级传动皮带与一轴第二级传动大带轮构成同步带传动，采用两级皮带传动减速，从而实现一轴电机到一轴第二级传动大带轮的扭矩的传递以及一轴第二级传动大皮带轮的360°旋转；

进一步的，上述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于所述的一轴第二级传动皮带、一轴第二级传动大带轮、一轴第二级小皮带轮、转盘位于一轴安装板的下侧，所述的一轴电机座，一轴第一级小皮带，一轴电机，一轴第一级传动皮带一轴第一级大皮带轮置于转盘安装板的上侧，采用这种布置方式提高零件的空间利用率，使结构更加紧凑；

进一步的，上述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，所述第二轴驱动组件包括二轴第二级传动小带轮、二轴第二级传动皮带、二轴传动轴承座、二轴安装板、二轴第一级传动皮带、二轴皮带传动轴、二轴第一级传动大带轮、二轴运动输出轴、二轴第一级传动小带轮、二轴第二级传动大带轮、二轴电机安装板、二轴电机、平衡装置组成。所述二轴电机通过二轴电机安装板与二轴安装板设置在一起，所述二轴安装板设置有第二通孔，所述二轴电机安装板与二轴安装板固定设置于第二通孔处，所述二轴电机与二轴电机安装板固结在一起，所述二轴电机的电机轴与二轴第一级传动小带轮固连在一起，所述二轴第一级传动小带轮通过二轴第一级传动皮带与二轴第一级传动大带轮构成同步带传动，所述二轴第一级大带轮与二轴皮带传动轴固结在一起，所述二轴皮带传动轴通过二轴传动轴承座与二轴安装板设置在一起，所述二轴安装板上设置有第三通孔，所述二轴传动轴承座与二轴安装板固定设置于第三通孔处，所述二轴皮带传动轴穿过二轴传动轴承座与二轴第二级小带轮固结在一起，所述二轴第二级传动小带轮通过二轴第二级传动皮带与二轴第二级传动大带轮构成同步带传动。所述二轴安装板设置有第四安装孔，所述二轴运动输出轴穿过第四安装孔以及二轴第二级传动大带轮的中心孔并与二轴第二级传动大带轮固连到一起，从而实现二轴电机到二轴运动输出轴的扭矩与运动的传递。所述二轴传动输出轴轴端穿过衡装置内弹性储能元件的中心孔并与弹性储能元件的可动端固结在一起，所述平衡装置的弹性储能元件的不可动端与二轴安装板固结在一起，这种连接方式可以将负载、大臂、小臂、及相关连杆等零部件的重力产生的力矩折算到二轴运动输出轴上的那部分转嫁给平衡装置，进一步转嫁给机械臂的机械结构，从而减轻电机的输出扭矩，进而提高电机的寿命，以及稳定性；

进一步的，上述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，所述的二轴第二级传动小带轮、由二轴第二级传动皮带、二轴第二级传动大带轮、平衡装置位于二轴安装板的一侧，所述的第一级传动皮带、二轴第一级传动大带轮、二轴第一级传动小带轮位于二轴安装板的另一侧，采用这种布置方式有利提升零部件的空间利用率，使结构更加紧凑；

进一步的，上述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，第三轴驱动组件包括第三轴电机、三轴电机安装板、三轴安装板、三轴第一级传动小带轮、三轴第一级传动皮带、三轴第一级传动大带轮、三轴皮带传动转轴、三轴运动输出轴、三轴第二级传动大带轮、三轴皮带传动轴承座、三轴第二级传动小带轮、三轴第二级传动皮带。所述包括第三轴电机通过三轴电机安装板与三轴安装板设置在一起，所述三轴安装板设置有第五通孔，所述三轴电机安装板与三轴安装板固定设置于第五通孔处，所述三轴电机与三轴电机安装板固结在一起，所述第三轴电机的电机轴与三轴第一级传动小带轮固结在一起，所述三轴第一级传动小带轮通过三轴第一级传动皮带与三轴第一级传动大带轮构成同步传动，三轴第一级传动大带轮与三轴皮带传动转轴固结在一起，所述三轴安装板上设置有第六通孔，所述三轴传动轴承座与三轴安装板固定设置于第三通孔处，所述三轴皮带传动转轴穿过三轴皮带传动轴承座并与三轴第二级传动小带轮固结在一起，所述三轴皮带传动轴承座与三轴安装板固结在一起，所述三轴第二级传动小带轮通过三轴第二级传动皮带与三轴第二级传动大带轮构成同步传动，所述三轴安装板设置有第七安装孔，所述三轴运动输出轴穿过第七安装孔以及三轴第二级传动大带轮的中心孔并与二轴第二级传动大带轮固连到一起；从而实现三轴电机到三轴运动输出轴的扭矩与运动的传递。

进一步的，上述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，所述第三轴电机、三轴第二级传动大带轮、三轴第二级传动小带轮、三轴第二级传动皮带置于三轴安装板的一侧，三轴第一级传动小带轮、三轴第一级传动皮带、三轴第一级传动大带轮置于三轴安装板的另一侧；采用这种布置方式有利于优化电机的布局，使二轴电机，三轴电机交错布置，电机所占用的空间更小，同时充分利用了零件自身占用的空间满足带传动所需要的运动空间，使整体更加美观，紧凑；

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：本发明所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，结构紧凑，制造与使用成本低廉，对轻小型零件的操作具有普适性，并且具有如下优点：

第一个方面，本发明将电机的控制板等电气元件统一放置于底座模块中，不需要额外增加控制柜。

第二个方面，本发明第一驱动组件，第二驱动组件，第三驱动组件的电机采用交错式布局，进一步压缩电机所占用的空间，每个驱动组件上皮带传动分两级，并分置于相应轴安装板的两侧，提高空间的利用率，使结构更加紧凑；

第三个方面，采用平衡装置，使用弹性储能元件来抵消部分零件由于重力而产生的折算到相应运动输出轴上的力矩，减轻了电机的输出力矩，提高电机的使用寿命的同时使机械臂运动更加稳定；

附图说明

图1为本发明所述一种小型静载平衡皮带传动机械臂的结构示意图；

图2为本发明所述一种小型静载平衡皮带传动机械臂的***图。

图3为本发明所述第一轴驱动组件的***图。

图4为本发明所述第二轴驱动组件的***图。

图5为本发明所述第三轴驱动组件的***图。

图中：底座模块1、大臂5、小臂9和末端模块6，小臂连杆7、三角架8、大臂连杆10、平衡连杆11、大小臂转轴12，末端转轴13。第一轴驱动组件2、一轴第二级传动皮带14、一轴第二级传动大带轮15、转盘16和一轴安装板17，一轴电机座18，一轴第一级小皮带轮19，一轴电机20，一轴第一级传动皮带21一轴第一级大皮带轮22，一轴皮带传动轴23，一轴传动轴承座24，一轴第二级小皮带轮25、第二轴驱动组件4、由二轴第二级传动小带轮26、二轴第二级传动皮带27、二轴传动轴承座28、二轴安装板29、二轴第一级传动皮带30、二轴皮带传动轴31、二轴第一级传动大带轮32、二轴运动输出轴33、二轴第一级传动小带轮34、二轴第二级传动大带轮35、二轴电机安装板36、二轴电机37、平衡装置38。三轴驱动组件3包括第三轴电机39、三轴电机安装板40、三轴安装板41、三轴第一级传动小带轮42、三轴第一级传动皮带43、三轴第一级传动大带轮44、三轴皮带传动转轴45、三轴运动输出轴46、三轴第二级传动大带轮47、三轴皮带传动轴承座48、三轴第二级传动小带轮49、三轴第二级传动皮带50。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

如图1、2、3、4、5所示的小型静载平衡皮带传动机械臂，包括底座模块1、第一轴驱动组件2、第二轴驱动组件4、第三轴驱动组件3、大臂5、小臂9和末端模块6，小臂连杆7、三角架8、大臂连杆10、平衡连杆11、大小臂转轴12，末端转轴13。所述第一轴驱动组件2设置在底座模块1的上端面上，通过第一轴驱动组件2中的一轴第二级大带轮15与底座模块1固结在一起，所述第二轴驱动组件4和第三轴驱动组件3设置在第一轴驱动组件2上，并设置于第一轴驱动组件2的两侧，所述第一轴驱动组件2、第二轴驱动组件4、第三轴驱动组件3互相固结在一起，所述第二轴驱动组件4中的第二轴运动输出轴33与大臂5连接，所述第三轴驱动组件3中第三轴运动输出轴46与小臂9的后端通过大臂连杆10连接。所述小臂9与大臂5通过大小臂转轴12铰接在一起，所述小臂9的另一端与末端模块6通过末端转轴13铰接在一起，所述末端模块6与小臂连杆7的一端相连，小臂连杆7的另一端与三角架8一个角端相连，所述三角架8一个角端与大小臂转轴12相连，三角架的另一个角端与平衡连杆11的一端相连，所述平衡连杆11的另一端与第二驱动组件4中的安装板29相连；

本发明实现机器人动作的主要结构为第一轴驱动组件2、第二轴驱动组件4、第三轴驱动3，上述驱动组件为具体结构分别为第一轴驱动组件2包括一轴第二级传动皮带14、一轴第二级传动大带轮15、转盘16和一轴安装板17，一轴电机座18，一轴第一级小皮带轮19，一轴电机20，一轴第一级传动皮带21一轴第一级大皮带轮22，一轴皮带传动轴23，一轴传动轴承座24，一轴第二级小皮带轮25组成。所述的一轴第二级传动大带轮15与转盘16的内圈固连在一起，所述转盘16的外圈与转盘一轴安装板17固结在一起，所述一轴电机20的电机轴与一轴第一级小皮带轮19固连在一起，同时与一轴电机座18固连在一起，所述一轴电机座18与一轴安装板17固连在一起，所述一轴第一级大皮带轮22通过一轴第一级传动皮带21与一轴第一级小皮带轮19构成同步带传动，所述一轴第一级大皮带轮22与一轴皮带传动轴23固结在一起，所述一轴皮带转轴23通过轴承座24与一轴安装板17设置在一起，所述一轴皮带传动轴23穿过轴承座24并与第二级小皮带轮25固连在一起，所述一轴安装板17上设有第一安装孔111，所述轴承座24与一轴安装板17固定设置于第一安装孔111处，所述一轴第二级小皮带轮25通过一轴第二级传动皮带14与一轴第二级传动大带轮15构成同步带传动。第二轴驱动组件3包括二轴第二级传动小带轮26、二轴第二级传动皮带27、二轴传动轴承座28、二轴安装板29、二轴第一级传动皮带30、二轴皮带传动轴31、二轴第一级传动大带轮32、二轴运动输出轴33、二轴第一级传动小带轮34、二轴第二级传动大带轮35、二轴电机安装板36、二轴电机37、平衡装置38组成。所述二轴电机37通过二轴电机安装板36与二轴安装板29设置在一起，所述二轴安装板36设置有第二通孔222，所述二轴电机安装板36与二轴安装板29固定设置于第二通孔222处，所述二轴电机37与二轴电机安装板36固结在一起，所述二轴电机37的电机轴与二轴第一级传动小带轮34固连在一起，所述二轴第一级传动小带轮34通过二轴第一级传动皮带30与二轴第一级传动大带轮32构成同步带传动，所述二轴第一级大带轮32与二轴皮带传动轴31固结在一起，所述二轴皮带传动轴31通过二轴传动轴承座28与二轴安装板29设置在一起，所述二轴安装板29上设置有第三通孔223，所述二轴传动轴承座28与二轴安装板29固定设置于第三通孔223处，所述二轴皮带传动轴31穿过二轴传动轴承座28与二轴第二级小带轮26固结在一起，所述二轴第二级传动小带轮26通过二轴第二级传动皮带27与二轴第二级传动大带轮35构成同步带传动。所述二轴安装板29设置有第四安装孔224，所述二轴运动输出轴33穿过第四安装孔224以及二轴第二级传动大带轮35的中心孔并与二轴第二级传动大带轮35固连到一起，所述二轴传动输出轴33轴端穿过衡装置38内弹性储能元件的中心孔并与弹性储能元件的可动端固结在一起，所述平衡装置38的弹性储能元件的不可动端与二轴安装板29固结在一起。第三轴驱动组件3包括第三轴电机39、三轴电机安装板40、三轴安装板41、三轴第一级传动小带轮42、三轴第一级传动皮带43、三轴第一级传动大带轮44、三轴皮带传动转轴45、三轴运动输出轴46、三轴第二级传动大带轮47、三轴皮带传动轴承座48、三轴第二级传动小带轮49、三轴第二级传动皮带50。所述包括第三轴电机39通过三轴电机安装板40与三轴安装板41设置在一起，所述三轴安装板41设置有第五通孔335，所述三轴电机安装板40与三轴安装板41固定设置于第五通孔335处，所述三轴电机39与三轴电机安装板40固结在一起，所述第三轴电机39的电机轴与三轴第一级传动小带轮42固结在一起，所述三轴第一级传动小带轮42通过三轴第一级传动皮带43与三轴第一级传动大带轮44构成同步传动，三轴第一级传动大带轮44与三轴皮带传动转轴45固结在一起，所述三轴安装板41上设置有第六通孔336，所述三轴传动轴承座48与三轴安装板41固定设置于第三通孔336处，所述三轴皮带传动转轴45穿过三轴皮带传动轴承座48并与三轴第二级传动小带轮49固结在一起，所述三轴皮带传动轴承座48与三轴安装板41固结在一起，所述三轴第二级传动小带轮49通过三轴第二级传动皮带50与三轴第二级传动大带轮47构成同步传动，所述三轴安装板41设置有第七安装孔337，所述三轴运动输出轴46穿过第七安装孔337以及三轴第二级传动大带轮47的中心孔并与二轴第二级传动大带轮47固连到一起；

包括底座模块1、支撑框架2、第一轴驱动组件3、第二轴驱动组件4、第三轴驱动组件5、大臂6和小臂7，所述支撑框架2设置在底座模块1的上端面上，所述第一轴驱动组件3设置在底座模块1内，所述第二轴驱动组件4和第三轴驱动组件5设置在支撑框架2上，所述第二轴驱动组件4与大臂6连接，所述第三轴驱动组件5与小臂7连接，所述支撑框架2的上端部与大臂6的一端连接，并且大臂6的另一端与小臂7连接，所述支撑框架2的截面为U型。其中，支撑框架2包括下底板21、第一侧板22和第二侧板23，所述第一侧板22和第二侧板23的截面为L型，所述第一侧板22和第二侧板23的下端部垂直设置在下底板21上，并且第一侧板22和第二侧板23竖直平行设置，所述下底板21的中间位置设有第一通孔211，所述第一侧板22和第二侧板23的下端部上均设有第二通孔221，所述第一侧板22和第二侧板23的上端部与大臂6连接，所述第二轴驱动组件4设置在第一侧板22上，所述第三轴驱动组件5设置在第二侧板23上。支撑框架2用以支撑大臂6，同时将第二轴驱动组件4和第三轴驱动组件5的元件设置在支撑框架2，形成整体结构紧凑的机器人。此外，底座模块1包括下连接板11、底座模块外壳12、转盘13和转盘连接板14，所述转盘13设置在下连接板11上，所述转盘连接板14设置在底座模块外壳12和转盘13之间，所述下底板21的下端面设置在底座模块外壳12的上端面上。设置的机座1位于支撑框架2的正下方，因此此四轴机器人大大缩短了横向的宽度，在与其他机器设备配合使用时，安装过程只需占用较小的面积，不会与其他设备干涉，提高了机器人的应用场合。

本发明实现机器人动作的主要结构为第一轴驱动组件3、第二轴驱动组件4和第三轴驱动组件5，上述驱动组件为具体结构分别为，第一轴驱动组件3包括第一轴电机31和第一轴减速机32，所述第一轴电机31和第一轴减速机32竖直设置在底座模块外壳12内，所述第一轴电机31的输出轴与第一轴减速机32连接，所述第一轴减速机32与转盘13连接。第二轴驱动组件4包括第二轴电机41、第二轴减速机42、第二轴主动轮43、第二轴皮带44和第二轴从动轮45，所述第二轴电机41与第二轴减速机42连接，所述第二轴电机41和第二轴减速机42设置在第一侧板22和第二侧板23之间，所述第二轴减速机42通过电机转接板8设置在第一侧板22上，所述电机转接板8固定设置在第一侧板22上，并且电机转接板8罩设在第二通孔221处，所述第二轴减速机42穿过第二通孔221固定在电机转接板8上，所述第二轴主动轮43、第二轴皮带44和第二轴从动轮45设置在第一侧板22远离第二侧板23的外侧，所述第二轴主动轮43与第二轴减速机42连接，所述第二轴皮带44套设在第二轴主动轮43和第二轴从动轮45上，并且第二轴主动轮43可带动第二轴从动轮45转动，所述第二轴从动轮45与大臂6连接，所述第二轴从动轮45设置在第一侧板22的上端部。第三轴驱动组件5包括第三轴电机51、第三轴减速机52、第三轴主动轮53、第三轴皮带54、第三轴从动轮55和第三轴连杆56，所述第三轴电机51与第三轴减速机52连接，所述第三轴电机51和第三轴减速机52设置在第一侧板22和第二侧板23之间，并且第三轴电机51和第三轴减速机52位于第二轴电机41和第二轴减速机42的正下方，所述第三轴减速机52通过电机转接板8设置在第二侧板23上，所述电机转接板8固定设置在第二侧板23上，并且电机转接板8罩设在第二通孔221处，所述第三轴减速机52穿过第二通孔221固定在电机转接板8上，所述第三轴主动轮53、第三轴皮带54和第三轴从动轮55设置在第二侧板23远离第一侧板22的外侧，所述第三轴主动轮53与第三轴减速机52连接，所述第三轴皮带54套设在第三轴主动轮53和第三轴从动轮55上，并且第三轴主动轮53可带动第三轴从动轮55转动，所述第三轴从动轮55与第三轴连杆56连接，并且第三轴连杆56设置在第一侧板22和第二侧板23之间，所述第三轴从动轮55设置在第二侧板23的上端部。上述第二轴电机41、第三轴电机51和第一轴电机31按照由上至下的顺序设置，所述第二轴电机41和第三轴电机51反向竖直并列设置在第一侧板22和第二侧板23之间。通过交错设置的第二轴电机41和第三轴电机51，使得机器人结构更加紧凑，降低了整体机器人的外形尺寸。

本发明为四轴机器人，在小臂的末端设有取物结构(图中省略没有示出)，需要保持末端的水平，具体结构为，第一侧板22和第二侧板23上设有第一水平支撑杆9，所述第一水平支撑杆9的两端部设置在第一侧板22和第二侧板23上，所述第一水平支撑杆9上设有后连杆91，所述后连杆91的下端部铰接有连杆支架92，所述连杆支架92上铰接有前连杆93，所述小臂7上设有第二水平支撑杆94，所述连杆支架92套设在第二水平支撑杆94上，所述第二水平支撑杆94的两端部设置在小臂7上。

另外，大臂6包括大臂侧板一61和大臂侧板二62，所述小臂7包括小臂侧板一71和小臂侧板二72，所述大臂侧板一61和大臂侧板二62、小臂侧板一71和小臂侧板二72、第一侧板22和第二侧板23、第二轴主动轮43和第三轴主动轮53、第二轴皮带44和第三轴皮带54、第二轴从动轮45和第三轴从动轮55均以底座模块1为中心左右对称设置。通过对称的结构设置，保证了整体机器人结构稳定，同时外形美观，结构清晰明了，便于维修和检查。

为了保持第一侧板22和第二侧板23的稳定性，在第一侧板22和第二侧板23的上端部设有固定连接板10。

本发明的立式倒装紧凑型小型四轴机器人的具体工作原理为：

第一轴电机31和第一轴减速机32驱动底座模块1转动，实现四轴机器人的360°转动；第二轴电机41和第二轴减速机42驱动第二轴主动轮43转动，第二轴主动轮43通过第二轴皮带44带动第二轴从动轮45转动，从而带动与第二轴从动轮45连接的大臂6旋转；第三轴电机51和第三轴减速机52驱动第三轴主动轮53转动，第三轴主动轮53通过第三轴皮带54带动第三轴从动轮55转动，第三轴从动轮55带动第三轴连杆56转动，从而带动与第三轴连杆56连接的小臂7旋转。

本发明机器人使用过程中，第一轴驱动组件3、第二轴驱动组件4和第三轴驱动组件5单独工作，互不干涉，保证了机器人稳定可靠的完成各种动作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于：包括底座模块(1)、第一轴驱动组件(2)、第二轴驱动组件(4)、第三轴驱动组件(3)、大臂(5)、小臂(9)和末端模块(6)，小臂连杆(7)、三角架(8)、大臂连杆(10)、平衡连杆(11)、大小臂转轴(12)，末端转轴(13)。所述第一轴驱动组件(2)设置在底座模块(1)的上端面上，通过第一轴驱动组件(2)中的一轴第二级大带轮(15)与底座模块(1)固结在一起，所述第二轴驱动组件(4)和第三轴驱动组件(3)设置在第一轴驱动组件(2)上，并设置于第一轴驱动组件(2)的两侧，所述第一轴驱动组件(2)、第二轴驱动组件(4)、第三轴驱动组件(3)互相固结在一起。

2.根据权利要求1所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于：所述第二轴驱动组件(4)中的第二轴运动输出轴(33)与大臂(5)连接，所述第三轴驱动组件(3)中第三轴运动输出轴(46)与小臂(9)的后端通过大臂连杆(10)连接。所述小臂(9)与大臂(5)通过大小臂转轴(12)铰接在一起，所述小臂(9)的另一端与末端模块(6)通过末端转轴(13)铰接在一起，所述末端模块(6)与小臂连杆(7)的一端相连，小臂连杆(7)的另一端与三角架(8)一个角端相连，所述三角架(8)一个角端与大小臂转轴(12)相连，三角架的另一个角端与平衡连杆(11)的一端相连，所述平衡连杆(11)的另一端与第二驱动组件(4)中的安装板(29)相连。

3.根据权利要求1所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于：所述第一轴驱动组件(2)由一轴第二级传动皮带(14)、一轴第二级传动大带轮(15)、转盘(16)和一轴安装板(17)，一轴电机座(18)，一轴第一级小皮带轮(19)，一轴电机(20)，一轴第一级传动皮带(21)一轴第一级大皮带轮(22)，一轴皮带传动轴(23)，一轴传动轴承座24，一轴第二级小皮带轮(25)组成。所述的一轴第二级传动大带轮(15)与转盘(16)的内圈固连在一起，所述转盘(16)的外圈与转盘一轴安装板(17)固结在一起，所述一轴电机(20)的电机轴与一轴第一级小皮带轮(19)固连在一起，同时与一轴电机座(18)固连在一起，所述一轴电机座(18)与一轴安装板(17)固连在一起，所述一轴第一级大皮带轮(22)通过一轴第一级传动皮带(21)与一轴第一级小皮带轮(19)构成同步带传动，所述一轴第一级大皮带轮(22)与一轴皮带传动轴(23)固结在一起，所述一轴皮带转轴(23)通过轴承座(24)与一轴安装板(17)设置在一起，所述一轴皮带传动轴(23)穿过轴承座(24)并与第二级小皮带轮(25)固连在一起，所述一轴安装板(17)上设有第一安装孔(111)，所述轴承座(24)与一轴安装板(17)固定设置于第一安装孔(111)处，所述一轴第二级小皮带轮(25)通过一轴第二级传动皮带(14)与一轴第二级传动大带轮(15)构成同步带传动。

4.根据权利要求3所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于所述的一轴第二级传动皮带(14)、一轴第二级传动大带轮(15)、一轴第二级小皮带轮(25)、转盘(16)位于一轴安装板(17)的下侧，所述的一轴电机座(18)，一轴第一级小皮带轮(19)，一轴电机(20)，一轴第一级传动皮带(21)一轴第一级大皮带轮(22)置于转盘安装板的上侧。

5.根据权利要求1所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于：所述第二轴驱动组件(3)由二轴第二级传动小带轮(26)、二轴第二级传动皮带(27)、二轴传动轴承座(28)、二轴安装板(29)、二轴第一级传动皮带(30)、二轴皮带传动轴(31)、二轴第一级传动大带轮(32)、二轴运动输出轴(33)、二轴第一级传动小带轮(34)、二轴第二级传动大带轮(35)、二轴电机安装板(36)、二轴电机(37)、平衡装置(38)组成。所述二轴电机(37)通过二轴电机安装板(36)与二轴安装板(29)设置在一起，所述二轴安装板(36)设置有第二通孔(222)，所述二轴电机安装板(36)与二轴安装板(29)固定设置于第二通孔(222)处，所述二轴电机(37)与二轴电机安装板(36)固结在一起，所述二轴电机(37)的电机轴与二轴第一级传动小带轮(34)固连在一起，所述二轴第一级传动小带轮(34)通过二轴第一级传动皮带(30)与二轴第一级传动大带轮(32)构成同步带传动，所述二轴第一级大带轮(32)与二轴皮带传动轴(31)固结在一起，所述二轴皮带传动轴(31)通过二轴传动轴承座(28)与二轴安装板(29)设置在一起，所述二轴安装板(29)上设置有第三通孔(223)，所述二轴传动轴承座(28)与二轴安装板(29)固定设置于第三通孔(223)处，所述二轴皮带传动轴(31)穿过二轴传动轴承座(28)与二轴第二级小带轮(26)固结在一起，所述二轴第二级传动小带轮(26)通过二轴第二级传动皮带(27)与二轴第二级传动大带轮(35)构成同步带传动。所述二轴安装板(29)设置有第四安装孔(224)，所述二轴运动输出轴(33)穿过第四安装孔(224)以及二轴第二级传动大带轮(35)的中心孔并与二轴第二级传动大带轮(35)固连到一起，所述二轴传动输出轴(33)轴端穿过衡装置(38)内弹性储能元件的中心孔并与弹性储能元件的可动端固结在一起，所述平衡装置(38)的弹性储能元件的不可动端与二轴安装板(29)固结在一起。

6.根据权利要求书5所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于所述的二轴第二级传动小带轮(26)、由二轴第二级传动皮带(27)、二轴第二级传动大带轮(35)、平衡装置(38)位于二轴安装板(29)的一侧，所述的第一级传动皮带(30)、二轴第一级传动大带轮(32)、二轴第一级传动小带轮(34)位于二轴安装板(29)的另一侧。

7.根据权利要求1所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于：所述第三轴驱动组件(3)包括第三轴电机(39)、三轴电机安装板(40)、三轴安装板(41)、三轴第一级传动小带轮(42)、三轴第一级传动皮带(43)、三轴第一级传动大带轮(44)、三轴皮带传动转轴(45)、三轴运动输出轴(46)、三轴第二级传动大带轮(47)、三轴皮带传动轴承座(48)、三轴第二级传动小带轮(49)、三轴第二级传动皮带(50)。所述包括第三轴电机(39)通过三轴电机安装板(40)与三轴安装板(41)设置在一起，所述三轴安装板(41)设置有第5通孔(335)，所述三轴电机安装板(40)与三轴安装板(41)固定设置于第五通孔(335)处，所述三轴电机(39)与三轴电机安装板(40)固结在一起，所述第三轴电机(39)的电机轴与三轴第一级传动小带轮(42)固结在一起，所述三轴第一级传动小带轮(42)通过三轴第一级传动皮带(43)与三轴第一级传动大带轮(44)构成同步传动，三轴第一级传动大带轮(44)与三轴皮带传动转轴(45)固结在一起，所述三轴安装板(41)上设置有第六通孔(336)，所述三轴传动轴承座(48)与三轴安装板(41)固定设置于第三通孔(336)处，所述三轴皮带传动转轴(45)穿过三轴皮带传动轴承座(48)并与三轴第二级传动小带轮(49)固结在一起，所述三轴皮带传动轴承座(48)与三轴安装板(41)固结在一起，所述三轴第二级传动小带轮(49)通过三轴第二级传动皮带(50)与三轴第二级传动大带轮(47)构成同步传动，所述三轴安装板(41)设置有第七安装孔(337)，所述三轴运动输出轴(46)穿过第七安装孔(337)以及三轴第二级传动大带轮(47)的中心孔并与二轴第二级传动大带轮(47)固连到一起。

8.根据权利要求7所述的一种小型静载平衡皮带传动机械臂，其特征在于所述第三轴电机(39)、三轴第二级传动大带轮(47)、三轴第二级传动小带轮(49)、三轴第二级传动皮带(50)置于三轴安装板(41)的一侧，三轴第一级传动小带轮(42)、三轴第一级传动皮带(43)、三轴第一级传动大带轮(44)置于三轴安装板(41)的另一侧。