CN112549000A - 六轴机器人动平台及其六轴机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种六轴机器人动平台机器六轴机器人，涉及机器人技术领域，该动平台包括主动驱动机构、从动驱动机构以及用于安装主动驱动平台和从动驱动机构的安装平台，从动驱动机构位于安装平台的几何中心，主动驱动机构包括三个，分布于从动驱动机构的四周，各个主动驱动机构均与从动驱动机构齿轮啮合传动，三个主动驱动机构用于实现动平台在X方向、Y方向和Z方向上的旋转运动。本发明由于主动驱动机构的周向分布，机器人正向转动和反向转动，被抓取物体与动平台之间均不会存在互相干涉现象，同时抓手末端的长度也不用增加，位于中部的从动驱动机构受力均匀，提高了抓取精度。

Description

六轴机器人动平台及其六轴机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种六轴机器人动平台及其六轴机器人。

背景技术

目前国内外机器人可以分为串联机器人和并联机器人，其中串联机器人以其控制简单，工作空间大，在工业机器人和机床领域已经得到广泛应用。但是，由于串联机构的结构特征，其不具有良好的刚度，另外对于误差是逐级积累的，由于这些缺陷，一些学者开始尝试新的机器人构型，然后就诞生了并联构型，与串联构型相比，并联机构具有速度快和刚度大等优点，而且其对于误差并不是叠加关系，因此合理的并联构型可以大大提高精度。

并联机构从自由度方面划分可以分为六自由度机构和少于六自由度的机构，六自由度机构主要由静平台和动平台组成，动平台作为机器人的重要组成部分，是机器人实现运动轨迹的直接输出部分，其结构的稳定性与灵活性将直接决定机器人的运动精度以及机器人可以实现的功能，机器人的旋转和翻转传动依靠动平台内部的齿轮啮合传动。

传统机器人的主动轮和从动轮采用偏执方式安装，各个主动轮距离从动轮的距离不同，导致机器人执行反向转动时，被抓取物体与动平台之间存在干涉，由此需要增加抓手末端的长度，保证正向转动和反向转动均不会存在相互干涉，但是该种方式使抓手受力不均匀，降低抓取精度。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种六轴机器人动平台，以解决现有技术中组成机器人动平台的主动轮和从动轮采用偏执方式安装，机器人执行反向转动时，被抓取物体与动平台之间存在干涉，由此需要增加抓手末端的长度，保证正向转动和反向转动均不会存在相互干涉，但是该种方式使抓手受力不均匀，降低抓取精度的技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种含有上述六轴机器人动平台的六轴机器人。

为了实现上述目的之一，本发明提供了一种六轴机器人动平台，包括主动驱动机构、从动驱动机构以及用于安装所述主动驱动平台和所述从动驱动机构的安装平台，其中：

所述从动驱动机构位于所述安装平台的几何中心，所述主动驱动机构包括三个，分布于所述从动驱动机构的四周，各个所述主动驱动机构均与所述从动驱动机构齿轮啮合传动，三个所述主动驱动机构用于实现所述动平台在第一、第二和第三方向的旋转运动。

根据一种优选实施方式，所述主动驱动机构包括第一主动轴、第一主动齿轮、第二主动轴、第二主动齿轮、第三主动轴以及第三主动齿轮，所述第一主动轴、所述第二主动轴和所述第三主动轴平行且纵向贯穿所述安装平台，所述第一主动齿轮安装于所述第一主动轴的末端，所述第二主动齿轮安装于所述第二主动轴的末端，所述第三主动齿轮安装于所述第三主动轴的末端。

根据一种优选实施方式，所述从动驱动机构包括第一从动齿轮、第二从动齿轮和第三从动齿轮，所述第二从动齿轮、所述第一从动齿轮和所述第三从动齿轮中心线重合，且顺次向离开所述安装平台的方向排布，所述第一从动齿轮与所述第一主动齿轮啮合连接，所述第二从动齿轮与所述第二主动齿轮啮合连接，所述第三从动齿轮与所述第三主动齿轮啮合连接。

根据一种优选实施方式，所述从动驱动机构还包括第一竖向轴、空心轴套、第一主动锥齿轮和第一从动锥齿轮，所述第一竖向轴沿着竖直方向顺次穿过所述第二从动齿轮、所述第一从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述第一主动锥齿轮，所述空心轴套套设于所述第一竖向轴上，所述第一从动齿轮和所述第一主动锥齿轮安装于所述空心轴套的两端，所述第一从动齿轮与所述空心轴套旋转驱动连接，所述第一从动锥齿轮横向安装，且与所述第一主动锥齿轮啮合连接。

根据一种优选实施方式，所述从动驱动机构还包括第二主动锥齿轮和第二从动锥齿轮，所述第一竖向轴穿过所述第二主动锥齿轮，所述第二主动锥齿轮位于所述第一主动锥齿轮的下方，所述第二从动锥齿轮横向布置，且与所述第二主动锥齿轮啮合连接。

根据一种优选实施方式，所述从动驱动机构还包括横向轴和第三主动锥齿轮，所述横向轴横向布置，一端位于所述第一竖向轴的底端，且同时穿过所述第二从动锥齿轮、所述第一从动锥齿轮和所述第三主动锥齿轮，所述第二从动锥齿轮和所述第一从动锥齿轮位于所述横向轴的一端，所述第三主动锥齿轮位于所述横向轴的另一端。

根据一种优选实施方式，所述从动驱动机构还包括第二竖向轴和第三从动锥齿轮，所述第二竖向轴位于所述横向轴的另一端，竖向安装，且穿过所述第三从动锥齿轮，所述第三从动锥齿轮与所述第三主动锥齿轮啮合连接。

根据一种优选实施方式，所述从动驱动机构还包括抓取构件，所述抓取构件倾斜式安装于所述第二竖向轴的底端，所述第二竖向轴带动所述抓取构件旋转。

根据一种优选实施方式，所述安装平台为等边三角形，所述安装平台上具有三个安装孔，所述安装孔以所述安装平台的几何中心为中心分布，三个所述主动驱动机构分别对应安装于所述安装孔上。

为了实现上述目的之二，本发明提供了一种六轴机器人，包括上述任一所述的六轴机器人动平台，还包括静平台和动力机构，所述静平台位于所述动平台的上方，所述动力机构安装于所述静平台上，且与位于所述动平台上的所述主动驱动机构驱动连接。

本发明提供的六轴机器人动平台，具有以下技术效果：

(1)该种动平台，同现有技术中的动平台相比，主要包括主动驱动机构、从动驱动机构和用于安装主动驱动机构和从动驱动机构的安装平台，从动驱动机构位于安装平台的几何中心，主动驱动机构包括三个，分布于从动驱动机构的四周，即周向分布，各个主动驱动机构均与从动驱动机构齿轮啮合传动，由于主动驱动机构的分布于从动驱动机构的四周，机器人正向转动和反向转动，被抓取物体与动平台之间均不会存在互相干涉现象，同时抓手末端的长度也不用增加，位于中部的从动驱动机构受力均匀，提高了抓取精度。

(2)本发明的一个主动驱动机构与从动驱动机构配合可控制动平台的X方向转动，另一个主动驱动机构与从动驱动机构配合可控制动平台的Y方向转动，剩余一个主动驱动机构与从动驱动机构配合可控制动平台的Z方向转动，主动驱动机构与从动驱动机构的连接方式为齿轮啮合传动，提高了六轴机器人动平台的使用寿命。

本发明提供的六轴机器人，具有以下技术效果：

该种六轴机器人，同现有技术中的六轴机器人相比，包括动平台、静平台和动力机构，静平台位于动平台的上方，动力机构安装于静平台上，并且与位于动平台上的主动驱动机构驱动连接，即静平台上的动力机构为主动驱动机构提供驱动力，从而实现动平台的转动和翻转。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例的动平台的立体结构示意图；

图2是图1中动平台的俯视图；

图3是图1中动平台的内部结构示意图；

图4是图1中动平台的原理结构图。

其中，图1-图4：

1、主动驱动机构；111、第一主动轴；112、第一主动齿轮；121、第二主动轴；122、第二主动齿轮；131、第三主动轴；132、第三主动齿轮；

2、从动驱动机构；201、第一竖向轴；202、空心轴套；203、横向轴；204、第二竖向轴；205、第二从动齿轮；206、第一从动齿轮；207、第三从动齿轮；208、第一主动锥齿轮；209、第一从动锥齿轮；210、第二主动锥齿轮；211、第二从动锥齿轮；212、第三主动锥齿轮；213、第三从动锥齿轮；

3、安装平台；301、安装孔；302、空心连接柱；4、抓取构件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

正如背景技术所述，现有技术中六轴机器人的主动轮和从动轮采用偏执方式安装，导致机器人执行反向转动时，被抓取物体与动平台之间存在干涉，影响抓取效果，故一般情况下通过增加抓手末端的长度克服该缺陷，以保证正向转动和反向转动均不会存在相互干涉现象，但是该种方式使抓手受力不均匀，降低了抓取精度。

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的说明。

实施例1：

本实施例提供的一种六轴机器人动平台，如图1-图4所示，包括主动驱动机构1、从动驱动机构2以及用于安装主动驱动机构1和从动驱动机构2的安装平台3。

所述主动驱动机构1作为动平台的动力机构，其通过静平台上的动力驱动机构为主动驱动机构1提供动力，以达到为从动驱动机构2的运动提供动力的目的。

所述从动驱动机构2作为动平台的执行机构，通过主动驱动机构1为从动驱动机构2提供动力，从而实现机器人抓手的转动和翻转。

所述安装平台3形状规则，具有几何中心，目的在于安装主动驱动机构1和从动驱动机构2。

具体安装方式为：从动驱动机构2位于安装平台3的几何中心，例如，当安装平台3为三角形，如图1所示，几何中心则为三角形安装平台3的重心，三个主动驱动机构1分布于从动驱动机构2的四周，即三个主动驱动机构1围绕三角形状的安装平台3的重心分布，机器人正向转动和反向转动，被抓取物体与动平台之间均不会存在互相干涉现象，同时抓手末端的长度也不用增加，居中的从动驱动机构2受力均匀，提高了抓取精度。

在本实施例中，为了描述方便，定义第一主动轴111带动抓手旋转的方向为X方向，第二主动轴121带动抓手旋转的方向为Y方向，第三主动轴131带动抓手旋转的方向为Z方向。

为了实现主动驱动机构1对从动驱动机构2的动力驱动，主动驱动机构1与从动驱动机构2的传动方式为齿轮啮合传动，主动驱动机构1包括三个，其中一个主动驱动机构1与从动驱动机构2通过齿轮啮合，用于控制动平台的在X方向上的旋转，另一个主动驱动机构1同样的也与从动驱动机构2通过齿轮啮合，用于控制动平台在Y方向上的旋转，而剩余一个主动驱动机构1则与从动驱动机构2通过齿轮啮合，用于控制动平台在Z轴方向上的旋转，齿轮啮合传动同皮带传动相比，提高了六轴机器人动平台的使用寿命。

所述主动驱动机构1包括第一主动轴111、第一主动齿轮112、第二主动轴121、第二主动齿轮122、第三主动轴131以及第三主动齿轮132，如图3和图4所示，第一主动轴111、第二主动轴121和第三主动轴131平行且纵向贯穿安装平台3，即安装平台3可固定第一主动轴111、第二主动轴121和第三主动轴131，第一主动齿轮112安装于第一主动轴111的末端，第一主动轴111可带动第一主动齿轮112360度旋转，第二主动齿轮122安装于第二主动轴121的末端，第二主动轴121可带动第二主动齿轮122360度旋转，第三主动齿轮132安装于第三主动轴131的末端，第三主动轴131可带动第三主动齿轮132360度旋转。

所述从动驱动机构2包括第一竖向轴201、第一从动齿轮206、第二从动齿轮205和第三从动齿轮207，如图3和图4所示，第二从动齿轮205、第一从动齿轮206和第三从动齿轮207中心线重合，第一竖向轴201从上到下依次穿过第二从动齿轮205、第一从动齿轮206和第三从动齿轮207，第一从动齿轮206与第一主动齿轮112啮合连接，第二从动齿轮205与第二主动齿轮122啮合连接，第三从动齿轮207与第三主动齿轮132啮合连接，。

进一步的，为了实现在X方向上的旋转运动，在第一竖向轴201上，第三从动齿轮207的下方，还具有第一主动锥齿轮208，第一主动锥齿轮208靠近第一竖向轴201的末端，为了实现第一从动齿轮206旋转带动第一主动锥齿轮208旋转，第一竖向轴201的外部还套设有空心轴套202，第一从动齿轮206和第一主动锥齿轮208位于空心轴套202的两端，

运动的具体传递过程为：第一主动齿轮112旋转，带动第一从动齿轮206旋转，联动空心轴套202旋转，实现第一主动锥齿轮208的旋转。水平方向还具有第一从动锥齿轮209，第一从动锥齿轮209横向安装，与第一主动锥齿轮208垂直，且啮合连接，第一主动锥齿轮208旋转带动第一从动锥齿轮209旋转，以实现X方向上的旋转运动。

进一步的，为了实现在Y方向上的旋转运动，从动驱动机构2还包括第二主动锥齿轮210、第二从动锥齿轮211、横向轴203、第三主动锥齿轮212、第二竖向轴204和第三从动锥齿轮213，第一竖向轴201的末端穿过第二主动锥齿轮210，第二主动锥齿轮210位于第一主动锥齿轮208的下方，第二从动锥齿轮211横向布置，且与第二主动锥齿轮210啮合连接，横向轴203横向布置，一端位于第一竖向轴201的底端，并且与第一竖向轴201垂直，同时穿过第二从动锥齿轮211、第一从动锥齿轮209和第三主动锥齿轮212，第二从动锥齿轮211和第一从动锥齿轮209位于横向轴203的一端，第三主动锥齿轮212位于横向轴203的另一端，第二竖向轴204与第三主动锥齿轮212相邻，竖向安装，且穿过第三从动锥齿轮213，第三从动锥齿轮213与第三主动锥齿轮212啮合连接，即实现在第二方向上的旋转转动。

运动的具体传递过程为：第二主动齿轮122旋转，带动第二从动齿轮205旋转，从而使第一竖向轴201转动，继而使第二主动锥齿轮210旋转，第二主动锥齿轮210由于与第二从动锥齿轮211啮合连接，第二从动锥齿轮211随之旋转，通过横向轴203进一步联动第三主动锥齿轮212旋转，第三主动锥齿轮212与第三从动锥齿轮213啮合连接，第三从动锥齿轮213随之转动，联动第二竖向轴204旋转，从而使抓取构件在Y方向上发生旋转。

进一步的，为了实现在Z方向上的旋转运动，第三从动齿轮207也套设于空心轴套202的外部，第三主动齿轮132与第三从动齿轮207啮合连接，以带动第三从动齿轮207在空心轴套202上运动的目的，从而实现在Z方向上的旋转运动。

在本发明一实施例中，从动驱动机构2还包括抓取构件4，抓取构件4倾斜式安装于第二竖向轴204的底端，如图3和图4所示，通过以上在第一方向上、第二方向上以及第三方向上的运动，实现抓取构件4在X方向、Y方向和Z方向上的旋转运动。

具体传动方式为：如图4所示，获得动力的第一主动齿轮112、第二主动齿轮122和第三主动齿轮132，通过齿轮啮合分别将动力传递给第一从动齿轮206、第二从动齿轮205和第三从动齿轮207，第一从动齿轮206通过空心轴套202转动带动第一主动锥齿轮208转动，与第一从动锥齿轮209啮合，第二从动齿轮205通过第一竖向轴201转动带动第二主动锥齿轮210转动，与第二从动锥齿轮211啮合，又通过横向轴203带动第三主动锥齿轮212转动，通过齿轮啮合使第三从动锥齿轮213转动，带动带有30°倾角的抓取构件4旋转。

在本发明一实施例中，安装平台3为等边三角形，安装平台3的三个角同时倒角设置，倒角末端具有空心连接柱302，空心连接柱302对应的为三个，空心连接柱302水平设置，并且与安装平台3位于同一水平面，连接件可穿过空心连接柱302，方便与静平台连接。

如图2所示，安装平台3上还具有三个安装孔301，安装孔301以安装平台3的几何中心为中心分布，具体以三角形安装平台3的重心为几何中心，三个主动驱动机构1分别安装于三个安装孔301上，从而可组装为六轴机器人动平台。

另外，减少一个主动驱动机构1，改变安装平台3下方的具体结构，还可以形成五轴机器人动平台，达到五轴和六轴实现快速切换的目的。

实施例2：

本实施例在实施例1的基础上，提供了一种六轴机器人，包括实施例1中提到的动平台，还包括静平台和动力机构，静平台位于动平台的上方，动力机构安装于静平台上，并且与位于动平台上的主动驱动机构1驱动连接，即静平台上的动力机构为主动驱动机构1提供驱动力，从而实现动平台的转动和翻转。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种六轴机器人动平台，其特征在于，包括主动驱动机构、从动驱动机构以及用于安装所述主动驱动平台和所述从动驱动机构的安装平台，其中：

所述从动驱动机构位于所述安装平台的几何中心，所述主动驱动机构包括三个，分布于所述从动驱动机构的四周，各个所述主动驱动机构均与所述从动驱动机构齿轮啮合传动，三个所述主动驱动机构用于实现所述动平台在第一、第二和第三方向的旋转运动。

2.根据权利要求1所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述主动驱动机构包括第一主动轴、第一主动齿轮、第二主动轴、第二主动齿轮、第三主动轴以及第三主动齿轮，所述第一主动轴、所述第二主动轴和所述第三主动轴平行且纵向贯穿所述安装平台，所述第一主动齿轮安装于所述第一主动轴的末端，所述第二主动齿轮安装于所述第二主动轴的末端，所述第三主动齿轮安装于所述第三主动轴的末端。

3.根据权利要求2所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述从动驱动机构包括第一从动齿轮、第二从动齿轮和第三从动齿轮，所述第二从动齿轮、所述第一从动齿轮和所述第三从动齿轮中心线重合，且顺次向离开所述安装平台的方向排布，所述第一从动齿轮与所述第一主动齿轮啮合连接，所述第二从动齿轮与所述第二主动齿轮啮合连接，所述第三从动齿轮与所述第三主动齿轮啮合连接。

4.根据权利要求3所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述从动驱动机构还包括第一竖向轴、空心轴套、第一主动锥齿轮和第一从动锥齿轮，所述第一竖向轴沿着竖直方向顺次穿过所述第二从动齿轮、所述第一从动齿轮、所述第三从动齿轮和所述第一主动锥齿轮，所述空心轴套套设于所述第一竖向轴上，所述第一从动齿轮和所述第一主动锥齿轮安装于所述空心轴套的两端，所述第一从动齿轮与所述空心轴套旋转驱动连接，所述第一从动锥齿轮横向安装，且与所述第一主动锥齿轮啮合连接。

5.根据权利要求4所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述从动驱动机构还包括第二主动锥齿轮和第二从动锥齿轮，所述第一竖向轴穿过所述第二主动锥齿轮，所述第二主动锥齿轮位于所述第一主动锥齿轮的下方，所述第二从动锥齿轮横向布置，且与所述第二主动锥齿轮啮合连接。

6.根据权利要求5所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述从动驱动机构还包括横向轴和第三主动锥齿轮，所述横向轴横向布置，一端位于所述第一竖向轴的底端，且同时穿过所述第二从动锥齿轮、所述第一从动锥齿轮和所述第三主动锥齿轮，所述第二从动锥齿轮和所述第一从动锥齿轮位于所述横向轴的一端，所述第三主动锥齿轮位于所述横向轴的另一端。

7.根据权利要求6所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述从动驱动机构还包括第二竖向轴和第三从动锥齿轮，所述第二竖向轴位于所述横向轴的另一端，竖向安装，且穿过所述第三从动锥齿轮，所述第三从动锥齿轮与所述第三主动锥齿轮啮合连接。

8.根据权利要求7所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述从动驱动机构还包括抓取构件，所述抓取构件倾斜式安装于所述第二竖向轴的底端，所述第二竖向轴带动所述抓取构件旋转。

9.根据权利要求1-8任一所述的六轴机器人动平台，其特征在于，所述安装平台为等边三角形，所述安装平台上具有三个安装孔，所述安装孔以所述安装平台的几何中心为中心分布，三个所述主动驱动机构分别对应安装于所述安装孔上。

10.一种六轴机器人，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的六轴机器人动平台，还包括静平台和动力机构，所述静平台位于所述动平台的上方，所述动力机构安装于所述静平台上，且与位于所述动平台上的所述主动驱动机构驱动连接。

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