CN206937346U - 机器人末端结构及焊接机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机器人末端结构及焊接机器人。该机器人末端结构，包括相互连接的机器人小臂和机器人手腕；所述机器人小臂包括小臂连接部，并列连接于所述小臂连接部同一侧的第一小臂梁和第二小臂梁，设置于所述第一小臂梁中的手腕摆动驱动机构，以及设置于所述第二小臂梁中的手腕旋转驱动机构；所述机器人手腕包括手腕主体，分别设置于所述手腕主体两侧的手腕摆动臂和手腕动力传递结构，以及与所述手腕动力传递结构连接的手腕动力输出结构；所述手腕摆动臂与所述手腕摆动驱动机构连接，所述手腕动力传递结构与所述手腕旋转驱动机构连接。本实用新型提供的技术方案，可增大末端负载，并提高手腕部的精度和稳定性。

Description

机器人末端结构及焊接机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人自动化设备技术领域，特别涉及一种机器人末端结构及焊接机器人。

背景技术

在传统的工厂里，搬运、焊接等工作基本上是由人工来完成的，具有劳动强度大、耗时较多、枯燥无味、工作环境恶劣、易造成污染等问题。其次，人工操作的工艺一致性较难达到，质量控制不容易，从而会增加企业的成本。因此，在这些领域中，极需要机器人准确快速地对物料进行搬运、安装、焊接、喷涂等操作。

因此，一种六轴机器人应运而生，其能够自由地在三维空间内进行活动，能够准确快速地进行搬运、焊接、喷涂等大量重复性的工作。但是，传统技术中的六轴机器人还存在很多不足，主要存在以下缺点；第六轴电机和第五轴电机均安装于小臂前端，增大了六轴机器人末端的自重，使得机器人末端有效负载能力大大降低，且小臂走线繁杂；手腕部仅有单个第五轴连接部，承载能力有限，机器人末端称重较大的情况下，长期使用后，达不到同轴度要求，精度以及稳定性降低。

实用新型内容

基于此，为解决上述问题，本实用新型提供一种机器人末端结构及焊接机器人，可增大末端负载，并提高手腕部的精度和稳定性。

其技术方案如下：

一种机器人末端结构，包括相互连接的机器人小臂和机器人手腕；

所述机器人小臂包括小臂连接部，并列连接于所述小臂连接部同一侧的第一小臂梁和第二小臂梁，设置于所述第一小臂梁中的手腕摆动驱动机构，以及设置于所述第二小臂梁中的手腕旋转驱动机构；

所述机器人手腕包括手腕主体，分别设置于所述手腕主体两侧的手腕摆动臂和手腕动力传递结构，以及与所述手腕动力传递结构连接的手腕动力输出结构；所述手腕摆动臂与所述手腕摆动驱动机构连接，所述手腕动力传递结构与所述手腕旋转驱动机构连接。

下面对进一步技术方案进行说明：

进一步地，所述手腕摆动驱动机构包括设置于所述第一小臂梁中并靠近所述小臂连接部的第五轴驱动电机，以及设置于所述第一小臂梁上并与所述第五轴驱动电机连接的第五轴电机动力传递机构，所述第五轴电机动力传递机构与所述手腕摆动臂连接。

进一步地，所述第五轴电机动力传递机构包括设置于所述第一小臂梁一端并与所述第五轴驱动电机连接的第一驱动带轮，设置于所述第一小臂梁另一端并与所述手腕摆动臂连接的第一从动带轮，以及连接所述第一驱动带轮和第一从动带轮的第一同步带。

进一步地，所述第五轴电机动力传递机构还包括设置于所述第一小臂梁上的第一带轮输出轴，所述第一带轮输出轴与所述第一从动带轮连接；

所述手腕摆动臂包括与所述手腕主体连接的手腕摆臂连接部，以及与所述手腕摆臂连接部连接的第一减速齿轮机构，所述第一减速齿轮机构与第一带轮输出轴连接。

进一步地，所述手腕旋转驱动机构包括设置于所述第二小臂梁中并靠近所述小臂连接部的第六轴驱动电机，以及设置于所述第二小臂梁上并与所述第六轴驱动电机连接的第六轴电机动力传递机构，所述第六轴电机动力传递机构与所述手腕动力传递结构连接。

进一步地，所述第六轴电机动力传递机构包括设置于所述第二小臂梁一端并与所述第六轴驱动电机连接的第二驱动带轮，设置于所述第二小臂梁另一端并与所述手腕动力传递结构连接的第二从动带轮，以及连接所述第二驱动带轮和第二从动带轮的第二同步带。

进一步地，所述第六轴电机动力传递机构还包括设置于所述第二小臂梁上的第二带轮输出轴，所述第二带轮输出轴与所述第二从动带轮连接；

所述手腕动力传递结构包括设置于所述手腕主体中的手腕动力传递轴，分别设置于所述手腕动力传递轴两端的动力输入齿轮机构和动力输出齿轮机构，所述动力输入齿轮机构与所述第二带轮输出轴连接，所述动力输出齿轮机构与所述手腕动力输出结构连接。

此外，本实用新型还提出一种焊接机器人，包括底座，转动连接于所述底座上的机器人大臂，与所述机器人大臂转动连接的末端摆动臂，以及与所述末端摆动臂转动连接的如上所述机器人末端结构。

进一步地，所述底座包括基座，设置于所述基座上的大臂转动驱动机构，以及与所述大臂旋转驱动机构连接的旋转座，所述机器人大臂连接于所述旋转座上；

所述机器人大臂包括设置于所述旋转座上的大臂摆动驱动机构，以及一端与所述大臂摆动驱动机构连接的大臂主体，所述大臂主体另一端连接于所述末端摆动臂上。

进一步地，所述末端摆动臂包括设置于所述大臂主体另一端的末端结构摆动驱动机构，一端与所述末端结构摆动驱动机构连接的末端摆臂主体，以及连接于所述末端摆臂主体另一端的末端结构旋转驱动机构，所述末端结构旋转驱动机构与所述机器人末端结构连接。

本实用新型具有如下有益效果：机器人末端结构可以扩大第五轴驱动电机、第六轴驱动电机和减速机的适用范围，降低采购成本，内部走线简洁，机器人动作精准，六轴机器人末端有效负载能力大大提高；此外，还使结构的走线更紧规范，扩大动作范围并提高动作精准度，降低制造成本，提高了稳定性。

附图说明

图1是本实用新型实施例所述焊接机器人的前视结构示意图；

图2是本实用新型实施例所述焊接机器人的机器人末端结构的前视结构示意图；

图3是本实用新型实施例所述焊接机器人的机器人末端结构的俯视结构示意图；

图4是是图3中的局部A的局部放大结构示意图。

附图标记说明：

100-底座，110-基座，120-旋转座，130-大臂转动驱动机构，200-机器人大臂，210-大臂主体，220-大臂摆动驱动机构，230-末端结构摆动驱动机构，240-末端摆臂主体，250-末端结构旋转驱动机构，252-第四轴驱动电机，300-机器人小臂，302-小臂连接部，310-第一小臂梁，320-手腕摆动驱动机构，322-第五轴驱动电机，324-第一驱动带轮，326-第一同步带，328-第一从动带轮，329-第一带轮输出轴，330-第二小臂梁，340-手腕旋转驱动机构，342-第六轴驱动电机，344-第二驱动带轮，346-第二同步带，348-第二从动带轮，349-第二带轮输出轴，400-机器人手腕，410-手腕主体，412-手腕动力传递管道，420-手腕动力传递结构，440-手腕摆动臂，450-第一减速齿轮机构，460-手腕动力输出结构。

具体实施方式

下面对本实用新型的实施例进行详细说明：

如图1所示，本实用新型提出一种焊接机器人，包括底座100，转动连接于所述底座100上的机器人大臂200，与所述机器人大臂200转动连接的末端摆动臂，以及与所述末端摆动臂转动连接的机器人末端结构。所述机器人大臂200可绕所述底座100旋转，且所述机器人大臂200还可以在所述底座100一端摆动。此外，所述末端摆动臂可绕所述机器人大臂200一端摆动，而所述机器人末端结构可在所述末端摆动臂旋转，从而使所述焊接机器人可以自由地在三维空间内进行运动，能够准确快速的进行搬运、焊接、喷涂等大量重复性的工作，从而减少了人工的使用，降低了生产的成本。

具体地，所述底座100包括基座110，设置于所述基座110上的大臂转动驱动机构130，以及与所述大臂转动驱动机构130连接的旋转座120，所述机器人大臂200连接于所述旋转座120上。通过所述大臂转动驱动机构130可以驱动所述旋转座120在所述基座110上转动，从而带动设置于所述旋转座120上的机器人大臂200绕着所述基座110旋转。而且，所述大臂转动驱动机构130包括设置于所述基座110上的第一轴驱动电机，以及连接所述第一轴驱动电机和所述旋转座120的第一减速器。通过所述第一轴驱动电机可以驱动所述第一减速器，从而驱动所述旋转座120旋转，从而驱动所述机器人大臂200、末端摆动臂、机器人末端结构绕着所述基座110旋转。

此外，所述机器人大臂200包括设置于所述旋转座120上的大臂摆动驱动机构220，以及一端与所述大臂摆动驱动机构220连接的大臂主体210，所述大臂主体210另一端连接于所述末端摆动臂上。通过所述大臂摆动驱动机构220可以驱动所述大臂主体210在与所述旋转座120连接处摆动，从而带动与所述大臂主体210连接的所述末端摆动臂和第机器人末端结构摆动。而且，所述大臂摆动驱动机构220包括设置于所述旋转座120上的第二轴驱动电机，以及连接所述第二轴驱动电机和所述大臂主体210的第二减速器。通过所述第二轴驱动电机可以驱动所述第二减速器，从而驱动所述大臂主体210摆动，从而驱动所述末端摆动臂和机器人末端结构摆动。

此外，所述末端摆动臂包括设置于所述大臂主体210另一端的末端结构摆动驱动机构230，一端与所述末端结构摆动驱动机构230连接的末端摆臂主体240，以及连接于所述末端摆臂主体240另一端的末端结构旋转驱动机构250，所述末端结构旋转驱动机构250与所述机器人末端结构连接。通过所述末端结构摆动驱动机构230可以驱动所述末端摆臂主体240及机器人末端结构摆动，而通过所述末端结构旋转驱动机构250可以驱动所述机器人末端结构转动。而且，所述末端结构摆动驱动机构230包括设置于所述大臂主体210端部的第三轴驱动电机，以及连接所述第三轴驱动电机和所述末端摆臂主体240的第三减速器。通过所述第三轴驱动电机可以驱动所述第三减速器，从而驱动所述末端摆臂主体240摆动。此外，所述末端结构旋转驱动机构250包括设置于所述末端摆臂主体240端部的第四轴驱动电机252，以及连接所述第四轴驱动电机和所述机器人末端结构的第四减速器。通过所述第四轴驱动电机252可以驱动所述第四减速器，从而驱动所述机器人末端结构旋转。

此外，所述机器人末端结构包括相互连接的机器人小臂300和机器人手腕400，且所述机器人小臂300与所述末端摆臂主体240通过所述末端结构旋转驱动机构250连接。通过所述末端结构旋转驱动机构250可以驱动所述机器人小臂300及机器人手腕400旋转。

而且，如图2至图3所示，所述机器人小臂300包括与所述末端摆臂主体240连接的小臂连接部302，并列连接于所述小臂连接部302同一侧的第一小臂梁310和第二小臂梁330，设置于所述第一小臂梁310中的手腕摆动驱动机构320，以及设置于所述第二小臂梁330中的手腕旋转驱动机构340；所述机器人手腕400包括手腕主体410，分别设置于所述手腕主体410两侧的手腕摆动臂440和手腕动力传递结构420，以及与所述手腕动力传递结构420连接的手腕动力输出结构460；所述手腕摆动臂440与所述手腕摆动驱动机构320连接，所述手腕动力传递结构420与所述手腕旋转驱动机构340连接。通过所述第一小臂梁310中设置的手腕摆动驱动机构320可以驱动所述手腕摆动臂440及所述手腕主体410摆动，从而驱动所述机器人手腕400摆动。通过所述第二小臂梁330中的手腕旋转驱动机构340可以驱动手腕动力传递结构420，从而驱动与所述手腕动力传递结构420连接的手腕动力输出结构460旋转。而且，所述手腕主体410一侧还设置有手腕动力传递管道412，所述手腕动力传递结构420设置于所述手腕动力传递管道412管道中。这样，一方面便于走线，另一方面还不会影响关节转动范围。

这样，可以将所述手腕摆动驱动机构320的动力机构(即驱动电机)和手腕旋转驱动机构340的动力机构(即驱动电机)均安装于所述机器人小臂300后端(与所述末端摆臂主体240连接端)，减小了六轴机器人末端的自重，使得机器人末端有效负载能力大大提高，且简化了所述机器人小臂300走线。此外，通过将所述机器人小臂300设置为双体结构(第一小臂梁310和第二小臂梁330)，如果需要将手腕摆动驱动机构320的动力机构(即电机)和手腕旋转驱动机构340的动力机构(即电机)同时安装于所述机器人小臂300后端时，电机装配不会受小臂空间约束，就可以采用尺寸较大的电机，降低成本，通用程度也比较高。而且，所述第一小臂梁310和第二小臂梁330均设置为中空结构，所述手腕摆动驱动机构320和手腕旋转驱动机构340均设置于中空结构中，这样方便在中空结构内部走线，消除了在小臂外部走线时存在的可靠性隐患，也不会产生线缆裸露在机器人本体外面冗余杂乱、限制部分关节动作范围的问题，还能很好地保护线缆。另外，所述手腕摆动驱动机构320和手腕旋转驱动机构340分别在所述第一小臂梁310和第二小臂梁330走线，不会对所述手腕摆动驱动机构320和手腕旋转驱动机构340的线缆和末端大电流设备之间的信号产生干扰，使数据传输可靠，也不会限制所述手腕摆动驱动机构320和手腕旋转驱动机构340的减速机的适用范围。此外，通过在手腕部两侧设置连接部(手腕动力传递结构420和手腕摆动臂440)，使手腕部更稳固，进一步提高承载能力。即使在机器人末端承重较大的情况下长期使用后，也可以达到同轴度要求，保持其精度以及稳定性。另一方面，也可以简化在机器人末端使用的焊枪或是其他工具的走线。

而且，所述手腕摆动驱动机构320包括设置于所述第一小臂梁310中并靠近所述小臂连接部302的第五轴驱动电机322，以及设置于所述第一小臂梁310上并与所述第五轴驱动电机322连接的第五轴电机动力传递机构，所述第五轴电机动力传递机构与所述手腕摆动臂440连接。通过所述第五轴驱动电机322驱动所述第五轴电机动力传递机构，从而利用所述第五轴电机动力传递机构驱动所述手腕摆动臂440摆动，以实现驱动所述手腕主体410及机器人手腕400摆动。进一步地，所述第五轴电机动力传递机构包括设置于所述第一小臂梁310一端并与所述第五轴驱动电机322连接的第一驱动带轮324，设置于所述第一小臂梁310另一端并与所述手腕摆动臂440连接的第一从动带轮328，以及连接所述第一驱动带轮324和第一从动带轮328的第一同步带326。所述第五轴驱动电机322驱动所述第一驱动带轮324转动，从而利用所述第一同步带326带动所述第一从动带轮328转动，从而带动所述手腕摆动臂440摆动。

而且，如图4所示，所述第五轴电机动力传递机构还包括设置于所述第一小臂梁310上的第一带轮输出轴329，所述第一带轮输出轴329与所述第一从动带轮326连接。而且，所述手腕摆动臂440包括与所述手腕主体410连接的手腕摆臂连接部，以及与所述手腕摆臂连接部连接的第一减速齿轮机构450，所述第一减速齿轮机构450与第一带轮输出轴329连接。所述第一从动带轮328可驱动第一带轮输出轴329转动，从而驱动所述第一减速齿轮机构450运转，从而驱动所述手腕摆动臂440摆动。

此外，所述手腕旋转驱动机构340包括设置于所述第二小臂梁330中并靠近所述小臂连接部的第六轴驱动电机342，以及设置于所述第二小臂梁330上并与所述第六轴驱动电机342连接的第六轴电机动力传递机构，所述第六轴电机动力传递机构与所述手腕动力传递结构420连接。通过所述第六轴驱动电机342驱动所述第六轴电机动力传递机构，从而利用所述第六轴电机动力传递机构驱动所述手腕动力传递结构420转动，从而实现对所述手腕动力输出结构460的旋转和动力传输。进一步地，所述第六轴电机动力传递机构包括设置于所述第二小臂梁330一端并与所述第六轴驱动电机342连接的第二驱动带轮344，设置于所述第二小臂梁330另一端并与所述手腕动力传递结构420连接的第二从动带轮348，以及连接所述第二驱动带轮344和第二从动带轮348的第二同步带346。所述第六轴驱动电机342驱动所述第二驱动带轮344转动，从而利用所述第二同步带346带动所述第二从动带轮348转动，从而驱动所述手腕动力传递结构420转动。

而且，如图4所示，所述第六轴电机动力传递机构还包括设置于所述第二小臂梁330上的第二带轮输出轴349，所述第二带轮输出轴349与所述第二从动带轮348连接。所述手腕动力传递结构420包括设置于所述手腕主体410的手腕动力传递管道412中的手腕动力传递轴422，分别设置于所述手腕动力传递轴422两端的动力输入齿轮机构424和动力输出齿轮机构426，所述动力输入齿轮机构424与所述第二带轮输出轴349连接，所述动力输出齿轮机构426与所述手腕动力输出结构460连接。所述第二从动带轮348可驱动第二带轮输出轴349转动，从而驱动所述手腕动力传递结构420运转。即可以驱动与所述第二带轮输出轴349连接的动力输入齿轮机构424运转，从而带动所述手腕动力传递轴422转动，从而驱动所述动力输出齿轮机构426转动，以实现对所述手腕动力输出结构460的动力输出和旋转。而且，所述动力输入齿轮机构424可设置为锥齿轮传动机构或者蜗轮蜗杆传动机构，可以改变动力传输方向。此外，所述手腕动力输出结构460可以设置为套筒结构，可以直接连接焊枪、喷枪、搬运夹具等结构，以准确快速地对物料进行搬运、安装、焊接、喷涂等操作。此外，所述动力输入齿轮机构424和动力输出齿轮机构426采用齿轮消隙处理工序，提高齿轮传动精度，保证了机器人动作的精准性。

本实用新型提供的机器人末端结构及焊接机器人，可以扩大第五轴驱动电机、第六轴驱动电机和减速机的适用范围，降低采购成本，内部走线简洁，机器人动作精准，六轴机器人末端有效负载能力大大提高；此外，还使结构的走线更紧规范，扩大动作范围并提高动作精准度，降低制造成本，提高了稳定性。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人末端结构，其特征在于，包括相互连接的机器人小臂和机器人手腕；

所述机器人小臂包括小臂连接部，并列连接于所述小臂连接部同一侧的第一小臂梁和第二小臂梁，设置于所述第一小臂梁中的手腕摆动驱动机构，以及设置于所述第二小臂梁中的手腕旋转驱动机构；

所述机器人手腕包括手腕主体，分别设置于所述手腕主体两侧的手腕摆动臂和手腕动力传递结构，以及与所述手腕动力传递结构连接的手腕动力输出结构；所述手腕摆动臂与所述手腕摆动驱动机构连接，所述手腕动力传递结构与所述手腕旋转驱动机构连接。

2.根据权利要求1所述的机器人末端结构，其特征在于，所述手腕摆动驱动机构包括设置于所述第一小臂梁中并靠近所述小臂连接部的第五轴驱动电机，以及设置于所述第一小臂梁上并与所述第五轴驱动电机连接的第五轴电机动力传递机构，所述第五轴电机动力传递机构与所述手腕摆动臂连接。

3.根据权利要求2所述的机器人末端结构，其特征在于，所述第五轴电机动力传递机构包括设置于所述第一小臂梁一端并与所述第五轴驱动电机连接的第一驱动带轮，设置于所述第一小臂梁另一端并与所述手腕摆动臂连接的第一从动带轮，以及连接所述第一驱动带轮和第一从动带轮的第一同步带。

4.根据权利要求3所述的机器人末端结构，其特征在于，所述第五轴电机动力传递机构还包括设置于所述第一小臂梁上的第一带轮输出轴，所述第一带轮输出轴与所述第一从动带轮连接；

所述手腕摆动臂包括与所述手腕主体连接的手腕摆臂连接部，以及与所述手腕摆臂连接部连接的第一减速齿轮机构，所述第一减速齿轮机构与第一带轮输出轴连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的机器人末端结构，其特征在于，所述手腕旋转驱动机构包括设置于所述第二小臂梁中并靠近所述小臂连接部的第六轴驱动电机，以及设置于所述第二小臂梁上并与所述第六轴驱动电机连接的第六轴电机动力传递机构，所述第六轴电机动力传递机构与所述手腕动力传递结构连接。

6.根据权利要求5所述的机器人末端结构，其特征在于，所述第六轴电机动力传递机构包括设置于所述第二小臂梁一端并与所述第六轴驱动电机连接的第二驱动带轮，设置于所述第二小臂梁另一端并与所述手腕动力传递结构连接的第二从动带轮，以及连接所述第二驱动带轮和第二从动带轮的第二同步带。

7.根据权利要求6所述的机器人末端结构，其特征在于，所述第六轴电机动力传递机构还包括设置于所述第二小臂梁上的第二带轮输出轴，所述第二带轮输出轴与所述第二从动带轮连接；

所述手腕动力传递结构包括设置于所述手腕主体中的手腕动力传递轴，分别设置于所述手腕动力传递轴两端的动力输入齿轮机构和动力输出齿轮机构，所述动力输入齿轮机构与所述第二带轮输出轴连接，所述动力输出齿轮机构与所述手腕动力输出结构连接。

8.一种焊接机器人，其特征在于，包括底座，转动连接于所述底座上的机器人大臂，与所述机器人大臂转动连接的末端摆动臂，以及与所述末端摆动臂转动连接的如权利要求1-7任意一项所述机器人末端结构。

9.根据权利要求8所述的焊接机器人，其特征在于，所述底座包括基座，设置于所述基座上的大臂转动驱动机构，以及与所述大臂旋转驱动机构连接的旋转座，所述机器人大臂连接于所述旋转座上；

所述机器人大臂包括设置于所述旋转座上的大臂摆动驱动机构，以及一端与所述大臂摆动驱动机构连接的大臂主体，所述大臂主体另一端连接于所述末端摆动臂上。

10.根据权利要求9所述的焊接机器人，其特征在于，所述末端摆动臂包括设置于所述大臂主体另一端的末端结构摆动驱动机构，一端与所述末端结构摆动驱动机构连接的末端摆臂主体，以及连接于所述末端摆臂主体另一端的末端结构旋转驱动机构，所述末端结构旋转驱动机构与所述机器人末端结构连接。