CN207710786U - 关节型机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种关节型机器人，包括末端部件、前臂和辅助调节机构，其中，所述末端部件与所述前臂可转动地连接；所述辅助调节机构包括三角连杆组件，所述三角连杆组件的至少一边的边长设置成可调节，所述三角连杆组件与所述末端部件可转动地连接，通过调节所述三角连杆组件的至少一边的边长，进而带动所述末端部件转动，从而调节所述末端部件相对所述前臂的角度。本实用新型通过设置三角连杆组件，通过调节所述三角连杆组件的至少一边的边长，进而带动所述末端部件转动，从而可以根据需要调节末端部件相对前臂或地面的角度。因此，本实用新型可以改进关节型机器人的适用范围。

Description

关节型机器人

技术领域

本实用新型涉及工业机器人领域，特别是涉及一种关节型机器人。

背景技术

关节型机器人在工业上有广泛的应用。例如，关节型码垛机器人能够自动抓取产品，并将产品按预设的模式堆砌或摆放。使用码垛机器人，能够节省劳动力、节省空间。

本实用新型发明人通过对现有技术的研究发现，普通码垛机器人的末端部，例如末端法兰，在工作过程中始终保持相对码垛机器人的支撑面(通常为地面)水平。但在实际情况中，根据货物堆垛的要求和货架的具体结构等因素，可能遇到货物的堆垛平面与码垛机器人的支撑面不平行的情况。此外，其他类型的关节型机器人在一些情况下也需要对其末端执行器的角度进行调节。因此，需要一种新型的关节型机器人。

实用新型内容

本实用新型主要解决的技术问题是提供一种末端部件相对地面的角度可以调节的关节型机器人。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是，提供一种关节型机器人，包括末端部件、前臂和辅助调节机构，其中，所述末端部件与所述前臂可转动地连接；所述辅助调节机构包括三角连杆组件，所述三角连杆组件的至少一边的边长设置成可调节，所述三角连杆组件与所述末端部件可转动地连接，通过调节所述三角连杆组件的至少一边的边长，进而带动所述末端部件转动，从而调节所述末端部件相对所述前臂的角度。

本实用新型通过设置三角连杆组件，通过调节所述三角连杆组件的至少一边的边长，进而带动所述末端部件转动，从而可以根据需要调节末端部件相对前臂或地面的角度。因此，本实用新型可以改进关节型机器人的适用范围。

附图说明

图1是本实用新型关节型机器人一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型关节型机器人辅助调节机构中的三角连杆组件一实施例的结构示意图；

图3是如图2所示的三角连杆组件的从另一方向观察的示意图；

图4是本实用新型关节型机器人一实施例的工作状态的示意图；

图5是如图4中所示的关节型机器人另一工作状态的示意图；

图6是是本实用新型关节型机器人的应用场景示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

关节型机器人，也称为关节手臂机器人或关节机械手臂。关节型机器人的各部件连接后形成运动链，可以实现多自由度的运动，以实现在关节型机器人的特定连接位置执行需要的操作。例如，可以在关节机器人的末端设置刀具以进行加工，或者设置手爪以实现夹持操作。

请参阅图1，图1是本实用新型关节型机器人一实施例的结构示意图。本实用新型提供的关节型机器人包括：末端部件10、前臂20和辅助调节机构30。

末端部件10位于关节型机器人运动链的末端，末端部件10可以是末端执行器，例如刀具、手爪等，或者末端部件10也可以是连接结构，例如连接法兰、卡盘等，用于与外部工具连接。末端部件10分别与前臂20以及辅助调节机构30可转动地连接。辅助调节机构30可以由多根杆件连接而成，例如，辅助调节机构30可以包括三角连杆组件31和连接杆32，如图1所示。三角连杆组件31的三条边中，至少一边的边长设置成可调节。在这种情况下，可以通过调节这条边的长度，来改变三角连杆组件31的各条边之间的夹角，进而通过连接杆32带动末端部件10的一端(例如，与辅助调节机构30的铰接点)运动。由于末端部件10的另一端(例如，与前臂20的铰接点)受到前臂20的限制，因此末端部件10的位置和角度根据前臂20以及辅助调节机构30的运动情况，即它们的位置和角度来决定。

本实用新型通过设置三角连杆组件31，可以调节三角连杆组件31的至少一边的边长，进而带动末端部件10转动，从而可以根据需要独立地调节末端部件10相对前臂20或地面的角度。因此，本实用新型可以改进关节型机器人的适用范围。

为了更清楚地描述如图1所示的关节型机器人的运动原理，举例说明如下。关节型机器人还可以包括其他部件，例如底座80、后臂40、前臂连杆60、辅助调节连杆70和阻尼器50。其中，底座80是关节型机器人与地面的连接座，底座80上可以设有电机，用于控制底座以垂直于底面(通常是地面)的旋转轴的转动。后臂40一端与底座80铰接，另一端与前臂20铰接。前臂连杆60分别与底座80和前臂20铰接，而辅助调节连杆70则分别与底座80和辅助调节机构30铰接。在一些实施例中，可以对后臂40和前臂连杆60提供驱动电机，从而控制后臂40和前臂20的运动，而辅助调节机构30在辅助调节连杆70的限制下，跟随后臂40和前臂20从动。通过计算它们之间的运动关系，就可以根据需要设计末端部件10的运动控制方法。需要注意，上述结构只是关节型机器人的一示例性结构，本实用新型提出的关节型机器人部件也可以运用在具有其他结构的关节型机器人上，关节型机器人除本实用新型权利要求范围以外的其他部件不应被认作是本实用新型的限制条件。

在一些实施例中，三角连杆组件31可包括以三角形方式依次铰接的第一连杆311、第二连杆312和第三连杆313。其中，如图1所示，第二连杆312和第三连杆313可以与前臂20、后臂40具有相同的铰接点(旋转轴)，而第一连杆311位于三角形连杆组件31与该铰接点相对的边。第一连杆311、第二连杆312和第三连杆313其中至少一条连杆的长度设置成可调节，从而实现前述所述调节该三角连杆组件31的边长。例如，可以将第一连杆311设置为可以调节。可以理解，在其他实施例中也可以将第二连杆312或者第三连杆313设置为长度可以调节，或者将第一连杆311、第二连杆312和第三连杆313中的多个设置为长度可以调节。为了简洁性考虑，本实用新型将以第一连杆311的长度可调节为例进行说明。

请参阅图2和图3，图2和图3示出了本实用新型关节型机器人辅助调节机构30中的三角连杆组件31一实施例的结构示意图。如图2和图3所示，第一连杆311所在边的长度可以调节。第一连杆311可包括第一子连杆311a、第二子连杆311b以及间距调整机构311c。其中第一子连杆311a与第二连杆312铰接，第二子连杆311b与第三连杆313铰接，间距调整机构311c连接于第一子连杆311a和第二子连杆311b之间，用于调节第一子连杆311a和第二子连杆311b之间的相对位置，从而调节第一连杆311所在边的长度。调节机构311c可以是提供若干可选位置的不连续调节机构，例如，可以在第一子连杆311a和第二子连杆311b上分别设置若干通孔或者螺纹孔，并根据需要的长度使相应的通孔或螺纹孔对准，并通过螺栓或者螺钉使其连接。调节机构311c也可以是连续调节机构，例如在第一子连杆311a和第二子连杆311b上分别设置互相啮合的齿轮和齿条，通过驱动齿轮，带动齿条的直线运动，即可实现相对位置的调整。

在如图2和图3所示的实施例中，间距调整机构311c包括滑轨3111和滑块3112。滑轨3111设置于第一子连杆311a上，滑块3112设置于第二子连杆311b上，滑块3112与滑轨3111可滑动地连接。滑轨3111的延伸方向可以与第一连杆311的延伸方向相同或基本相同，当滑块3112沿滑轨3111滑动时，第一子连杆311a和第二子连杆311b的相对位置相应地改变，从而改变第一连杆311所在边的边长。可以理解，滑轨3112和滑轨3111也可以相反设置，即在第一子连杆311a上设置滑块，而在第二子连杆311b上设置滑轨。

滑轨3111可以包括光杆3111a和丝杆3111b，相应地，滑块3112设置有与该光杆3111a配合的通孔以及与该丝杆3111b配合的螺纹孔。使丝杆3111b贯穿该螺纹孔来与滑块3112螺接，并使光杆3111a穿过通孔来更好地对滑块3112定向。这样一来，当转动丝杆3111b时，通过丝杆3111b与滑块3112的螺纹配合，就可以带动滑块3112，使其沿丝杆3111b(或光杆3111a)的延伸方向运动，从而调整第一子连杆311a和第二子连杆311b之间的相对位置。应当理解，在一些实施例中，也可以没有光杆3111a，而通过丝杆3111b单独地实现滑块3112的驱动以及定向功能，而在另一些实施例中，光杆3111a的数量可以是单个或者多个，只要能实现滑块3112的定向功能即可。在另一种实现方式中，滑轨3111也可以只包括光杆3111a，滑块3112在光杆3111a上滑动，在到达需要的位置时通过外部固定件将滑块3112固定在光杆3111a上，例如，可以在滑块两端设置与光杆3111a连接的卡扣。

间距调整机构311c可进一步包括丝杆座3113，丝杆座3113设置于第一子连杆311a上，例如，丝杆座3113可以设置于第一子连杆311a的两端。光杆3111a与丝杆座3113固接，而丝杆3111b两端转动支撑于丝杆座3113上。丝杆座3113可以是可拆卸的，以便于安装光杆3111a、丝杆3111b和滑块3112等部件。

在一些实施例中，间距调整机构311c可包括手柄3114，手柄3114与丝杆3111b的一端连接，用于转动丝杆3111b。手柄3114可以设置于第一子连杆311a的外侧(如图2所示)，手柄3114的握持部表面可以设置纹路，以方便操作。应当理解，其他形式的手柄也可以应用于本实用新型。手柄的旋转轴可以不与丝杆3111b相同，而是通过例如锥形齿轮等结构，使手柄的旋转轴垂直于丝杆3111b，从而提供更多可选的安装位置。

在另一些实施例中，可以使用驱动电机(图未示)替代手柄3114。驱动电机的驱动端与丝杆3111b的一端连接，该连接可以是直接连接，也可以是间接连接，例如通过减速箱。驱动电机可以是任何大小、功率与本实用新型的关节型机器人相匹配的直流电机、交流电机等。当驱动电机转动时，驱动丝杆3111b转动。通过为驱动电机配备合适的控制***，就可以通过控制***控制丝杆3111b的转动，进而控制滑块3112的滑动以及第一子连杆311a和第二子连杆311b之间的相对位置，从而实现对末端部件10角度的调整。

请参阅图3，间距调整机构311c还可以包括丝杆夹3115。丝杆夹3115固定安装于丝杆座3113上，当丝杆夹3115松开时，允许丝杆3111b转动，而当丝杆夹3115启动时，丝杆夹3115夹紧丝杆3111b，从而阻止丝杆3111b相对丝杆座3113的转动。因此，在不需要调整末端部件10的角度，或者末端部件10的角度已调整到位的情况下，可以启用丝杆夹3115，以固定末端部件10的角度，避免误操作导致的角度改变。

间距调整机构311c还可以包括位置指示器3116，位置指示器3116固定安装于丝杆座3113上。位置指示器3116可根据丝杆3111b的转动指示第一子连杆311a和第二子连杆311b的相对位置，或者第一连杆311所在边的边长。位置指示器3116的输出可以是模拟量，例如，通过设置刻度盘指示位置测量值，位置指示器3116的输出也可以是数字量，例如，通过传感器测量丝杆3111b的转动圈数，根据丝杆3111b的尺寸计算滑块3112的移动距离，进而计算并输出第一子连杆311a和第二子连杆311b的相对位置。当位置指示器3116的输出是数字量且使用驱动电机驱动丝杆3111b时，位置指示器3116的输出还可以提供给驱动电机的控制电路，从而实现精确的位置调整。

图4和图5示出了本实用新型关节型机器人一实施例的不同工作状态的示意图。如图所示，在关节型机器人的其他部件(例如，前臂20)不动的情况下，可以仅通过调整三角连杆组件31的一条边的边长，使三角连杆组件31各边之间的夹角改变，从而通过连接杆32带动末端部件10转动。根据需要，可以将末端部件10调整为朝向关节型机器人一侧偏转(如图4所示)，或者朝向另一侧偏转(如图5所示)。在实际应用中，可以根据设计要求，规定末端部件10的偏转角度范围，并根据该角度范围设计三角连杆组件31的一条边的伸缩范围。

图6示出了本实用新型关节型机器人的一个应用场景示意图。如图6所示，在需要将货物按照一定角度摆放的情况下，例如，当货物的摆放平面A与地面不平行的情况，通过调节本实用新型机器人末端部件10的角度，使末端部件10的角度符合货物的摆放平面A，然后在末端部件10角度固定的情况下，再通过后臂40、前臂20等部件的配合运动来控制末端部件10在各个方向上的平移，就可以很方便地按要求抓取和摆放货物。因此，本实用新型关节型机器人具有更好的适用范围。

可以理解的是，根据实际情况的需要，可以省去连接杆32，使三角连杆组件31直接与末端部件10铰接，进而通过三角连杆组件31中至少一边的长度的改变，带动末端部件10转动，从而调节末端部件10相对前臂20或地面的角度。

以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种关节型机器人，其特征在于，包括末端部件、前臂和辅助调节机构，其中，

所述末端部件与所述前臂可转动地连接；

所述辅助调节机构包括三角连杆组件，所述三角连杆组件的至少一边的边长设置成可调节，所述三角连杆组件与所述末端部件可转动地连接，通过调节所述三角连杆组件的至少一边的边长，进而带动所述末端部件转动，从而调节所述末端部件相对所述前臂的角度。

2.如权利要求1所述的关节型机器人，其特征在于：所述三角连杆组件包括以三角形方式依次铰接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，其中至少所述第一连杆的长度设置成可调节，从而调节所述三角连杆组件的边长。

3.如权利要求2所述的关节型机器人，其特征在于：所述第一连杆包括第一子连杆、第二子连杆以及间距调整机构，其中所述第一子连杆和所述第二子连杆分别与所述第二连杆和第三连杆铰接，所述间距调整机构连接所述第一子连杆和所述第二子连杆，并用于调节所述第一子连杆和所述第二子连杆之间的相对位置，从而调节所述第一连杆的长度。

4.如权利要求3所述的关节型机器人，其特征在于，所述间距调整机构包括：

滑轨，设置于所述第一子连杆上；

滑块，设置于所述第二子连杆上，且与所述滑轨可滑动地连接。

5.如权利要求4所述的关节型机器人，其特征在于：

所述滑轨包括光杆和丝杆，所述滑块设置有与所述光杆配合的通孔以及与所述丝杆配合的螺纹孔，进而通过转动所述丝杆从而带动所述滑块沿所述光杆滑动。

6.如权利要求5所述的关节型机器人，其特征在于，所述间距调整机构进一步包括丝杆座，设置于所述第一子连杆上，其中，所述光杆与所述丝杆座固接，所述丝杆转动支撑于所述丝杆座上。

7.如权利要求5所述的关节型机器人，其特征在于，所述间距调整机构还包括手柄，所述手柄与所述丝杆一端连接，用于转动所述丝杆。

8.如权利要求5所述的关节型机器人，其特征在于，所述间距调整机构还包括驱动电机，所述驱动电机的驱动端与所述丝杆的一端连接，当所述驱动电机转动时，驱动所述丝杆转动。

9.如权利要求7或8任一项所述的关节型机器人，其特征在于：所述间距调整机构还包括丝杆夹，当所述丝杆夹启用时，锁定所述丝杆并阻止所述丝杆转动。

10.如权利要求7或8任一项所述的关节型机器人，其特征在于：所述间距调整机构还包括位置指示器，所述位置指示器根据所述丝杆的转动指示所述第一子连杆与所述第二子连杆的相对位置。