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自由度智能化协作机器人

阅读:1020发布:2020-07-03

专利汇可以提供自由度智能化协作机器人专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开一种六 自由度 智能化协作 机器人 ,包括 基座 、若干 节点 和若干 连接杆 ,所述基座与节点固定连接,所述节点之间固定连接或通过所述连接杆连接,所述 电机 、 刹车 、 编码器 和减速器依次套装于 传动轴 上,所述编码器安装壳一侧表面开有一供 驱动器 嵌入的安装槽,所述编码器安装壳与安装槽相对的一侧设置有一外连部,此外连部用于与外部结构连接,所述电机安装壳中央具有一电机腔,此电机腔靠近刹车安装盖的一端具有一内凸缘,此 支撑 套套装于传动轴上,此支撑套由 外圈 部、滚珠部和 内圈 部组成,所述内圈部与传动轴外侧表面紧密连接,所述外圈部与编码器安装壳内侧表面 接触 连接。本发明通过6个节点的设置,使得六自由度智能化 协作机器人 具有6个自由度,可实现抓取、搬运等各种操作。,下面是自由度智能化协作机器人专利的具体信息内容。

1.一种六自由度智能化协作机器人,其特征在于:包括基座(31)、若干节点(32)和若干连接杆(33),所述基座(31)与节点(32)固定连接,所述节点(32)之间固定连接或通过所述连接杆(33)连接;
所述节点(32)进一步包括电机(1)、刹车(2)、编码器(3)、减速器(4)、传动轴(5)和驱动器(6),所述电机(1)、刹车(2)、编码器(3)和减速器(4)依次套装于传动轴(5)上,所述驱动器(6)与电机(1)连接,用于驱动电机(1)转动,所述驱动器(6)分别与编码器(3)和刹车(2)连接;
所述电机(1)、刹车(2)、编码器(3)、减速器(4)分别对应安装于电机安装壳(7)、刹车安装盖(8)、编码器安装壳(9)和安装法兰(10)内,所述编码器安装壳(9)一侧表面开有一供驱动器(6)嵌入的安装槽(12),所述编码器安装壳(9)与安装槽(12)相对的一侧设置有一外连部(13),此外连部(13)用于与外部结构连接;
所述电机安装壳(7)中央具有一电机腔(701),此电机腔(701)靠近刹车安装盖(8)的一端具有一内凸缘(702),所述电机(1)嵌入电机腔(701)内并与内凸缘(702)侧表面接触连接;
所述电机(1)、编码器(3)、减速器(4)和传动轴(5)中央均具有一空腔,用于安置内部线缆,所述编码器安装壳(9)内嵌入有一支撑套(21),此支撑套(21)套装于传动轴(5)上,此支撑套(21)由外圈部(22)、滚珠部(23)和内圈部(24)组成,所述内圈部(24)与传动轴(5)外侧表面紧密连接,所述外圈部(22)与编码器安装壳(9)内侧表面接触连接。
2.根据权利要求1所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述若干节点(32)的数目为6~12个。
3.根据权利要求2所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述若干节点(32)的数目为6个,所述若干连接杆(33)的数目为3个。
4.根据权利要求3所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述6个节点分别为第一节点(34)、第二节点(35)、第三节点(36)、第四节点(37)、第五节点(38)和第六节点(39),所述3个连接杆(33)分别为第一连接杆(41)、第二连接杆(42)和第三连接杆(43)。
5.根据权利要求1或3所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述第一节点(34)通过第一连接杆(41)与基座(31)连接,所述第一节点(34)与第二节点(35)固定连接,所述第二节点(35)通过第二连接杆(42)与第三节点(36)连接,所述第三节点(36)通过第三连接杆(43)与第四节点(37)连接,所述第四节点(37)与第五节点(38)垂直连接,所述第五节点(38)与第六节点(39)固定连接。
6.根据权利要求1所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述连接杆(33)为中空杆。
7.根据权利要求1所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述节点(32)之间通过所述外连部(13)连接。
8.根据权利要求1所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述支撑套(21)的外圈部(22)和内圈部(24)之间具有一防尘盖。
9.根据权利要求1所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述减速器(4)为谐波减速器。
10.根据权利要求1所述六自由度智能化协作机器人,其特征在于:所述电机安装壳(7)、刹车安装盖(8)、编码器安装壳(9)材质为合金合金或者纤维

说明书全文

自由度智能化协作机器人

技术领域

[0001] 本发明涉及机械自动化技术领域,特别涉及一种六自由度智能化协作机器人

背景技术

[0002] 国家“中国制造2025”重大专项提出战略目标:针对当前制造装备业需求,通过对新型协作用于机器人手臂的模化关节研究,重点解决关节型用于机器人手臂的模块化关节的高精度和高刚度的本体优化设计、控制系统设计、软件系统设计、人机交互系统设计等关键技术。掌握用于机器人手臂的模块化关节批量制造的工程化技术、解决成本和可靠性问题,制定相应的标准和规范,最终研制出协作用于机器人手臂的模块化关节产品。
[0003] 新型机械臂系统是一种仿人型的机械装置,需要研究机器人学、人体工程学、控制理论、传感器技术和信息处理技术等。在二十世纪,传统的工业机器人都只是固定在一个点上,重复着一些基本操作,对机器人的智能化没有任何要求,而且这种传统工业机器人大多由刚性材料制造,质量巨大,非常笨重。随着科学技术的不断进步,人们对于机器人的要求越来越高,许多行业也要求质量轻、高精度、高效率、高适应性的智能机器人。相对于笨重的刚性机械臂,新型关节机械臂重量轻、灵活度高可以为人们做一些更加复杂的事情,比如拆除炸弹的防爆机器人、探索太空的航天机器人、从事一些恶劣环境下的危险工作的机器人等。

发明内容

[0004] 本发明目的是提供一种六自由度智能化协作机器人,该六自由度智能化协作机器人通过6个节点的设置,使得六自由度智能化协作机器人具有6个自由度,可实现抓取、搬运等各种操作。
[0005] 为达到上述目的,本发明采用的技术方案是:一种六自由度智能化协作机器人,包括基座、若干节点和若干连接杆,所述基座与节点固定连接,所述节点之间固定连接或通过所述连接杆连接;所述节点进一步包括电机刹车编码器、减速器、传动轴驱动器,所述电机、刹车、编码器和减速器依次套装于传动轴上,所述驱动器与电机连接,用于驱动电机转动,所述驱动器分别与编码器和刹车连接;
所述电机、刹车、编码器、减速器分别对应安装于电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰内,所述编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽,所述编码器安装壳与安装槽相对的一侧设置有一外连部,此外连部用于与外部结构连接;
所述电机安装壳中央具有一电机腔,此电机腔靠近刹车安装盖的一端具有一内凸缘,所述电机嵌入电机腔内并与内凸缘侧表面接触连接;
所述电机、编码器、减速器和传动轴中央均具有一空腔,用于安置内部线缆,所述编码器安装壳内嵌入有一支撑套,此支撑套套装于传动轴上,此支撑套由外圈部、滚珠部和内圈部组成,所述内圈部与传动轴外侧表面紧密连接,所述外圈部与编码器安装壳内侧表面接触连接。
[0006] 上述技术方案中进一步改进的方案如下:1. 上述方案中,所述若干节点的数目为6~12个。
[0007] 2. 上述方案中,所述若干节点的数目为6个,所述若干连接杆的数目为3个。
[0008] 3. 上述方案中,所述6个节点分别为第一节点、第二节点、第三节点、第四节点、第五节点和第六节点,所述3个连接杆分别为第一连接杆、第二连接杆和第三连接杆。
[0009] 4. 上述方案中,所述第一节点通过第一连接杆与基座连接,所述第一节点与第二节点固定连接,所述第二节点通过第二连接杆与第三节点连接,所述第三节点通过第三连接杆与第四节点连接,所述第四节点与第五节点垂直连接,所述第五节点与第六节点固定连接。
[0010] 5. 上述方案中,所述连接杆为中空杆。
[0011] 6. 上述方案中,所述节点之间通过所述外连部连接。
[0012] 7. 上述方案中,所述支撑套的外圈部和内圈部之间具有一防尘盖。
[0013] 8. 上述方案中,所述减速器为谐波减速器。
[0014] 9. 上述方案中,所述电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳材质为合金合金或者纤维
[0015] 由于上述技术方案运用,本发明与现有技术相比具有下列优点和效果:1. 本发明六自由度智能化协作机器人,其包括基座、若干节点和若干连接杆,所述基座与节点固定连接,所述节点之间固定连接或通过所述连接杆连接,若干节点的数目为6个,所述若干连接杆的数目为3个,6个节点的设置,使得六自由度智能化协作机器人具有6个自由度,可实现抓取、搬运等各种操作;连接杆的设置,既可以连接固定各个节点,还可以增加六自由度智能化协作机器人的长度,扩展其操作范围,并且提高六自由度智能化协作机器人的稳定性
[0016] 2. 本发明六自由度智能化协作机器人,其电机、刹车、编码器、减速器分别对应安装于电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰内,所述编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽,电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰将电机、刹车、编码器、减速器和驱动器集成,采用机电一体化设计思想,将驱动、减速、制动检测部分集成在关节内部,使得关节整体结构紧凑,也符合人体工程学的手臂结构要求;其次,其电机、编码器、减速器和传动轴中央均具有一空腔,用于安置内部线缆,电机、编码器、减速器和传动轴内部空腔的设置,将线缆设置于关节内部,此种内部走线方式能够对线缆提供一定的保护,并且不会对关节的转动范围形成约束。
[0017] 3. 本发明六自由度智能化协作机器人,其编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽,所述编码器安装壳与安装槽相对的一侧设置有一外连部,此外连部用于与外部结构连接,支撑套的设置,既起到了中央支撑的作用,加强了结构的稳定性,又使得传动轴的转动更顺畅,从而保证节点整体运动的精度和准确性,并且可以减小对传动轴的磨损,延长其使用寿命。附图说明
[0018] 附图1为本发明六自由度智能化协作机器人结构示意图;附图2为本发明六自由度智能化协作机器人局部结构示意图;
附图3为本发明六自由度智能化协作机器人局部结构分解示意图;
附图4为本发明六自由度智能化协作机器人的支撑套局部结构示意图;
附图5为本发明六自由度智能化协作机器人局部截面示意图。
[0019] 以上附图中:1、电机;2、刹车;3、编码器;4、减速器;5、传动轴;6、驱动器;7、电机安装壳;701、电机腔;702、内凸缘;8、刹车安装盖;9、编码器安装壳;10、安装法兰;12、安装槽;13、外连部;21、支撑套;22、外圈部;23、滚珠部;24、内圈部;31、基座;32、节点;33、连接杆;
34、第一节点;35、第二节点;36、第三节点;37、第四节点;38、第五节点;39、第六节点;41、第一连接杆;42、第二连接杆;43、第三连接杆。

具体实施方式

[0020] 下面结合实施例对本发明作进一步描述:实施例1:一种六自由度智能化协作机器人,包括基座31、若干节点32和若干连接杆33,所述基座31与节点32固定连接,所述节点32之间固定连接或通过所述连接杆33连接;
所述节点32进一步包括电机1、刹车2、编码器3、减速器4、传动轴5和驱动器6,所述电机
1、刹车2、编码器3和减速器4依次套装于传动轴5上,所述驱动器6与电机1连接,用于驱动电机1转动,所述驱动器6分别与编码器3和刹车2连接;
所述电机1、刹车2、编码器3、减速器4分别对应安装于电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9和安装法兰10内,所述编码器安装壳9一侧表面开有一供驱动器6嵌入的安装槽
12,所述编码器安装壳9与安装槽12相对的一侧设置有一外连部13,此外连部13用于与外部结构连接;
所述电机安装壳7中央具有一电机腔701,此电机腔701靠近刹车安装盖8的一端具有一内凸缘702,所述电机1嵌入电机腔701内并与内凸缘702侧表面接触连接;
所述电机1、编码器3、减速器4和传动轴5中央均具有一空腔,用于安置内部线缆,所述编码器安装壳9内嵌入有一支撑套21,此支撑套21套装于传动轴5上,此支撑套21由外圈部
22、滚珠部23和内圈部24组成,所述内圈部24与传动轴5外侧表面紧密连接,所述外圈部22与编码器安装壳9内侧表面接触连接。
[0021] 上述若干节点32的数目为6个,上述若干连接杆33的数目为3个;上述6个节点分别为第一节点34、第二节点35、第三节点36、第四节点37、第五节点38和第六节点39,所述3个连接杆33分别为第一连接杆41、第二连接杆42和第三连接杆43;上述节点32之间通过所述外连部13连接;上述支撑套21的外圈部22和内圈部24之间具有一防尘盖。
[0022] 在关节结构上,将电机、传动机构、传感器、甚至部分电路集成在关节内部,形成机电集成的模块化关节。关节模块采用驱动、控制和检测一体化设计,其中,电机采用中空式步进电机、驱动器采用步进电机配套驱动器、光电码盘采用增量式中空编码器。关节采用内部走线方式,电机、驱动器、码盘、减速器采用中空式结构,从而保护内部线缆,减少对关节的转动范围的约束,降低关节尺寸和重量。为降低轻型臂关节自重,采用强度高、密度低的铝合金材料。电机、驱动器、减速器采用国产部件,大大降低了机械臂关节的成本。
[0023] 关节布局采用6自由度结构,能够配合其它拟人部件实现抓取、搬运和投掷等一系列拟人行为,也符合人体工程学的手臂结构要求。
[0024] 实施例2:一种六自由度智能化协作机器人,包括基座31、若干节点32和若干连接杆33,所述基座31与节点32固定连接,所述节点32之间固定连接或通过所述连接杆33连接;所述节点32进一步包括电机1、刹车2、编码器3、减速器4、传动轴5和驱动器6,所述电机
1、刹车2、编码器3和减速器4依次套装于传动轴5上,所述驱动器6与电机1连接,用于驱动电机1转动,所述驱动器6分别与编码器3和刹车2连接;
所述电机1、刹车2、编码器3、减速器4分别对应安装于电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9和安装法兰10内,所述编码器安装壳9一侧表面开有一供驱动器6嵌入的安装槽
12,所述编码器安装壳9与安装槽12相对的一侧设置有一外连部13,此外连部13用于与外部结构连接;
所述电机安装壳7中央具有一电机腔701,此电机腔701靠近刹车安装盖8的一端具有一内凸缘702,所述电机1嵌入电机腔701内并与内凸缘702侧表面接触连接;
所述电机1、编码器3、减速器4和传动轴5中央均具有一空腔,用于安置内部线缆,所述编码器安装壳9内嵌入有一支撑套21,此支撑套21套装于传动轴5上,此支撑套21由外圈部
22、滚珠部23和内圈部24组成,所述内圈部24与传动轴5外侧表面紧密连接,所述外圈部22与编码器安装壳9内侧表面接触连接。
[0025] 上述第一节点34通过第一连接杆41与基座31连接,所述第一节点34与第二节点35固定连接,所述第二节点35通过第二连接杆42与第三节点36连接,所述第三节点36通过第三连接杆43与第四节点37连接,所述第四节点37与第五节点38垂直连接,所述第五节点38与第六节点39固定连接;上述连接杆33为中空杆;上述减速器4为谐波减速器;上述电机安装壳7、刹车安装盖8、编码器安装壳9材质为铝合金、钛合金或者碳纤维
[0026] 采用上述六自由度智能化协作机器人时,通过6个节点的设置,使得六自由度智能化协作机器人具有6个自由度,可实现抓取、搬运等各种操作;连接杆的设置,既可以连接固定各个节点,还可以增加六自由度智能化协作机器人的长度,扩展其操作范围,并且提高六自由度智能化协作机器人的稳定性;其次,电机安装壳、刹车安装盖、编码器安装壳和安装法兰将电机、刹车、编码器、减速器和驱动器集成,采用机电一体化设计思想,将驱动、减速、制动检测部分集成在关节内部,使得关节整体结构紧凑,也符合人体工程学的手臂结构要求;再次,电机、编码器、减速器和传动轴内部空腔的设置,将线缆设置于关节内部,此种内部走线方式能够对线缆提供一定的保护,并且不会对关节的转动范围形成约束;此外,支撑套的设置,既起到了中央支撑的作用,加强了结构的稳定性,又使得传动轴的转动更顺畅,从而保证节点整体运动的精度和准确性,并且可以减小对传动轴的磨损,延长其使用寿命。
[0027] 上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
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