机器人小臂的制作方法
机器人小臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及机器人的小臂。具体地，本发明涉及工业机器人的小臂部件和传动结构。
【背景技术】
[0002]工业机器人的小臂是连接手腕体和大臂及基座的部件，起到带动手腕体及末端执行器旋转的作用。同时，小臂能够受驱动而带动手腕体和末端执行器实现摆动。在一般的六轴机器人中，手腕体通常具有三个自由度，即能够实现手腕体的偏转、俯仰和回转。一般地，将用于手腕体的驱动马达布置在尽量靠近手腕体的一侧，这可以避免手腕体的传动和小臂的传动之间的干扰，并且简化小臂的结构设计。但是，在手腕体马达置于前端的状态下，即使机器人未连接末端执行器时，小臂也已经承担较大的负载，从而这会限制小臂以及整个机器人的承载能力，并且限制末端执行器的选择范围。
[0003]同时，由于用于手腕体的马达置于小臂的前端，这对小臂的刚度提出更高要求。如果小臂刚度不足，则可能造成其随时间产生变形，从而减损小臂甚至工业机器人的使用寿命。为提高小臂的刚度，需要选用强度硬度更高的材料或者对小臂杆的结构进行加强设计，而这些都会增加小臂部件的加工复杂性和制造成本。
[0004]鉴于以上问题，需要一种能够设计更灵活、刚度更高且承载能力更大的工业机器人小臂设计。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于提供一种结构紧凑的机器人及其小臂结构。本发明的另一目的在于提供一种具有更大空间布置自由度的机器人及其小臂结构。本发明的另一目的在于提供一种承载能力高且传动平稳的机器人及其小臂结构。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种机器人，一种机器人，所述机器人包括:基座；大臂，所述大臂被可枢转地支承于基座；小臂，所述小臂包括:第一小臂构件；第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至所述大臂；手腕体，所述手腕体被可枢转地连接至所述小臂的所述第一小臂构件；末端执行装置，其连接至所述手腕体；第一驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第一轴线旋转；第二驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；第三驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第三轴线旋转，其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。
[0007]优选地，所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。
[0008]优选地，所述小臂还包括:第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转；第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。
[0009]优选地，所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合，所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。
[0010]优选地，所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。
[0011]本发明还提供一种机器人的小臂，包括:第一小臂构件，所述第一小臂构件可枢转地连接至机器人的手腕体；第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至机器人的大臂，其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。
[0012]优选地，所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。
[0013]优选地，所述小臂还包括:第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转；第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。
[0014]优选地，所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合，所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。
[0015]优选地，所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。
[0016]根据本发明，能够提供设计更灵活、刚度更高且承载能力更大的工业机器人的小臂。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明的一个实施例的机器人的总体示图。
[0018]图2是根据本发明的一个实施例的机器人小臂的侧视图。
[0019]图3A是沿图2中A向观察的机器人小臂的侧视图。
[0020]图3B是机器人小臂的第三小臂构件的透视图。
[0021]图4是根据本发明的一个 实施例的机器人小臂的剖视图。
[0022]图5A示出机器人小臂3沿图2中的B-B线所截取的剖视图。
[0023]图5B示出沿图5A中的D-D线所截取的剖视图。
[0024]图5C示出沿图5A中的E-E线所截取的剖视图。
[0025]图6A示出从图2中C方向观察的根据本发明的一个实施例的第二小臂构件的平面图。
[0026]图6B示出沿图6A的F-F线截取的剖视图。
[0027]图7示出根据本发明的一个实施例在增强件安装到第二小臂构件时机器人小臂的侧视图。
【具体实施方式】
[0028]下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
[0029]图1是根据本发明的一个实施例的工业机器人100的总体示图。如图1所示，工业机器人100的外部结构主要包括:基座1、大臂2、小臂3、手腕体4、平衡器5、以及多个马达6。
[0030]图1中，以基准面PO为参照基准定义了三维坐标系XYZ。其中，XY平面与基准面PO平行，Z轴垂直于基准面PO。图1中所示的工业机器人100处于如下状态:基座I被固定于基准面PO ;大臂2与基准面PO垂直；小臂3及手腕体4与大臂垂直，并平行于基准面PO。
[0031]这里所称的“垂直”、“平行”等，并不要求其所成的角度是90度或O度，而是允许一定的公差或误差。
[0032]下面，对工业机器人100的各个组成部分进行具体说明。
[0033]基座I是工业机器人100的底座，用于将机器人100安装固定于工作场所，并支撑机器人100的其他部件。通常情况下，基座I可以由金属、合金等坚固的材料制成，也可以由其他各种材料制成，只要其刚度、挠性等性能满足需求即可。基座可以通过铸造等制造工艺形成。图1中的基座I的内部是中空的，其中容纳有图中未示出的马达等其他部件。当然，马达等部件也可以根据需求设置在基座I的外部或者分开设置。基座I的上部与大臂2及平衡器5相连结。基座I的底部通过机械连结等方式被固定到基准面PO上。需要说明的是，尽管大多情况下基座I被直接固定于地面(此时地面即为基准面PO)，但并不限于此，也可以被固定于工作台等其他平面。例如，当需要将工业机器人100倒置进行悬挂设置时，基座I可被固定于天花板等的下表面上。
[0034]大臂2是工业机器人100的第一臂，大臂2的一端被支承于基座I。大臂2能够绕垂直于基准面PO的第一轴Al相对于基座I进行相对旋转(第一旋转运动)。由图1可以看出，该第一旋转位于XY平面内。此外，大臂2还能够绕平行于基准面的第二轴A2进行旋转运动(第二旋转运动)。如图1所示，该第二旋转位于XZ平面内。大臂2的另一端与小臂3相连。如图1所示，大臂2与小臂3能够绕旋转轴A3进行相对旋转(第三旋转运动)。
[0035]小臂3呈杆状，能够在马达6的驱动下，绕其中心轴A4进行旋转(第四旋转运动)。如上所述，小臂3的一端与大臂2相连。此外，小臂3的另一端与手腕体4相连。如图1所示，小臂3与手腕体4能够绕平行于基准面PO的第四轴A5进行相对旋转(第五旋转运动)。
[0036]除了上述第一至第五旋转运动，本实施例的工业机器人100还包括第六旋转运动。所述第六旋转运动是指与手腕体4的末端相连结的执行部件(图中未示出)绕其轴心旋转的运动。由此，本实施例的工业机器人100的各个部件的旋转运动合计具有六个旋转轴，因此该工业机器人100也被称为六轴机器人。
[0037]为上述第一旋转运动提供动力的马达被设置于基座I的内部(图中未示出)。为上述第二旋转运动提供动力的马达被设置于第二轴A2附近(图中未示出)。为上述第三旋转运动提供动力的马达被设置于第三轴A3附近(图中未示出)。为上述第四至第六旋转运动提供动力的多个马达6被设置于小臂3的一端，其动力通过减速器等动力传递装置向手腕体及小臂传递。作为提供上述驱动力的马达，例如可以是电动马达。但马达的种类不限于此，只要能满足提供驱动力的条件即可，除了电动马达之外，也可以是液压马达或气动马达等。
[0038]平衡器5被支承在基座I上。平衡器5与大臂2相连。平衡器5能够与大臂2进行相对旋转。图1所示的状态下，平衡器5处于初始位置，不对大臂2施加作用力。随着大臂2绕第二轴A2进行旋转，平衡器5与大臂2之间的相对距离发生变化。伴随着该变化，平衡器5向大臂2施加拉力或推力。通过提供这样的作用力，有助于大臂2更加容易地返回到平衡位置。即，平衡器5具有协助大臂2恢复平衡的功能。
[0039]除上述部分之外，工业机器人100至少还包括:动力传递系统、能源供应系统、以及动作控制系统。所述动力传递系统能够将各个马达产生的驱动力传递至各运动部件，例如大臂、小臂、手腕体等。所述能源供应系统能够向各个马达提供其工作所需的能源。当采用电动马达时，所述能够供应系统即为电力供应系统。通过科学地规划布置电力输送线路，来满足各个电动马达的用电需求。此外，所述动作控制系统能够对各个运动部件的动作进行控制。所述动作控制系统能够按照用户预先设定的程序，控制各个运动部件的动作。
[0040]图2是根据本发明的一个实施例的机器人小臂3的侧视图。如图2所示，机器人I的小臂3包括第一小臂构件31、第二小臂构件32和第三小臂构件33。第一小臂构件31用于连接至手腕体4。第二小臂构件32用于在其内部容纳小臂3的各个传动部件。第三小臂构件33作为马达座，用于固定多个马达6，并且用于将小臂3可枢转地连接至大臂2。
[0041]图3A示出机器人小臂3从图2中的A向所观察到的侧视图，图3B示出第三小臂构件33的透视图。如图3A所示，第三小臂构件33固定有第一至第三马达61、62和63，分别用于驱动手腕体4绕第四轴A4、手腕体4绕第五轴A5和手腕体4绕第六轴A6的运动。如图3B所示，第三小臂构件33包括第一部分33A和第二部分33B。第一部分33A具有第一马达安装位331、第二马达安装位332、第三马达安装位333和第四马达安装位334。第一马达安装位331、第二马达安装位332和第三马达安装位333分别用于安装第一至第三马达61、62和63。第二部分33B用于将小臂3可枢转地连接到大臂2，并且具有第四马达安装位334。
[0042]工业机器人100还包括末端执行器(未示出)。末端执行器能够连接至手腕体4，并通过驱动装置61、62、63的驱动而相应地运动。末端执行器包括但不限于夹持器、托持器、吸盘、喷枪和焊枪等等。例如，在用于焊接作业时，末端执行器可以用于气焊、电弧焊、激光焊、等离子体焊、电子束焊、电阻焊、钎焊、摩擦焊等等。
[0043]图4示出机器人小臂3的剖视图。如图4所示，第二小臂构件32具有第一端321、内通 孔322和第二端323。在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33与该第一端321相对的表面之间围成一个容纳空间。此外，小臂部件3还包括第四轴(A4轴)传动组件34、第五轴(A5轴)传动组件35和第六轴(A6轴)传动组件36。
[0044]第四轴传动组件34包括第四轴输入齿轮341、第四轴传动轴342和第四轴减速器343?第四轴输入齿轮341设置在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33的相对表面围成的容纳空间中。第四轴输入齿轮341与第一马达61的输出端啮合。第四轴传动轴342通过轴承可枢转地设置在第二小臂构件32的内通孔322内并且贯穿该内通孔322。第四轴传动轴342的第一端342A固定连接到第四轴输入齿轮341，第四轴传动轴342的第二端342B固定连接到第四轴减速器343的输入端。第四轴减速器343的外壳固定连接到第二小臂构件32的第二端323。第四轴减速器343的输出端固定连接到第一小臂构件31。
[0045]第五轴传动组件35包括第五轴输入齿轮351和第五轴传动轴352。第五轴输入齿轮351设置在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33的相对表面围成的容纳空间中。第五轴输入齿轮351与第二马达62的输出端啮合。与第四轴输入齿轮341相比，第五轴输入齿轮351更远离第二小臂构件32的第一端321。第五轴传动轴352通过轴承可枢转地设置在第四轴传动轴342的内通孔342C内并且贯穿该内通孔342C，并且贯穿第四轴减速器343的内通孔和第一小臂构件31的内通孔。第五轴传动轴352的第一端352A固定连接到第五轴输入齿轮351，第五轴传动轴352的第二端352B固定连接到手腕体4的部件(未示出)以引起手腕体4绕第五轴A5的旋转。
[0046]第六轴传动组件36包括第六轴输入齿轮361和第六轴传动轴362。第六轴输入齿轮361设置在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33的相对表面围成的容纳空间中。第六轴输入齿轮361与第三马达的输出端嗤合。与第五轴输入齿轮351相比，第六轴输入齿轮361更远离第二小臂构件32的第一端321。第六轴传动轴362通过轴承可枢转地设置在第五轴传动轴352的内通孔352C内并且贯穿该内通孔352C，并且贯穿第四轴减速器343的内通孔和第一小臂构件31的内通孔。第六轴传动轴362的第一端362A固定连接到第六轴输入齿轮361，第六轴传动轴362的第二端362B固定连接到手腕体4的部件(未示出)以引起手腕体4绕第六轴A6的旋转。
[0047]图5A示出机器人小臂3沿图2中的B-B线所截取的剖视图，图5B示出沿图5A中的D-D线所截取的剖视图，图5C示出沿图5A中的E-E线所截取的剖视图。如图5B所示，第一马达61的输出轴611固定有输出齿轮612，输出齿轮612与第四轴传动组件34的第四轴输入齿轮341啮合。由此，第一马达61的动力能够传送到第四轴传动组件34，并继而引起手腕体4绕第四轴A4的运动。第二马达62的输出轴621固定有输出齿轮622，输出齿轮622与第五轴传动组件35的第五轴输入齿轮351啮合。由此，第二马达62的动力能够传送到第五轴传动组件35，并继而引起手腕体4绕第五轴A5的运动。
[0048]如图5C所示，第三马达63的输出轴631固定有输出齿轮632，输出齿轮632与第六轴传动组件36的第六轴输入齿轮361啮合。由此，第三马达63的动力能够传送到第六轴传动组件36，并继而引起手腕体4绕第六轴A6的运动。
[0049]根据本发明的结构，用于手腕体的马达相对于机器人小臂被置于后端。由此，马达不会对机器人的手腕体和小臂增加承载负担，从而机器人的手腕体和小臂可以适应重量更大的末端执行器，因此能够扩展机器人的工作能力并确保机器人的操作稳定性。根据本发明的结构，利用齿轮来实现马达向机器人小臂和手腕体的传动，能够确保传动的精确性，从而提高机器人的操作精度。根据本发明的结构，用于机器人的手腕体和小臂的马达被紧凑地布置在小臂的后端，这有助于实现机器人的紧凑设计，能够简化机器人的布线设计，从而提高机器人的空间布置自由度。
[0050]图6A示出从图2中C方向观察的根据本发明的一个实施例的第二小臂构件32的平面图，图6B示出沿图6A的F-F线截取的剖视图。如图6A所示，第二小臂构件32在其外周表面上具有增强件安装部324和325。根据一个实施例，增强件安装部324包括安装孔324A和324B，增强件安装部325包括安装孔325A和325B。
[0051]图7示出根据本发明的一个实施例在增强件安装到第二小臂构件32时机器人小臂3的侧视图。如图7所示，增强件37经由增强件安装部324和325被可拆卸地连接至第二小臂构件32。例如，增强件安装部324和325的安装孔可以是螺纹孔，增强件37可以在与增强件安装部324和325的安装孔324A、324B、325A和325B相对应的位置处具有通孔。在增强件安装部324、325的安装孔与增强件37的通孔对齐的状态下，通过将螺栓插入固定这些安装孔和通孔中，将增强件37可拆卸地连接到第二小臂构件32。
[0052]通过在第二小臂构件32上设置增强件37，可以增强第二小臂构件32以及整个机器人小臂3的刚度，从而提高机器人I的承载能力和操作稳定性。当机器人I采用小型末端执行器时，由于机器人I及机器人小臂3所需承担的载荷较小，在第二小臂构件32上可以不安装增强件37，这有利于机器人I实现快速精准的操作。当机器人I采用大型末端执行器时，根据机器人I及机器人小臂3的设计承载能力，可以将增强件37安装到机器人小臂3的第二小臂构件32。这有利于提高机器人小臂3的刚度，从而提高机器人I的承载能力，防止小臂3发生结构变形，并且确保机器人I的操作稳定性。
[0053]通过在机器人小臂3上设置增强件安装部并且根据需要来安装增强件，可以提高机器人I对不同末端执行器的适应性，便于快速地在不同末端执行器之间实现切换以扩展机器人的工作能力，并且防止机器人手臂在承担较大负载时发生结构形变，从而延长机器人的使用寿命。
[0054]增强件37可以由与第二小臂构件32相同或不同的材料制成。优选地，增强件37由高比刚度材料制成。例如，用于制造增强件37的材料可以比用于制造第二小臂构件32的材料具有更高的比刚度。通过采用比刚度高的材料来制成增强件37，即使在将增强件37安装到第二小臂构件32时，由于增强件37的重量较轻，从而能够在提高机器人小臂3的整体刚度和承载能力的同时，不会对第二小臂构件32和机器人小臂3增加过多承载负担。
[0055]如图7所示，增强件37具有三角形侧面轮廓。但是，增强件37的形状和结构不限于此。应当理解，增强件37可以具有任意形状和结构，只要其在安装到第二小臂构件32时能够增强第二小臂构件32的刚度即可。例如，增强件37 具有长方体形状或者工字梁形状。
[0056]在图6A和图6B所示的示例中，第二小臂构件32具有两个分离的增强件安装部324、325，并且每个增强件安装部包括两个安装孔。但是，增强件安装部在第二小臂构件32的布置不限于此。应当理解，第二小臂构件32的增强件安装部可以具有任意形式和分布，只要其能够将增强件37可拆卸且稳固地连接至第二小臂构件32即可。例如，第二小臂构件32和增强件37可以通过锁扣连接、键销连接、弹性形变连接、插接等方式来可拆卸地连接。
[0057]在图6A和图6B所示的示例中，增强件37相对于第二小臂构件32被安装在面对基准面PO的一侧。但是，增强件37的安装位置不限于此。应当理解，增强件37可以相对于第二小臂构件32安装在任意位置，只要其在安装到第二小臂构件32时能够增强第二小臂构件32的刚度即可。例如，增强件37可以相对于第二小臂构件32被安装到远离基准面PO的一侧。
[0058]尽管借助于本发明的实施例给出了上述描述，但是在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员将领会本发明还可以有很多等同的变化和修改。这些等同的变化和修改也包含在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种机器人，所述机器人包括: 基座； 大臂，所述大臂被可枢转地支承于基座； 小臂，所述小臂包括: 第一小臂构件； 第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和 第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至所述大臂； 手腕体，所述手腕体被可枢转地连接至所述小臂的所述第一小臂构件； 末端执行装置，其连接至所述手腕体； 第一驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第一轴线旋转； 第二驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第二轴线旋转； 第三驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第三轴线旋转， 其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。2.根据权利要求1所述的机器人，其中， 所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且 其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。3.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述小臂还包括: 第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转； 第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和 第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。4.根据权利要求3所述的机器人，其中， 所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合， 所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且 所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。5.根据权利要求4所述的机器人，其中， 所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。6.一种机器人的小臂，包括: 第一小臂构件，所述第一小臂构件可枢转地连接至机器人的手腕体； 第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和 第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至机器人的大臂， 其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。7.根据权利要求6所述的机器人的小臂，其中 所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且 其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。8.根据权利要求7所述的机器人的小臂，其中，所述小臂还包括: 第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转； 第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和 第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。9.根据权利要求8所述的机器人的小臂，其中， 所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合， 所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且 所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。10.根据权利要求9所述的机器人的小臂，其中， 所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。
【专利摘要】本发明涉及机器人小臂。小臂包括：第一小臂构件，其可枢转地连接至机器人的手腕体；第二小臂构件，其固定连接至第一小臂构件；和第三小臂构件，其可枢转地连接至机器人的大臂。第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且机器人还包括增强件，增强件能够可拆卸地安装到第二小臂构件的增强件安装部，以增强第二小臂构件的刚度。
【IPC分类】B25J18/00
【公开号】CN104890008
【申请号】CN201510250557
【发明人】赵双庆
【申请人】湖北骐通智能科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
【技术领域】
[0001]本发明一般地涉及机器人的小臂。具体地，本发明涉及工业机器人的小臂部件和传动结构。
【背景技术】
[0002]工业机器人的小臂是连接手腕体和大臂及基座的部件，起到带动手腕体及末端执行器旋转的作用。同时，小臂能够受驱动而带动手腕体和末端执行器实现摆动。在一般的六轴机器人中，手腕体通常具有三个自由度，即能够实现手腕体的偏转、俯仰和回转。一般地，将用于手腕体的驱动马达布置在尽量靠近手腕体的一侧，这可以避免手腕体的传动和小臂的传动之间的干扰，并且简化小臂的结构设计。但是，在手腕体马达置于前端的状态下，即使机器人未连接末端执行器时，小臂也已经承担较大的负载，从而这会限制小臂以及整个机器人的承载能力，并且限制末端执行器的选择范围。
[0003]同时，由于用于手腕体的马达置于小臂的前端，这对小臂的刚度提出更高要求。如果小臂刚度不足，则可能造成其随时间产生变形，从而减损小臂甚至工业机器人的使用寿命。为提高小臂的刚度，需要选用强度硬度更高的材料或者对小臂杆的结构进行加强设计，而这些都会增加小臂部件的加工复杂性和制造成本。
[0004]鉴于以上问题，需要一种能够设计更灵活、刚度更高且承载能力更大的工业机器人小臂设计。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的在于提供一种结构紧凑的机器人及其小臂结构。本发明的另一目的在于提供一种具有更大空间布置自由度的机器人及其小臂结构。本发明的另一目的在于提供一种承载能力高且传动平稳的机器人及其小臂结构。
[0006]为实现上述目的，本发明提供一种机器人，一种机器人，所述机器人包括:基座；大臂，所述大臂被可枢转地支承于基座；小臂，所述小臂包括:第一小臂构件；第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至所述大臂；手腕体，所述手腕体被可枢转地连接至所述小臂的所述第一小臂构件；末端执行装置，其连接至所述手腕体；第一驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第一轴线旋转；第二驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；第三驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第三轴线旋转，其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。
[0007]优选地，所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。
[0008]优选地，所述小臂还包括:第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转；第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。
[0009]优选地，所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合，所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。
[0010]优选地，所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。
[0011]本发明还提供一种机器人的小臂，包括:第一小臂构件，所述第一小臂构件可枢转地连接至机器人的手腕体；第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至机器人的大臂，其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。
[0012]优选地，所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。
[0013]优选地，所述小臂还包括:第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转；第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。
[0014]优选地，所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合，所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。
[0015]优选地，所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。
[0016]根据本发明，能够提供设计更灵活、刚度更高且承载能力更大的工业机器人的小臂。
【附图说明】
[0017]图1是根据本发明的一个实施例的机器人的总体示图。
[0018]图2是根据本发明的一个实施例的机器人小臂的侧视图。
[0019]图3A是沿图2中A向观察的机器人小臂的侧视图。
[0020]图3B是机器人小臂的第三小臂构件的透视图。
[0021]图4是根据本发明的一个 实施例的机器人小臂的剖视图。
[0022]图5A示出机器人小臂3沿图2中的B-B线所截取的剖视图。
[0023]图5B示出沿图5A中的D-D线所截取的剖视图。
[0024]图5C示出沿图5A中的E-E线所截取的剖视图。
[0025]图6A示出从图2中C方向观察的根据本发明的一个实施例的第二小臂构件的平面图。
[0026]图6B示出沿图6A的F-F线截取的剖视图。
[0027]图7示出根据本发明的一个实施例在增强件安装到第二小臂构件时机器人小臂的侧视图。
【具体实施方式】
[0028]下文中，参照附图描述本发明的实施例。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的范围由权利要求书限定。
[0029]图1是根据本发明的一个实施例的工业机器人100的总体示图。如图1所示，工业机器人100的外部结构主要包括:基座1、大臂2、小臂3、手腕体4、平衡器5、以及多个马达6。
[0030]图1中，以基准面PO为参照基准定义了三维坐标系XYZ。其中，XY平面与基准面PO平行，Z轴垂直于基准面PO。图1中所示的工业机器人100处于如下状态:基座I被固定于基准面PO ;大臂2与基准面PO垂直；小臂3及手腕体4与大臂垂直，并平行于基准面PO。
[0031]这里所称的“垂直”、“平行”等，并不要求其所成的角度是90度或O度，而是允许一定的公差或误差。
[0032]下面，对工业机器人100的各个组成部分进行具体说明。
[0033]基座I是工业机器人100的底座，用于将机器人100安装固定于工作场所，并支撑机器人100的其他部件。通常情况下，基座I可以由金属、合金等坚固的材料制成，也可以由其他各种材料制成，只要其刚度、挠性等性能满足需求即可。基座可以通过铸造等制造工艺形成。图1中的基座I的内部是中空的，其中容纳有图中未示出的马达等其他部件。当然，马达等部件也可以根据需求设置在基座I的外部或者分开设置。基座I的上部与大臂2及平衡器5相连结。基座I的底部通过机械连结等方式被固定到基准面PO上。需要说明的是，尽管大多情况下基座I被直接固定于地面(此时地面即为基准面PO)，但并不限于此，也可以被固定于工作台等其他平面。例如，当需要将工业机器人100倒置进行悬挂设置时，基座I可被固定于天花板等的下表面上。
[0034]大臂2是工业机器人100的第一臂，大臂2的一端被支承于基座I。大臂2能够绕垂直于基准面PO的第一轴Al相对于基座I进行相对旋转(第一旋转运动)。由图1可以看出，该第一旋转位于XY平面内。此外，大臂2还能够绕平行于基准面的第二轴A2进行旋转运动(第二旋转运动)。如图1所示，该第二旋转位于XZ平面内。大臂2的另一端与小臂3相连。如图1所示，大臂2与小臂3能够绕旋转轴A3进行相对旋转(第三旋转运动)。
[0035]小臂3呈杆状，能够在马达6的驱动下，绕其中心轴A4进行旋转(第四旋转运动)。如上所述，小臂3的一端与大臂2相连。此外，小臂3的另一端与手腕体4相连。如图1所示，小臂3与手腕体4能够绕平行于基准面PO的第四轴A5进行相对旋转(第五旋转运动)。
[0036]除了上述第一至第五旋转运动，本实施例的工业机器人100还包括第六旋转运动。所述第六旋转运动是指与手腕体4的末端相连结的执行部件(图中未示出)绕其轴心旋转的运动。由此，本实施例的工业机器人100的各个部件的旋转运动合计具有六个旋转轴，因此该工业机器人100也被称为六轴机器人。
[0037]为上述第一旋转运动提供动力的马达被设置于基座I的内部(图中未示出)。为上述第二旋转运动提供动力的马达被设置于第二轴A2附近(图中未示出)。为上述第三旋转运动提供动力的马达被设置于第三轴A3附近(图中未示出)。为上述第四至第六旋转运动提供动力的多个马达6被设置于小臂3的一端，其动力通过减速器等动力传递装置向手腕体及小臂传递。作为提供上述驱动力的马达，例如可以是电动马达。但马达的种类不限于此，只要能满足提供驱动力的条件即可，除了电动马达之外，也可以是液压马达或气动马达等。
[0038]平衡器5被支承在基座I上。平衡器5与大臂2相连。平衡器5能够与大臂2进行相对旋转。图1所示的状态下，平衡器5处于初始位置，不对大臂2施加作用力。随着大臂2绕第二轴A2进行旋转，平衡器5与大臂2之间的相对距离发生变化。伴随着该变化，平衡器5向大臂2施加拉力或推力。通过提供这样的作用力，有助于大臂2更加容易地返回到平衡位置。即，平衡器5具有协助大臂2恢复平衡的功能。
[0039]除上述部分之外，工业机器人100至少还包括:动力传递系统、能源供应系统、以及动作控制系统。所述动力传递系统能够将各个马达产生的驱动力传递至各运动部件，例如大臂、小臂、手腕体等。所述能源供应系统能够向各个马达提供其工作所需的能源。当采用电动马达时，所述能够供应系统即为电力供应系统。通过科学地规划布置电力输送线路，来满足各个电动马达的用电需求。此外，所述动作控制系统能够对各个运动部件的动作进行控制。所述动作控制系统能够按照用户预先设定的程序，控制各个运动部件的动作。
[0040]图2是根据本发明的一个实施例的机器人小臂3的侧视图。如图2所示，机器人I的小臂3包括第一小臂构件31、第二小臂构件32和第三小臂构件33。第一小臂构件31用于连接至手腕体4。第二小臂构件32用于在其内部容纳小臂3的各个传动部件。第三小臂构件33作为马达座，用于固定多个马达6，并且用于将小臂3可枢转地连接至大臂2。
[0041]图3A示出机器人小臂3从图2中的A向所观察到的侧视图，图3B示出第三小臂构件33的透视图。如图3A所示，第三小臂构件33固定有第一至第三马达61、62和63，分别用于驱动手腕体4绕第四轴A4、手腕体4绕第五轴A5和手腕体4绕第六轴A6的运动。如图3B所示，第三小臂构件33包括第一部分33A和第二部分33B。第一部分33A具有第一马达安装位331、第二马达安装位332、第三马达安装位333和第四马达安装位334。第一马达安装位331、第二马达安装位332和第三马达安装位333分别用于安装第一至第三马达61、62和63。第二部分33B用于将小臂3可枢转地连接到大臂2，并且具有第四马达安装位334。
[0042]工业机器人100还包括末端执行器(未示出)。末端执行器能够连接至手腕体4，并通过驱动装置61、62、63的驱动而相应地运动。末端执行器包括但不限于夹持器、托持器、吸盘、喷枪和焊枪等等。例如，在用于焊接作业时，末端执行器可以用于气焊、电弧焊、激光焊、等离子体焊、电子束焊、电阻焊、钎焊、摩擦焊等等。
[0043]图4示出机器人小臂3的剖视图。如图4所示，第二小臂构件32具有第一端321、内通 孔322和第二端323。在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33与该第一端321相对的表面之间围成一个容纳空间。此外，小臂部件3还包括第四轴(A4轴)传动组件34、第五轴(A5轴)传动组件35和第六轴(A6轴)传动组件36。
[0044]第四轴传动组件34包括第四轴输入齿轮341、第四轴传动轴342和第四轴减速器343?第四轴输入齿轮341设置在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33的相对表面围成的容纳空间中。第四轴输入齿轮341与第一马达61的输出端啮合。第四轴传动轴342通过轴承可枢转地设置在第二小臂构件32的内通孔322内并且贯穿该内通孔322。第四轴传动轴342的第一端342A固定连接到第四轴输入齿轮341，第四轴传动轴342的第二端342B固定连接到第四轴减速器343的输入端。第四轴减速器343的外壳固定连接到第二小臂构件32的第二端323。第四轴减速器343的输出端固定连接到第一小臂构件31。
[0045]第五轴传动组件35包括第五轴输入齿轮351和第五轴传动轴352。第五轴输入齿轮351设置在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33的相对表面围成的容纳空间中。第五轴输入齿轮351与第二马达62的输出端啮合。与第四轴输入齿轮341相比，第五轴输入齿轮351更远离第二小臂构件32的第一端321。第五轴传动轴352通过轴承可枢转地设置在第四轴传动轴342的内通孔342C内并且贯穿该内通孔342C，并且贯穿第四轴减速器343的内通孔和第一小臂构件31的内通孔。第五轴传动轴352的第一端352A固定连接到第五轴输入齿轮351，第五轴传动轴352的第二端352B固定连接到手腕体4的部件(未示出)以引起手腕体4绕第五轴A5的旋转。
[0046]第六轴传动组件36包括第六轴输入齿轮361和第六轴传动轴362。第六轴输入齿轮361设置在第二小臂构件32的第一端321和第三小臂构件33的相对表面围成的容纳空间中。第六轴输入齿轮361与第三马达的输出端嗤合。与第五轴输入齿轮351相比，第六轴输入齿轮361更远离第二小臂构件32的第一端321。第六轴传动轴362通过轴承可枢转地设置在第五轴传动轴352的内通孔352C内并且贯穿该内通孔352C，并且贯穿第四轴减速器343的内通孔和第一小臂构件31的内通孔。第六轴传动轴362的第一端362A固定连接到第六轴输入齿轮361，第六轴传动轴362的第二端362B固定连接到手腕体4的部件(未示出)以引起手腕体4绕第六轴A6的旋转。
[0047]图5A示出机器人小臂3沿图2中的B-B线所截取的剖视图，图5B示出沿图5A中的D-D线所截取的剖视图，图5C示出沿图5A中的E-E线所截取的剖视图。如图5B所示，第一马达61的输出轴611固定有输出齿轮612，输出齿轮612与第四轴传动组件34的第四轴输入齿轮341啮合。由此，第一马达61的动力能够传送到第四轴传动组件34，并继而引起手腕体4绕第四轴A4的运动。第二马达62的输出轴621固定有输出齿轮622，输出齿轮622与第五轴传动组件35的第五轴输入齿轮351啮合。由此，第二马达62的动力能够传送到第五轴传动组件35，并继而引起手腕体4绕第五轴A5的运动。
[0048]如图5C所示，第三马达63的输出轴631固定有输出齿轮632，输出齿轮632与第六轴传动组件36的第六轴输入齿轮361啮合。由此，第三马达63的动力能够传送到第六轴传动组件36，并继而引起手腕体4绕第六轴A6的运动。
[0049]根据本发明的结构，用于手腕体的马达相对于机器人小臂被置于后端。由此，马达不会对机器人的手腕体和小臂增加承载负担，从而机器人的手腕体和小臂可以适应重量更大的末端执行器，因此能够扩展机器人的工作能力并确保机器人的操作稳定性。根据本发明的结构，利用齿轮来实现马达向机器人小臂和手腕体的传动，能够确保传动的精确性，从而提高机器人的操作精度。根据本发明的结构，用于机器人的手腕体和小臂的马达被紧凑地布置在小臂的后端，这有助于实现机器人的紧凑设计，能够简化机器人的布线设计，从而提高机器人的空间布置自由度。
[0050]图6A示出从图2中C方向观察的根据本发明的一个实施例的第二小臂构件32的平面图，图6B示出沿图6A的F-F线截取的剖视图。如图6A所示，第二小臂构件32在其外周表面上具有增强件安装部324和325。根据一个实施例，增强件安装部324包括安装孔324A和324B，增强件安装部325包括安装孔325A和325B。
[0051]图7示出根据本发明的一个实施例在增强件安装到第二小臂构件32时机器人小臂3的侧视图。如图7所示，增强件37经由增强件安装部324和325被可拆卸地连接至第二小臂构件32。例如，增强件安装部324和325的安装孔可以是螺纹孔，增强件37可以在与增强件安装部324和325的安装孔324A、324B、325A和325B相对应的位置处具有通孔。在增强件安装部324、325的安装孔与增强件37的通孔对齐的状态下，通过将螺栓插入固定这些安装孔和通孔中，将增强件37可拆卸地连接到第二小臂构件32。
[0052]通过在第二小臂构件32上设置增强件37，可以增强第二小臂构件32以及整个机器人小臂3的刚度，从而提高机器人I的承载能力和操作稳定性。当机器人I采用小型末端执行器时，由于机器人I及机器人小臂3所需承担的载荷较小，在第二小臂构件32上可以不安装增强件37，这有利于机器人I实现快速精准的操作。当机器人I采用大型末端执行器时，根据机器人I及机器人小臂3的设计承载能力，可以将增强件37安装到机器人小臂3的第二小臂构件32。这有利于提高机器人小臂3的刚度，从而提高机器人I的承载能力，防止小臂3发生结构变形，并且确保机器人I的操作稳定性。
[0053]通过在机器人小臂3上设置增强件安装部并且根据需要来安装增强件，可以提高机器人I对不同末端执行器的适应性，便于快速地在不同末端执行器之间实现切换以扩展机器人的工作能力，并且防止机器人手臂在承担较大负载时发生结构形变，从而延长机器人的使用寿命。
[0054]增强件37可以由与第二小臂构件32相同或不同的材料制成。优选地，增强件37由高比刚度材料制成。例如，用于制造增强件37的材料可以比用于制造第二小臂构件32的材料具有更高的比刚度。通过采用比刚度高的材料来制成增强件37，即使在将增强件37安装到第二小臂构件32时，由于增强件37的重量较轻，从而能够在提高机器人小臂3的整体刚度和承载能力的同时，不会对第二小臂构件32和机器人小臂3增加过多承载负担。
[0055]如图7所示，增强件37具有三角形侧面轮廓。但是，增强件37的形状和结构不限于此。应当理解，增强件37可以具有任意形状和结构，只要其在安装到第二小臂构件32时能够增强第二小臂构件32的刚度即可。例如，增强件37 具有长方体形状或者工字梁形状。
[0056]在图6A和图6B所示的示例中，第二小臂构件32具有两个分离的增强件安装部324、325，并且每个增强件安装部包括两个安装孔。但是，增强件安装部在第二小臂构件32的布置不限于此。应当理解，第二小臂构件32的增强件安装部可以具有任意形式和分布，只要其能够将增强件37可拆卸且稳固地连接至第二小臂构件32即可。例如，第二小臂构件32和增强件37可以通过锁扣连接、键销连接、弹性形变连接、插接等方式来可拆卸地连接。
[0057]在图6A和图6B所示的示例中，增强件37相对于第二小臂构件32被安装在面对基准面PO的一侧。但是，增强件37的安装位置不限于此。应当理解，增强件37可以相对于第二小臂构件32安装在任意位置，只要其在安装到第二小臂构件32时能够增强第二小臂构件32的刚度即可。例如，增强件37可以相对于第二小臂构件32被安装到远离基准面PO的一侧。
[0058]尽管借助于本发明的实施例给出了上述描述，但是在不脱离本发明的精神的情况下，本领域技术人员将领会本发明还可以有很多等同的变化和修改。这些等同的变化和修改也包含在本发明的范围内。
【主权项】
1.一种机器人，所述机器人包括: 基座； 大臂，所述大臂被可枢转地支承于基座； 小臂，所述小臂包括: 第一小臂构件； 第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和 第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至所述大臂； 手腕体，所述手腕体被可枢转地连接至所述小臂的所述第一小臂构件； 末端执行装置，其连接至所述手腕体； 第一驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第一轴线旋转； 第二驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第二轴线旋转； 第三驱动装置，其安装在所述小臂的所述第一小臂构件，并且用于驱动所述手腕体绕第三轴线旋转， 其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。2.根据权利要求1所述的机器人，其中， 所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且 其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。3.根据权利要求2所述的机器人，其中，所述小臂还包括: 第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转； 第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和 第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。4.根据权利要求3所述的机器人，其中， 所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合， 所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且 所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。5.根据权利要求4所述的机器人，其中， 所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。6.一种机器人的小臂，包括: 第一小臂构件，所述第一小臂构件可枢转地连接至机器人的手腕体； 第二小臂构件，所述第二小臂构件固定连接至所述第一小臂构件；和 第三小臂构件，所述第三小臂构件可枢转地连接至机器人的大臂， 其中，所述第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且其中，所述机器人还包括增强件，所述增强件能够可拆卸地安装到所述第二小臂构件的所述增强件安装部，以增强所述第二小臂构件的刚度。7.根据权利要求6所述的机器人的小臂，其中 所述增强件安装部包括螺纹安装孔，所述增强件在与所述增强件安装部的螺纹安装孔相对应的位置处具有通孔，并且 其中，在所述增强件安装部的螺纹安装孔与所述增强件的通孔对齐的状态下，所述增强件通过螺栓被可拆卸地连接到所述第二小臂构件。8.根据权利要求7所述的机器人的小臂，其中，所述小臂还包括: 第一传动组件，所述第一传动组件包括第一输入齿轮和第一传动轴，其中所述第一传动轴具有第一内通孔，所述第一传动组件将所述第一驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第一轴线旋转； 第二传动组件，所述第二传动组件包括第二输入齿轮和第二传动轴，其中所述第二传动轴具有第二内通孔，所述第二传动轴可枢转地设置在所述第一传动轴的所述第一内通孔内并贯穿所述第一内通孔，所述第二传动组件将所述第二驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第二轴线旋转；和 第三传动组件，所述第三传动组件包括第三输入齿轮和第三传动轴，其中所述第三传动轴可枢转地设置在所述第二传动轴的所述第二内通孔内并贯穿所述第二内通孔，所述第三传动组件将所述第三驱动装置的动力传递到所述手腕体，以驱动所述手腕体绕第三轴线旋转。9.根据权利要求8所述的机器人的小臂，其中， 所述第一传动组件的第一输入齿轮与所述第一驱动装置的输出齿轮直接啮合， 所述第二传动组件的第二输入齿轮与所述第二驱动装置的输出齿轮直接啮合，并且 所述第三传动组件的第三输入齿轮与所述第三驱动装置的输出齿轮直接啮合。10.根据权利要求9所述的机器人的小臂，其中， 所述第一传动组件还包括减速器，所述第一传动组件的第一传动轴连接到所述减速器的输入端，所述减速器的输出端连接到所述手腕体。
【专利摘要】本发明涉及机器人小臂。小臂包括：第一小臂构件，其可枢转地连接至机器人的手腕体；第二小臂构件，其固定连接至第一小臂构件；和第三小臂构件，其可枢转地连接至机器人的大臂。第二小臂构件的外周表面上具有增强件安装部，并且机器人还包括增强件，增强件能够可拆卸地安装到第二小臂构件的增强件安装部，以增强第二小臂构件的刚度。
【IPC分类】B25J18/00
【公开号】CN104890008
【申请号】CN201510250557
【发明人】赵双庆
【申请人】湖北骐通智能科技股份有限公司
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月15日
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