[发明专利]一种含滚珠丝杠副驱动的六自由度工业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及工业自动化领域，具体是一种含滚珠丝杠副驱动的六自由度工业机器人。

背景技术

工业自动化就是以工业生产中的各种参数为控制目的，实现各种过程控制，在整个工业生产中，尽量减少人力操作的技术。工业机器人属于工业自动化产品的一个重要方面，工业机器人是自动执行工作的机器装置，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器，工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。未来几年中国或成为全球最大的机器人需求市场。由于现代计算机技术的迅速发展，多轴运动控制技术不断成熟，工业机器人的成本逐渐降低，目前已进入爆发式增长阶段。绝大部分工业机器人有六个轴，其中三个轴将执行末端安装工具送至空间可达位置，而另外的三个轴实现执行末端焊接工具的空间姿态调整。传统的关节式机器人都将电机安装在关节处，使得机械手臂显得笨重，存在转动惯量大、刚度差以及累积误差大等不足。机构的动力学性能较差，难以满足日益高速高精度要求。串联机构在机构设计方面具有较好的运动学性能，而动力学性能较低；和串联机器人相比较，并联机构具有无累积误差，精度较高，驱动装置可置于定平台上或接近定平台的位置，这样运动部分重量轻，速度高，动态响应好，结构紧凑，刚度高，承载能力大，根据这些特点，并联机器人可以应用于高承载能力的场合，但由于并联机器人受结构限制，工作空间往往很小，较难应用于对工作空间要求大的领域。而且，驱动电机均安装在关节处的机器人故障率较高，可靠性差，易造成较大的关节误差，对机器人的精度影响较大，由于这诸多缺点，现有机器人结构很难兼顾作业灵活性及高精度的特性，很难满足大工作空间、高精度、高可靠性的作业要求，成为高端工业机器人设计制造的一个难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的问题，提供一种串并联机构的机器人机构，综合串联机构和并联机构各自的优点，在保证机器人作业灵活性、高精度、高可靠性的前提下，尽可能的将电机安置于机座上或将电机合理布置，充分发挥串并联机构的优点，大幅提高机器人可靠性，降低维护成本，提高机器人运行稳定性，实现机器人较好的动力学性能。

本发明通过以下技术方案实现以上目的：

一种含滚珠丝杠副驱动的六自由度工业机器人，包括腰部回转机构、肩摆动机构、肘回转机构、前臂旋转机构、腕回转机构、工具卡座回转机构、机座及回转平台；

所述的腰部回转机构通过回转平台由第十六转动副安装在机座上，第十六转动副由第一伺服电机驱动，实现腰部整周转动；

所述肩摆动机构包括回转平台、第一滚珠丝杠、第一滚珠丝杠套筒、第一连杆、第二连杆和第三连杆，第一滚珠丝杠与回转平台由第一转动副连接，第一滚珠丝杠与第一滚珠丝杠套筒由第一螺旋副连接，第一连杆与第一滚珠丝杠套筒由第十一转动副连接，第一连杆与回转平台由第三转动副连接，第一连杆与第二连杆由第十转动副连接，第三连杆与回转平台由第四转动副连接，第二连杆与第三连杆由第九转动副连接，第一滚珠丝杠由第二伺服电机驱动；

所述肘回转机构包括第二滚珠丝杠、第二滚珠丝杠套筒、第四连杆、第五连杆和第六连杆，第二滚珠丝杠与回转平台由第二转动副连接，第二滚珠丝杠与第二滚珠丝杠套筒由第二螺旋副连接，第四连杆与第二滚珠丝杆套筒由第十二转动副连接，第四连杆与回转平台由第五转动副连接，第四连杆与第五连杆由第六转动副连接，第五连杆与第六连杆由第七转动副连接，第三连杆与第六连杆由第八转动副连接；第二滚珠丝杠由第三伺服电机驱动；

所述前臂旋转机构、腕回转机构和工具座回转机构组成三维转动机构，前臂旋转机构由前臂与第六连杆通过第十三转动副连接，由安装在第六连杆上的第四伺服电机驱动，腕回转机构由前臂与手腕通过第十四转动副连接，由安装在前臂上的第五伺服电机驱动，工具卡座回转机构由手腕与末端工具卡座通过第十五转动副连接，由安装在手腕上的第六伺服电机驱动。

所述的第十六转动副垂直于机座；第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副、第六转动副、第七转动副、第八转动副、第九转动副、第十转动副和第十四转动副相互平行，其中第四转动副与第五转动副同轴；第十一转动副与第十转动副同轴，第十二转动副与第六转动副同轴，第十三转动副与第十四转动副相互垂直，第十四转动副与第十五转动副相互垂直。