[发明专利]一种柔索驱动串联四自由度喷涂机械臂

说明书

本发明涉及一种柔索驱动串联四自由度喷涂机械臂，包括基座、腰部单元、大臂单元、小臂单元以及末端执行单元，所述的腰部单元通过腰部驱动电机及与腰部驱动电机相连的第一同步带传动机构实现腰部单元相对于基座的转动，所述的大臂单元通过大臂驱动电机及与大臂驱动电机相连的第二同步带传动机构实现大臂单元相对于腰部单元的转动，所述的小臂单元通过小臂驱动电机以及与小臂驱动电机相连的第一柔索传动机构实现小臂单元相对于大臂单元的转动，所述的末端执行单元通过末端驱动电机以及与末端驱动电机相连的第二柔索传动机构实现末端执行单元相对于小臂单元的转动。本发明的机械臂质量体积小，抗震缓冲能力强，同时也能提高负载质量。

技术领域

本发明涉及自动喷涂机器人领域，具体涉及一种柔索驱动串联四自由度喷涂机械臂。

背景技术

面对日益丰富的物质文化要求，我们对各类产品精密性、复杂性的要求不断提高，而这就要求加工设备不断革新改进，机械手则成为大规模高精度加工的完美选择。尽管传统工业机器人具有精度高、速度快、效率高等优点，其在制造、物流、医疗，甚至家庭娱乐等领域都广泛应用。但是，传统工业机器人也存在很多不足，现有的串联机器人是由刚度很大的杆通过关节连接起来的，关节有转动和移动两种，前者为旋转副，后者为棱柱关节。并且，这些结构是杆之间串联，形成一个开运动链，除了两端的杆只能和前或后连接外，每一个杆的前面和后面的杆通过关节连接在一起。现有串联机器人有以下几个缺点：1）现有串联机器人的传动基本都是直接在关节处安装电机，这样会使得整个机械臂的质量很大，尤其是在每个关节部位，运动时惯性会较大，导致稳定性不足; 2）现有串联机器人的负载能力受到本身质量的限制，由于电机安装位置导致质量大，从而串联机器人进行负载运作时，负载能力有限。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔索驱动串联四自由度喷涂机械臂，该机械臂质量体积小，抗震缓冲能力强，同时也能提高负载质量。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：包括基座、设置在基座上的腰部单元、与腰部单元相连的大臂单元、与大臂单元通过连杆相连的小臂单元以及设置在小臂单元端部的末端执行单元，所述的腰部单元通过腰部驱动电机及与腰部驱动电机相连的第一同步带传动机构实现腰部单元相对于基座的转动，所述的大臂单元通过大臂驱动电机及与大臂驱动电机相连的第二同步带传动机构实现大臂单元相对于腰部单元的转动，所述的小臂单元通过小臂驱动电机以及与小臂驱动电机相连的第一柔索传动机构实现小臂单元相对于大臂单元的转动，所述的末端执行单元通过末端驱动电机以及与末端驱动电机相连的第二柔索传动机构实现末端执行单元相对于小臂单元的转动，所述腰部单元、大臂单元、小臂单元以及末端执行单元的转动分别对应腰关节、肩关节、肘关节及腕关节的转动，且腰部驱动电机、大臂驱动电机、小臂驱动电机及末端驱动电机均设置在腰部单元上，所述的大臂单元里设有定滑轮组，所述的小臂单元里设有动滑轮组，第一柔索传动机构中的第一柔索绕经定滑轮组、动滑轮组后与定滑轮组相连形成闭环传动，第二柔索传动机构中的第二柔索绕经定滑轮组、动滑轮组后与末端执行单元相连形成闭环传动；

所述的小臂单元包括对称且呈镜像分布的小臂左侧板与小臂右侧板，所述的小臂左侧板与小臂右侧板相靠近的板面贴合并通过螺钉固定，小臂左侧板与小臂右侧板之间形成容纳动滑轮组及末端执行单元的空腔；

所述的动滑轮组包括位于小臂单元下部的第一动滑轮以及布置在第一动滑轮周向的左动滑轮、中动滑轮及右动滑轮，所述的第一动滑轮、左动滑轮、中动滑轮及右动滑轮分别通过第一动滑轮轴、左动滑轮轴、中动滑轮轴及右动滑轮轴与小臂左侧板及小臂右侧板连接，且上述各定滑轮与各自的轮轴之间分别设有轮轴套，所述的第一动滑轮轴与大臂单元中的第二定滑轮轴之间通过连杆连接，所述的左动滑轮、中动滑轮及右动滑轮分别距离第一动滑轮的轴距与左定滑轮、中定滑轮、右定滑轮分别距离第二定滑轮的轴距相等，且左动滑轮、中动滑轮、右动滑轮、第一动滑轮分别与左定滑轮、中定滑轮、右定滑轮、第二定滑轮沿小臂单元与大臂单元的贴合面镜像对称设置，所述的小臂驱动电机通过第一柔索传动机构驱使小臂单元绕大臂单元的第二定滑轮轴转动。