[实用新型]一种水平多关节机器人

说明书

本实用新型公开了一种水平多关节机器人，包括底座、大臂组件、小臂组件及动作轴，底座包括基座和臂筒，基座内设有驱动单元，臂筒内设有传动单元，大臂组件通过臂筒与基座连接且可绕J1轴线转动，大臂组件与臂筒之间设有驱动臂，驱动臂绕J1轴线转动，驱动臂的前端连接有附杆，附杆的另一端连接小臂组件，小臂组件在平面四连杆机构的带动下绕J2轴线转动，动作轴设于小臂组件的另一端且可绕J3轴线转动及升降运动。本实用新型实现机器人的低制造成本及高速运动。

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种水平多关节机器人。

背景技术

水平多关节机器人SCARA(Selective Compliance Assembly Robot Arm)是一种水平多关节机器人，具有四个轴和四个运动自由度:X,Y,Z方向的平动自由度和绕Z轴的转动自由度。在X,Y方向上具有顺从性，而在Z轴方向上具有良好的刚度，大臂和小臂是串联的两杆结构，类似人的手臂，可以伸进有限的空间中进行作业，然后收回。它的第一，二，四轴具有转动特性，第三轴具有线性移动特性，并且第三和第四可以根据工作需要的不同，制造成相应多种不同的形态。因此，SCARA机器人被广泛应用于电子产品工业，汽车工业，塑料工业，药品工业和食品工业等多个领域，用以完成搬取，装配，喷涂，焊接等操作。

例如，中国专利CN109551515A公布了一种水平多关节产业机器人，该机器人具有固定于天花板面的基座、连结于基座并能够在水平面转动的第一手臂、连接于第一手臂并能够在水平面内转动的第二手臂以及设置大臂组件和小臂组件之间的连接筒。该专利解决了大臂与小臂之间的运动干涉问题，但该机器人的各驱动马达都设置于各关节上或小臂组件内，增加了机器人手臂的重量与转动惯量，降低了机器人的运行速度与节拍。

实用新型内容

为解决现上述问题，本实用新型提供一种水平多关节机器人，重新优化其结构以降低机器人手臂的重量与转动惯量，通过增大驱动马达的功率以提升机器人的运行速度而不增加运动部件的重量，同时可采用更长臂展以提高机器人的运动灵活性。

本实用新型采用的第一技术方案是：一种水平多关节机器人，包括底座、大臂组件、小臂组件及动作轴，底座包括基座和臂筒，基座内设有驱动单元，臂筒内设有传动单元，大臂组件通过臂筒与基座连接且可在驱动单元的驱动下绕J1轴线转动，大臂组件与臂筒之间设有驱动臂，驱动臂可在驱动单元的驱动下绕J1轴线转动，驱动臂的前端连接有附杆，附杆的另一端连接小臂组件，驱动臂、附杆、大臂组件、小臂组件组成平面四连杆机构，小臂组件可在平面四连杆机构的带动下绕J2轴线转动，动作轴设于小臂组件的另一端且可绕J3轴线转动及升降运动。

采用上述技术方案，将小臂组件和大臂组件之间的连接筒改为设置在大臂组件和基座之间的臂筒，臂筒不仅起到加长基座与大臂间距的作用，且作为传动部件将驱动单元的动力传递到大臂及驱动臂，从而实现大臂及驱动臂的转动，且通过驱动臂实现小臂的转动，驱动单元及传动单元均设置在底座内，使机器人的大部分质量移动到J1轴上，极大地减小了动作轴的转动惯量，提升了机器人的运行速度和节拍，且可通过增大驱动单元的电机功率进一步提升机器人的运行速度。

本实用新型采用的第二技术方案是在第一技术方案上的改进，本实用新型采用的第二技术方案是：驱动单元包括第一电机、第二电机、第三电机和第四电机；传动单元包括同轴设置的第一传动轴、第二传动轴、第三传动轴和第四传动轴；大臂组件设有第一大臂同步带传动单元和第二大臂同步带传动单元，小臂组件设有第一小臂同步带传动单元和第二小臂同步带传动单元；动作轴设有执行轴、升降螺母和旋转套筒；第一电机驱动第一传动轴带动驱动臂绕J1轴线转动；第二电机驱动第二传动轴带动大臂组件绕J1轴线转动；第三电机驱动第三传动轴转动，第三传动轴通过第一大臂同步带传动单元、第一小臂同步带传动单元驱动升降螺母转动从而带动执行轴升降运动；第四电机驱动第四传动轴转动，第四传动轴通过第二大臂同步带传动单元、第二小臂同步带传动单元驱动旋转套筒转动从而带动执行轴绕J3轴线转动。