[发明专利]塑料机器人臂连杆、相关的机器人及制造方法

说明书

一种用于机器人(200)的塑料机器人臂连杆(100)，包括：由塑料材料制成的主体(101)；连接件(102)，被布置在主体(101)上并且适于被耦接至机器人(200)的另一塑料机器人臂连杆或传动部；以及插入件(103)，由弹性模量高于塑料材料的材料制成，并且被嵌入主体(101)和/或连接件(102)中。能够提高机器人臂连杆的刚度和强度，并且塑料臂的蠕变效应也显著降低。

技术领域

本公开实施例总体上涉及一种塑料机器人臂连杆、以及包括多个塑料机器人臂连杆的相关的机器人及其制造方法。

背景技术

如今，廉价机器人和小型轻便机器人的发展逐渐成为机器人领域的发展趋势。在这种趋势下，已经开发了非金属机器人，诸如塑料机器人。与金属材料相比，塑料材料具有高强度重量比，如果产品中涉及强度，这可以实现机器人的轻量化设计。材料的强度是指材料抵抗损坏(即，使材料断裂所需的应力)的能力。

除了强度之外，部件或结构的另一基本参数是刚度，刚度表示部件或结构经受外力以抵抗变形的能力。刚度也是设计机器人时的一个考虑。对于工业机器人，从精确且快速的运动控制的角度来看，适当的结构刚度也是期望的。

然而，对于由塑料材料制成的结构，其刚度与由金属材料制成的结构的刚度大不相同。通常，相对于由金属材料制成的结构，由塑料材料制成的结构具有较低的刚度。此外，塑料还具有因长期应力导致的蠕变效应，这会影响塑料机器人的精度。

弹性模量(E模量)是低于比例极限的应力与对应应变的比。E模量是结构刚性或刚度的度量。尽管混合结构被用于诸如保险杠、门等的一些汽车零件以增加材料刚度(即，E模量)，但在机器人领域，混合结构尚未被用作机器人诸如臂连杆的主要部件。

发明内容

为了解决或至少部分地解决上述及其它潜在问题，本公开实施例提供了一种具有混合结构的塑料机器人臂连杆及相关机器人。

在第一方面，提供了一种用于机器人的塑料机器人臂连杆。机器人臂连杆包括由塑料材料制成的主体；连接件，被布置在主体上并且适于被耦接至机器人的另一塑料机器人臂连杆或传动部；以及插入件，由弹性模量高于塑料材料的材料制成，并且被嵌入主体和/或连接件中。

通过将具有更高弹性模量的材料嵌入由塑料材料制成的机器人臂连杆的主体内，能够提高机器人臂连杆的刚度和强度。另外，由于高刚性材料的存在，塑料臂的蠕变效应也显著降低，从而提高了机器人的精度。

在一些实施例中，插入件被成形和/或布置为使得主体或连接件的厚度是均匀的。通过上述布置，可以通过注射成型更容易地制造机器人臂连杆。此外，制造精度也能够相应地提高。

在一些实施例中，插入件由金属材料或复合材料制成。这样，能够以成本有效的方式有效地提高机器人臂连杆的刚度和强度。

在一些实施例中，插入件包括被嵌入连接件中的轴承或金属法兰。因此，一方面，可以提高连接件的刚度。另一方面，能够降低机器人臂连杆的组装成本。

在一些实施例中，金属法兰被机加工为便于与塑料机器人臂连杆和传动部耦接。这样，耦接至连接件的部件可以更容易地耦接至连接件。

在一些实施例中，插入件沿主体的延伸方向延伸。由此，可以有效地提高沿整个车身的刚度和强度。此外，可以进一步减少塑料机器人臂连杆的蠕变，从而提高机器人的精度。

在一些实施例中，插入件是中空的，其中布置有至少一个加强肋。这样，可以在保持相对较高的刚度和强度的同时减小塑料机器人臂连杆的重量。

在一些实施例中，插入件通过片材切割或3D打印形成。也就是说，插入件可以以任何适当方式制造，这提高了制造插入件时的灵活性。

在一些实施例中，塑料机器人臂连杆通过注射成型形成。这样，能够降低机器人臂连杆的制造成本，并且能够进一步提高强度。