[实用新型]一种机器人手腕

说明书

本实用新型属于工业机器人技术领域，具体公开了一种机器人手腕，包括小臂基体、手腕基体、自转驱动机构、俯仰驱动机构，以及对手腕基体俯仰运动辅助支撑的辅助支撑机构；手腕基体内开有空腔，自转驱动机构设置于空腔内，自转驱动机构包括自转驱动电机和自转减速器；俯仰驱动机构包括俯仰减速器。本实用新型属于电机前置式，俯仰自由度高，自转传动精度高。

技术领域

本实用新型属于工业机器人技术领域，尤其涉及一种机器人手腕。

背景技术

现代机器人手腕又称为机器人姿态机构，如图1所示，手腕基体的姿态可由三个方位来确定，分别为侧摆角α、俯仰角β和自转角γ。大臂1、小臂2和手腕3依次连接，手腕3的图形姿态可以看作是处于X₃方向的手腕3先绕Z₃在平面X₃O₃Y₃内旋转α角，然后在Y₃与Z₃组成的垂直平面Y₃O₃Z₃内向上旋转β角得到，如果0°≤α≤360°、0°≤β≤360°、0°≤γ≤360°，则手腕3达到完全灵活。

现代机器人手腕从结构形式上分为三自由度手腕和二自由度手腕，其中，二自由度手腕可以分为电机前置式和电机后置式。

电机前置式是将电机置于手腕内，简化了传动结构，避免了传动过程的轴线干扰，提高了传动精度，但加大了手腕的重量，不利于手腕平衡，而电机后置式是将电机置于小臂后端或小臂空腔内，利于小臂平衡，但增加了传动方案的复杂度并减小了传动精度。

为解决电机后置式传动精度低，负载较大的问题，本申请人在先申请了一种二自由度工业机器人的手腕（申请公布号为CN102284959A的中国发明专利申请），公开了一种二自由度工业机器人的手腕，包括自转驱动机构和俯仰驱动机构，自转驱动机构包括动力输入轴、锥形齿轮组和自转齿轮轴，动力输入轴一端与自转齿轮轴一端通过锥形齿轮组连接，动力输入轴另一端外接自转动力源，自转齿轮轴另一端与手腕末端执行器连接，动力输入轴与自转齿轮轴垂直设置，动力输入轴设于手腕基体的轴线方向上；俯仰驱动机构包括俯仰齿轮轴，俯仰齿轮轴一端外接俯仰动力源，俯仰齿轮轴另一端与手腕基体连接，俯仰齿轮轴设于手腕基体的轴向方向上。

上述专利是对电机后置式进行改进，传动精度高，平衡性高，但是仍存在以下问题：

（1）俯仰角β的运动范围仅为：-90°≤β≤+90°，俯仰自由度较低；

（2）通过第一电机、动力输入轴、锥形齿轮组、自转齿轮轴、第一谐波减速器等部件完成手腕基体完成自转过程，整个过程的自转传动精度有待于进一步提高。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种自转传动精度更佳，并且俯仰自由度高的机器人手腕。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种机器人手腕，包括小臂基体、手腕基体、自转驱动机构和俯仰驱动机构，以及对手腕基体俯仰运动辅助支撑的辅助支撑机构；俯仰驱动机构的俯仰角β的范围是：-140°≤β≤+140°；手腕基体内开有空腔，自转驱动机构设置于空腔内，自转驱动机构包括自转驱动电机和自转减速器，自转驱动电机的输出轴与自转减速器的波发生器连接；

俯仰驱动机构包括俯仰减速器，小臂基体的一侧开有小臂安装孔，小臂基体的另一侧开有小臂布线孔，小臂安装孔和小臂布线孔正对布置，俯仰减速器设置于小臂安装孔上，辅助支撑机构设置于小臂布线孔上。

本技术方案的工作原理和有益效果在于：（1）本技术方案属于电机前置式，并且通过自转驱动电机和自转减速器直连的方式，驱动末端执行器自转，极大地简化传动结构，提高自转传动精度、装配效率和合格率。

（2）本技术方案独立设置自转驱动机构和俯仰驱动机构，可实现自转和俯仰两个自由度的独立运动。