[发明专利]基于XYZ直角坐标关节和姿态腕的6自由度工业机器人

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业机器人，具体涉及一种基于XYZ直角坐标关节与姿态腕的6自由度工业机器人，属于机器人技术领域。

背景技术

目前主流的通用型工业机器人常采用6自由度结构，6个自由度的关节大多采用串联的结构，因此对于工作空间大的需求，这种机器人无法满足。而现有的XYZ直角坐标关节的机器人虽然可以满足大工作空间的要求，但较多采用4个自由度，很少有实现6个自由度的结构。第一、第二、第三直角坐标关节的结构大多基本相同，而第四、五、六直角坐标关节却因为多种因素的限制，如末端尺寸及重量、末端工作范围的大小等，需要采用电机后置的方式，但这使得其内部的传动结构变为复杂，且设计存在非常大的难度。因此，目前的准六自由度类型机器人的后三个关节还没有采用后置电机的方案。中国专利文献201110117358.9提出了一种带有减少移动质量的直驱XYZ轴定位系统，但没有考虑后三个姿态轴的实现，关于后3个关节采用电机后置的方案也很少有相关的文献报道。目前后3个关节采用电机后置的方案已成为机器人集成化设计的重要目标之一。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种基于XYZ直角坐标关节与姿态腕的6自由度工业机器人，其机构不同于通用6轴工业机器人，而是将直角坐标机器人与姿态腕相结合，使用直角坐标机器人提供三个移动自由度，结构简单，易于实现，而其末端的三自由度机械手腕，即姿态腕提供三个旋转自由度，结构紧凑，保证机器人末端的灵活性，使得机器人末端参数与世界主流工业机器人的参数相接近。

本发明解决其技术问题的技术方案是：

一种基于XYZ直角坐标关节和姿态腕的6自由度工业机器人，其包括直角坐标关节和姿态腕，其中，姿态腕安装在直角坐标关节的末端，该直角坐标关节实现所述机器人三个方向的移动自由度，姿态腕实现所述机器人的三个旋转自由度。

所述的直角坐标关节包括结构相同的第一线性模组、第二线性模组、第三线性模组和第四线性模组，其中，第一线性模组与第三线性模组平行布置作为一整体，并且该整体、第二线性模组和第四线性模组三者相互之间两两正交；第四线性模组同时连接第一线性模组和第三线性模组，并能够随之沿第一线性模组和第三线性模组的轴线方向直线移动，实现所述机器人的第一个移动自由度；第二线性模组固定连接于第四线性模组上且沿第四线性模组的轴线方向直线移动，实现所述机器人的第二个移动自由度；第二线性模组沿自身的轴线方向相对于第四线性模组作直线移动，实现所述机器人的第三个移动自由度。

所述的第一个移动自由度的行程可调节，所述第二个移动自由度的行程可调节，所述第三个移动自由度的行程可调节。

所述的第一线性模组、第二线性模组、第三线性模组和第四线性模组各自均由电机、线性导轨、滚珠丝杠和滑块组成，该电机驱动滚珠丝杠旋转，从而带动与滚珠丝杠旋接的滑块在线性导轨上作直线移动。

所述的姿态腕包括基座、三电机、三谐波减速器和三传动机构，并且通过其基座固定连接在所述直角坐标关节的末端并随之运动，作为所述机器人末端的三个旋转关节，每一电机对应一个旋转关节的旋转自由度；所述姿态腕采用电机后置设计，所述的三电机并排装在所述基座上。

所述的三电机包括第一电机、第二电机和第三电机，所述三谐波减速器包括第一谐波减速器、第二谐波减速器和第三谐波减速器，所述三传动机构包括第一传动机构、第二传动机构和第三传动机构；所述第一电机通过第一传动机构驱动第一谐波减速器，减速后由该第一谐波减速器的输出轴作为第一旋转关节的转子，实现所述机器人的第一个旋转自由度；所述第三电机通过第三传动机构驱动第三谐波减速器，减速后由该第三谐波减速器的输出轴作为第二旋转关节的转子，实现所述机器人的第二个旋转自由度；所述第二电机通过第二传动机构驱动第二谐波减速器，减速后由该第二谐波减速器的输出轴作为第三旋转关节的转子，实现所述机器人的第三个旋转自由度。