[发明专利]动力组件、驱动装置、轻量级工业桌面机械臂及机器人

说明书

涉及轻量级工业桌面机械臂技术领域，本申请提供了一种动力组件、驱动装置、轻量级工业桌面机械臂及机器人，动力组件包括大臂驱动电机、小臂驱动电机、大臂减速器和小臂减速器；大臂驱动电机与大臂减速器同轴连接，大臂减速器与大臂同步带轮组件传动连接，并以大臂同步带轮组件传动连接于桌面机械臂的大臂；小臂驱动电机与小臂同步带轮组件传动连接，小臂同步带轮组件与小臂二级同步带轮组件传动连接，小臂二级同步带轮组件与小臂减速器传动连接，并以小臂减速器传动连接于桌面机械臂的小臂；其中，所有同步带轮组件的减速比均大于1。以解决现有轻量级工业桌面机械臂负载能力不足的问题，能让桌面机械臂获得更优的性能。

技术领域

本申请涉及桌面机械臂技术领域，尤其涉及一种动力组件、驱动装置、轻量级工业桌面机械臂及机器人。

背景技术

1954年美国戴沃尔最早提出了工业机械臂的概念，工业机械臂要点是借助伺服技术控制机械臂的关节，利用人手对机械臂进行动作示教，机械臂能实现动作的记录和再现。这些工业机械臂主要由类似人的手和臂组成，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、等工业领域。

如CN204235546U所公开的一种工业型多关节机械臂，见图1所示，作为一种比较传统的工业机械臂，其在底座上配置有在转台上的大臂A1与小臂A2，由于关节轴数较多，通常为6至7轴，即需要6至7套电机及减速器、刹车、编码器等组件，虽然负载能力高，驱动控制精度高，但是存在体积大且制造成本高等问题。

基于上述工业机械臂存在的问题，发展出一种如JP2002021807所公开的采用平行四边形组合臂架的四轴工业机械臂，见图2所示，公开的工业级机械臂主要是在固定台B1上可转动连接有转台B2，转台B2上配置有动力同时枢接有大臂B3，大臂B3的末端枢接有小臂B4，小臂B4末端为机械手B5，且明确指出其用于工业方向上的搬运，从附图结构看，其仍旧是电机+减速器直连的简单方案。这种工业机械臂一般用于不追求控制精度且用于平面-平面的码垛搬用工作，由于省掉了2个轴，降低了制造成本，这类机械臂一般采用大功率电机和大减速比减速器直连的动力方案，从而获得较大负载能力，相对如上述的传统的工业机械臂或US16/754874或CN111360787A公开的工业/协作机械臂而言，成本更低。US16/754874见图3所示，其在转台C1上配置大功率电机和大减速比减速器直连，其大臂C2可转动地连接于转台C1，而小臂C3可转动地连接于大臂C2。CN111360787A见图4所示，包括第一关节D1、第二关节D2、第三关节D3、第四关节D4、第五关节D5、第六关节D6以及第七关节D7，每个关节均包括定制的具有减速器与电机的关节电机方案。

在近年来，市场上出现一种轻量型桌面机械臂，与价格高昂、体型巨大的工业机械臂不同，桌面机械臂在保留传统机械臂特征的同时，又衍生出了许多自己的优点。比起工业机械臂几十千克甚至几百千克的重量，大部分桌面机械臂重量仅在10千克甚至3千克以内，占地面积可控制在不到一张A4纸大小，成年人完全可以直接用手搬运。整体上可以视为如CN204235546U所公开的一种工业型多关节机械臂的缩小简配版本，如CN205394539U、CN204868855U及CN110948470A公开的采用平行四边形组合臂架的轻量型桌面机械臂，一般此类机械臂由于精度不足和负载能力差，通常用于要求不高的教育培训场景，如编程教学、写字绘画、轻量级的抓取搬运等，其主要在小型化和降低成本方面有了长足的进展。此类机械臂见图5所示意的结构，但因此类轻量型桌面机械臂，主要采用低精度的齿轮箱或减速同步带进行减速，导致其负载比较小(一般负载在200至500克)，驱动控制精度不高，一般只能适用于教育、教学编程等场景，在工业方向的应用上表现不尽如人意。