一种重力补偿装置及机器人论文和设计-张险峰

全文摘要

本实用新型公开了一种重力补偿装置及机器人，该机器人安装有该重力补偿装置，该重力补偿装置包括第一执行端、第二执行端和摆臂，所述第一执行端上设置有驱动轴和传动连接驱动轴的驱动电机，所述摆臂的一端固定于驱动轴上、另一端枢设有平行于驱动轴的联动轴，所述第二执行端固定安装于联动轴上，所述驱动轴上固定安装有第一皮带轮，所述联动轴上固定安装有第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮上套设有皮带。本实用新型中的重力补偿装置较传统结构而言，其通过机械方式进行重力补偿，有利于降低生产成本，该机器人无需进行算法补偿，减轻机器人系统的运行负载，简化驱动电机的控制过程，提高机器人运行过程中的稳定性，延长使用寿命。

主设计要求

1.一种重力补偿装置，其特征在于，包括第一执行端、第二执行端和摆臂，所述第一执行端上设置有驱动轴和传动连接驱动轴的驱动电机，所述摆臂的一端固定于驱动轴上、另一端枢设有平行于驱动轴的联动轴，所述第二执行端固定安装于联动轴上，所述驱动轴上固定安装有第一皮带轮，所述联动轴上固定安装有第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮上套设有皮带。

设计方案

2.如权利要求1所述的一种重力补偿装置，其特征在于，所述摆臂包覆第一皮带轮、第二皮带轮和皮带。

3.如权利要求2所述的一种重力补偿装置，其特征在于，所述摆臂具有两块平行对齐并保持一定间距的安装板，两块安装板之间通过连接机构固定，所述驱动轴和联动轴分别设置于两块安装板的两端，所述第一皮带轮、第二皮带轮和皮带位于两块安装板之间。

4.如权利要求3所述的一种重力补偿装置，其特征在于，所述连接机构设置有若干连杆，若干所述的连杆分布于驱动轴和联动轴之间、且两端分别固定连接一安装板。

5.如权利要求3所述的一种重力补偿装置，其特征在于，所述驱动电机位于两块安装板之间。

6.如权利要求3所述的一种重力补偿装置，其特征在于，所述第一执行端于两块安装板之间和\/或两块安装板的外侧枢接驱动轴，所述第二执行端于两块安装板之间和\/或两块安装板的外侧固定连接联动轴。

7.一种机器人，其特征在于，安装有权利要求1至6任一项所述的重力补偿装置。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种重力补偿装置及应用该装置的机器人。

背景技术

随着自动化技术的日益成熟，工业生产过程中的自动化程度也越来越高。工业生产过程中的自动化大多通过机器人(也称机械手)实现。机器人的机械臂在运动的过程中，重力会对其产生影响，使其实际运动量与理论值产生偏差，因此市面上的机器人一般通过相关的算法进行重力补偿，以消除偏差。此种方式是通过软件运行算法并反馈至相关电机实现重力补偿的，增加了结构组成，提高了成本。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种采用机械方式进行重力补偿的装置以及采用该装置的机器人。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种重力补偿装置，包括第一执行端、第二执行端和摆臂，所述第一执行端上设置有驱动轴和传动连接驱动轴的驱动电机，所述摆臂的一端固定于驱动轴上、另一端枢设有平行于驱动轴的联动轴，所述第二执行端固定安装于联动轴上，所述驱动轴上固定安装有第一皮带轮，所述联动轴上固定安装有第二皮带轮，所述第一皮带轮和第二皮带轮上套设有皮带。

优选的，所述摆臂包覆第一皮带轮、第二皮带轮和皮带。

优选的，所述摆臂具有两块平行对齐并保持一定间距的安装板，两块安装板之间通过连接机构固定，所述驱动轴和联动轴分别设置于两块安装板的两端，所述第一皮带轮、第二皮带轮和皮带位于两块安装板之间。

优选的，所述连接机构设置有若干连杆，若干所述的连杆分布于驱动轴和联动轴之间、且两端分别固定连接一安装板。

优选的，所述驱动电机位于两块安装板之间。

优选的，所述第一执行端于两块安装板之间和\/或两块安装板的外侧枢接驱动轴，所述第二执行端于两块安装板之间和\/或两块安装板的外侧固定连接联动轴。

一种机器人，安装有上述的重力补偿装置。

本实用新型的有益效果是：皮带的一端套设相对于摆臂固定的第一皮带轮，另一端套设枢设于摆臂上并相对于第二执行端固定的第二皮带轮，当第一执行端上的驱动电机控制摆臂转动而带动第二执行端移动时，重力对第二执行端的作用力会使其带动第二皮带轮转动，进而通过第二皮带轮拉动皮带，然而皮带另一端的第一皮带轮相对于摆臂固定，会限制皮带的拉动，从而克服第二执行端所受重力的影响，且同时在摆臂转动时，第一皮带轮随之转动，会对皮带施加一与前述重力作用相反的牵引力，两者配合实现重力补偿，较传统结构而言，其通过机械方式进行重力补偿，有利于降低生产成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型第一视角的结构示意图；

图2是本实用新型第二视角的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。

参照图1～图2，本实用新型是一种重力补偿装置，包括第一执行端1、第二执行端3和摆臂2，所述第一执行端1上设置有驱动轴和传动连接驱动轴的驱动电机8，所述摆臂2的一端固定于驱动轴上、另一端枢设有平行于驱动轴的联动轴，所述第二执行端3固定安装于联动轴上，所述驱动轴上固定安装有第一皮带轮11，所述联动轴上固定安装有第二皮带轮10，所述第一皮带轮11和第二皮带轮10上套设有皮带9。为了实现该皮带9的套设，于第一皮带轮11和第二皮带轮10上开设有凹槽。

其中第一皮带轮11、第二皮带轮10和皮带9可以设置于摆臂2外侧，但出于整体性的考虑，本实施例中通过摆臂2包覆第一皮带轮11、第二皮带轮10和皮带9。具体的，所述摆臂2具有两块平行对齐并保持一定间距的安装板7，两块安装板7之间通过连接机构固定，所述驱动轴和联动轴分别设置于两块安装板7的两端，所述第一皮带轮11、第二皮带轮10和皮带9位于两块安装板7之间。并且第一皮带轮11、第二皮带轮10的直径小于或等于安装板7的宽度，以使其在安装板7的侧面不可见。

该连接机构的第一优选实施方式为：连接机构设置有若干连杆13，若干所述的连杆13分布于驱动轴和联动轴之间、且两端分别固定连接一安装板7。如此，通过连杆13固定两块安装板7，结构强度高，并且连杆13位于驱动轴和联动轴之间，不会影响第一执行端1和第二执行端3的安装。

该连接机构的第二优选实施方式为：连接机构设置有一连接座，连接座的两侧分别固定连接一安装板7，从而固定两块安装板7。

与该摆臂2结构相适配的，所述驱动电机8位于两块安装板7之间，以合理利用空间吗，减小体积。并且本实施例中的驱动轴和联动轴可以根据实际需要设置为整体式或分体式，整体式为一根贯穿两块安装板7的驱动轴及一根贯穿两块安装板7的联动轴，分体式为两块安装板7上设置两对同轴的轴段，其一对轴段形成联动轴、一对轴段形成驱动轴。并且，所述第一执行端1于两块安装板7之间和\/或两块安装板7的外侧枢接驱动轴，所述第二执行端3于两块安装板7之间和\/或两块安装板7的外侧固定连接联动轴。

如图所示，本实施例中的驱动轴采用分体式，联动轴采用整体式。第一执行端1上固定设置有一安装机构，该安装机构具有两固定安装于第一执行端1上的悬臂12，其一悬臂12位于两安装板7的外侧，另一悬臂12位于两安装板7的内侧，位于外侧的悬臂12与距离最近的安装板7之间通过一轴段枢接，而驱动电机8固定安装于位于两安装板7之间的悬臂12上，从而实现位于两安装板7之间，并且该悬臂12与另一安装板7之间也通过一轴段枢接，驱动电机8传动连接该轴段。与之对应的，第一皮带轮11固定设置于与外侧悬臂12相枢接的安装板7的内侧。而第二执行端3上具有一对延伸于两块安装板7外侧的连接臂6，连接臂6与两块安装板7之间穿设一根联动轴，第二皮带轮10通过销钉或其他已知结构\/方式固定于联动轴上并与第一皮带轮11位于同一竖直面。

如此，由于在驱动电机8控制第二执行端3和摆臂2运动时，第一执行端1需要承载其重量，通过上述结构的安装机构可以有效加强结构强度，避免连接关节失效，并且较将驱动电机8设置于安装板7外侧的方式减短了驱动电机8输出轴的长度，有利于保证传动的稳定性。而整体式的联动轴设置，则有利于在前述作用的基础上简化结构，简化安装，结构组成科学、合理，实用性强。

本实施例中重力补偿装置的工作机制如下：皮带9的一端套设相对于摆臂2固定的第一皮带轮11，另一端套设枢设于摆臂2上并相对于第二执行端3固定的第二皮带轮10，当第一执行端1上的驱动电机8控制摆臂2转动而带动第二执行端3移动时，重力对第二执行端3的作用力会使其带动第二皮带轮10转动，进而通过第二皮带轮10拉动皮带9，然而皮带9另一端的第一皮带轮11相对于摆臂2固定，会限制皮带9的拉动，从而克服第二执行端3所受重力的影响，且同时在摆臂2转动时，第一皮带轮11随之转动，会对皮带9施加一与前述重力作用相反的牵引力，两者配合实现重力补偿，较传统结构而言，其通过机械方式进行重力补偿，有利于降低生产成本。

本实施例中的重力补偿装置可以作为基本的关节组件，生产过程中可以根据需要设置一个或多个该重力补偿装置。为了实现其数量的任意组合，本实施例中将第一执行端1和第二执行端3设置为相同结构，其均包括一安装座5和可旋转地设置于安装座5上的旋转座4，旋转座4上预留出安装机构的安装位，安装座5的下端预留出连接臂6的安装位。如此，在使用过程或生产过程中，可以根据需要灵活拼接一个或多个前述结构的重力补偿装置。

本实施例进一步公开一种机器人，其安装有上述结构的重力补偿装置。由于该机器人安装有上述结构的重力补偿装置，可通过其机械方式进行重力补偿，因此无需进行算法补偿，减轻机器人系统的运行负载，简化驱动电机8的控制过程，减少了程序的运行，有利于降低生产成本，提高机器人运行过程中的稳定性，延长使用寿命。

上述实施例只是本实用新型的优选方案，本实用新型还可有其他实施方案。本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所设定的范围内。

设计图

一种重力补偿装置及机器人论文和设计

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