一种经济、高效机器手的制作方法

本发明涉及一种机器手，特别是涉及一种经济、高效机器手。

背景技术：

目前，在这个工业化、自动化、机械化快速发展的时代，提高工作效率已经变得至关重要。手工的劳作已经不能满足现代发展的需求，一系列的自动化设备应运而生，搬运机械手更是赶上了这次的浪潮。机械手可以代替人进行一些危险的、复杂的工作。

现代的制造业，如汽车制造生产线上已经开始逐渐的使用一些机器手代替人进行工作，在一些较大的企业中使用了较多的机器手来提高生产效率，以及节约生产成本等。但是由于机器手的造价较为高昂，对于很多中小企业来说是一笔较大的开支。这些因素限制了机器手的大范围的推广使用。

一些中小企业也需要一些机器手代替人进行一些较为危险的工作，或者用机器手提高生产效率。目前市面上的机器手虽然已经能满足这些企业的使用要求，但是由于机器手的价格的高昂，以及这些企业并不需要过高的精度要求的机械手。因此急需一直简单、经济的机器手使这些企业提高效率代替人进行工作。

技术实现要素：

本发明所的目的在于解决现有技术中存在的技术问题，提供一种经济、高效机器手，其结构简单，性能优良，能代替人进行一些工作，并且提高生产效率，节约成本。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：一种经济、高效机器手，包括以下部分：机座、转台、大臂、小臂、手腕、手爪。转台通过四根螺杆竖直支撑于机座上，并通过螺母实现螺杆与机座固定，转台通过关节与大臂连接，大臂通过关节与小臂连接，小臂与手腕通过关节连接，手腕与手爪通过螺栓固连，使得手爪能够相对于小臂做俯仰运动，拥有5个自由度。

优选的，机器手的机座设计为移动式机座，安装有4个滚轮，用于实现整个机器手的移动。同时，机座安装有4个可调撑脚，移动机器手时，撑脚上调，实现机器手的移动，固定机器手时，撑脚下调，实现机器手的固定。

优选的，机器手的转台通过四根螺杆与机座固连，使转台竖直支撑于机座上，转台内应用了一对32024型的圆锥滚子轴承，转台中的转轴通过轴肩与圆螺母实现与圆锥滚子轴承的竖直方向上的固定，一个电机甲的输出轴与转台中的转轴通过键连接，实现电机甲输出轴转动带动转台中的转轴转动。

优选的，机器手的转台与大臂之间采用的是关节式的连接结构，其关节应用了6210型的深沟球轴承，深沟球轴承的内圈通过圆螺母使其与关节内的转轴固定，其中深沟球轴承的内圈与关节内的转轴的配合关系为过盈配合，关节内的转轴通过螺栓与手臂固连，深沟球轴承的外圈通过与大臂安装板过渡配合进行连接，大臂安装板与转台中的转轴通过螺栓固连，一个电机乙的输出轴与关节内的转轴通过键连接，实现电机乙输出轴转动带动手臂转动。

优选的，机器手的大臂与小臂之间采用的是关节式的连接结构，其关节应用了6210型的深沟球轴承，深沟球轴承的内圈通过圆螺母使其与关节内的转轴固定，其中深沟球轴承的内圈与关节内的转轴的配合关系为过盈配合，关节内的转轴通过螺栓与小臂固连，深沟球轴承的外圈通过与大臂过渡配合进行连接，一个电机丙的输出轴与关节内的转轴通过键连接，实现电机丙输出轴转动带动小臂转动。

优选的，机器手的小臂与手腕之间采用的是关节式的连接结构，其关节应用了6210型的深沟球轴承，深沟球轴承的内圈通过圆螺母使其与关节内的转轴固定，其中深沟球轴承的内圈与关节内的转轴的配合关系为过盈配合，关节内的转轴通过螺栓与手腕（4）固连，深沟球轴承的外圈通过与小臂过渡配合进行连接，一个电机丁的输出轴与关节内的转轴通过键连接，实现电机丁输出轴转动带动手腕转动。

优选的，机器手的手腕为一块铝合金薄板，用来调整和支撑手爪状态，使得机器手的灵活性、可靠性得到保证。

优选的，机器手的手爪采用的是机械加紧式的夹持方式，手爪主要由一个手爪底板、两个相同长度可相互啮合的带齿杆件、两个相同的连接杆件以及两个相同的夹持杆件组成，手爪的夹持运动由舵机的输出轴带动带齿杆件的转动，通过一组手爪底板、带齿杆件、连接杆件以及夹持杆件构成的平面四杆机构的运动特性，使得夹持杆件做往复运动，另一组手爪底板、带齿杆件、连接杆件以及夹持杆件构成的平面四杆机构做与第一组相对应的运动，使得两个夹持杆件做夹持运动。

优选的，机器手的转台、转台与大臂之间的关节、大臂与小臂之间的关节、小臂与手腕之间的关节的驱动装置——电机甲、电机乙、电机丙、电机丁均采用px115行星减速电机，手爪的驱动装置——舵机采用S1250MD型的微型舵机。

本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著技术进步：

1、采用的机械结构较为简单，并且节约成本，适合中小企业使用。

2、该机器手结构可靠，工作稳定性强，有助于提高生产效率与工作的质量。

3、该机器手较为灵活可以适应不同的生产环境，便于搬运等优点。

4、该机器手能够代替人进行一些危险的加工，可以完成一些较为复杂的运动。

附图说明

图1为本发明一种经济、高效机器手的结构示意图。

图2为本发明简图。

图3为本发明机构运动简图。

图4为本发明俯视图。

图5为本发明转台的结构剖视图。

图6为本发明转台与大臂连接处关节的结构剖视图。

图7为本发明手爪的结构示意图。

图8为本发明手爪的机构运动简图。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明较佳实施例，以详细说明本发明的技术方案。

实施例一：

如图1所示，本经济、高效机器手，包括：机座（1）、转台（2）、大臂（3）、小臂（4）、手腕（5）和卡爪（6），其特征在于：转台（2）通过四根螺杆竖直支撑于机座（1）上，并通过螺母实现螺杆与机座（1）固定，转台（2）通过关节与大臂（3）连接，大臂（3）通过关节与小臂（4）连接，小臂（4）与手腕（5）通过关节连接，手腕（5）与手爪（6）通过螺栓固连，使得手爪（6）能够相对于小臂（4）做俯仰运动，拥有5个自由度。

实施例二：

如图1~图8，本实施例与实施例一基本相同，特别之处如下：

所述的机座（1）为移动式机座，安装有4个滚轮，用于实现整个机器手的移动；同时，机座（1）安装有4个可调撑脚，移动机器手时，撑脚上调，实现机器手的移动；固定机器手时，撑脚下调，实现机器手的固定。

所述的转台（2）通过四根螺杆与机座（1）固连，使转台（2）竖直支撑于机座（1）上，转台（2）内有一对32024型的圆锥滚子轴承，转台（2）中的一根转轴通过其轴肩与圆螺母实现与所述圆锥滚子轴承在竖直方向上的定位，一个电机甲的输出轴与转台（2）中的转轴通过键连接，实现电机甲输出轴转动带动转台（2）中的转轴转动。

所述的转台（2）与大臂（3）之间采用的是关节式的连接结构，其关节应用了6210型的深沟球轴承，深沟球轴承的内圈通过圆螺母使其与关节内的转轴固定，其中深沟球轴承的内圈与关节内的转轴的配合关系为过盈配合，关节内的转轴通过螺栓与大臂（3）固连，深沟球轴承的外圈通过与大臂安装板过渡配合进行连接，大臂安装板与转台（2）中的转轴通过螺栓固连，一个电机乙的输出轴与关节内的转轴通过键连接，实现电机乙输出轴转动带动大臂（3）转动。

所述的大臂（3）与小臂（4）之间采用的是关节式的连接结构，其关节应用了6210型的深沟球轴承，深沟球轴承的内圈通过圆螺母使其与关节内的转轴固定，其中深沟球轴承的内圈与关节内的转轴的配合关系为过盈配合，关节内的转轴通过螺栓与小臂（4）固连，深沟球轴承的外圈通过与大臂（3）过渡配合进行连接，一个电机丙的输出轴与关节内的转轴通过键连接，实现电机丙输出轴转动带动小臂（4）转动。

所述的小臂（4）与手腕（5）之间采用的是关节式的连接结构，其关节应用了6210型的深沟球轴承，深沟球轴承的内圈通过圆螺母使其与关节内的转轴固定，其中深沟球轴承的内圈与关节内的转轴的配合关系为过盈配合，关节内的转轴通过螺栓与手腕（5）固连，深沟球轴承的外圈通过与小臂（4）过渡配合进行连接，一个电机丁的输出轴与关节内的转轴通过键连接，实现电机丁输出轴转动带动手腕（5）转动。

所述的手腕（5）为一块铝合金薄板，用来调整和支撑手爪（6）状态，使得机器手的灵活性、可靠性得到保证。

所述的手爪（6）采用的是机械加紧式的夹持方式，手爪（6）主要由一个手爪底板、两个相同长度可相互啮合的带齿杆件、两个相同的连接杆件以及两个相同的夹持杆件组成，手爪（6）的夹持运动由一个舵机的输出轴带动带齿杆件的转动，通过一组手爪底板、带齿杆件、连接杆件以及夹持杆件构成的平面四杆机构的运动特性，使得夹持杆件做往复运动，另一组手爪底板、带齿杆件、连接杆件以及夹持杆件构成的平面四杆机构做与第一组相对应的运动，使得两个夹持杆件做夹持运动。

所述转台（2）、转台（2）与大臂（3）之间的关节、大臂（3）与小臂（4）之间的关节、小臂（4）与手腕（5）之间的关节的驱动装置——电机甲、电机乙、电机丙、电机丁均采用px115行星减速电机，手爪（6）的驱动装置——舵机采用S1250MD型的微型舵机。

实施例三：

如图1~图8所示，本经济、高效机器手包括：机座（1）、转台（2）、大臂（3）、小臂（4）、手腕（5）、手爪（6）等6个主要部分组成。

机器手可以实现5自由度的运动，分别为：转台（1）与大臂（3）之间的转动、大臂（3）与大臂安装板之间的仰俯运动、大臂（3）与小臂（4）之间的仰俯运动、小臂（4）与手腕（5）之间的仰俯运动、手爪（6）的夹取运动。

机座（1）设计为移动式机座，安装有4个滚轮，用于实现整个机器手的移动。同时，机座（1）安装有4个可调撑脚，移动机器手时，撑脚上调，实现机器手的移动，固定机器手时，撑脚下调，实现机器手的固定。

大臂（3）与小臂（4）都采用的是铝合金材料，使得机器材料的质量降低。对于机器手的承载零件选用了钢材料，以便达到机械手整体的强度要求。

如图5，转台的设计是通过电机（5—2）输出轴与转轴（5—3）的连接，将电机（5—2）的转矩传递给转轴（5—3），再通过转轴（5—3）与大臂安装板（5—1）的连接，使得大臂能够竖直转动。其中，转台与转台上板（5—5）是通过一对32024型圆锥滚子轴承连接，圆锥滚子既可以承受轴向力，也可以承受径向力。上面的圆锥滚子轴承内圈通过转轴（5—3）的轴肩固定，外圈通过套杯（5—4）的轴肩固定。下面的圆锥滚子轴承内圈通过大圆螺母固定，外圈同样通过套杯（5—4）的轴肩固定。

如图6，转台与大臂连接处关节的设计是通过电机（6—1）输出轴与转轴（6—4）的连接，转轴（6—4）与大臂（6—3）固定，通过电机（6—1）输出轴带动转轴（6—4）使得大臂（6—3）做俯仰运动。其中电机（6—1）与电机安装板（6—2）固连，转轴（6—4）与大臂安装板（6—5）通过6210型深沟球轴承连接，使得转轴（6—4）做相对的转动。此深沟球轴承内圈的右端通过轴肩固定，左端通过圆螺母固定，深沟球轴承外圈的左端与右端通过一对端盖固定。对于本次设计的机器手，此关节设计更为简单有效，且便于装配与控制。

如图7，手爪采用的是机械加紧式的夹持方式，手爪主要由一个手爪底板（7—1）、两个相同长度可相互啮合的带齿杆件（7—2）和（7—5）、两个相同的连接杆件（7—3）和（7—6）、两个相同的夹持杆件（7—4）和（7—7）组成，手爪的夹持运动由舵机的输出轴带动带齿杆件（7—2）的转动，再通过一组手爪底板（7—1）、带齿杆件（7—2）、连接杆件（7—3）以及夹持杆件（7—4）构成的平面四杆机构的运动特性，使得夹持杆件（7—4）做往复运动。带齿杆件（7—5）与带齿杆件（7—2）相啮合，使得带齿杆件（7—5）做与带齿杆件（7—2）相对的运动，再以手爪底板（7—1）、带齿杆件（7—5）、连接杆件（7—6）以及夹持杆件（7—7）构成的平面四杆机构做与第一组相对应的运动，使得两个夹持杆件（7—4）和（7—7）做夹持运动。

转台（2）、转台（2）与大臂（3）之间的关节、大臂（3）与小臂（4）之间的关节、小臂（4）与手腕（5）之间的关节的驱动装置均采用px115行星减速电机，手爪（6）的驱动装置采用S1250MD型的微型舵机。

本发明利用简单的机械结构进行机器手的结构设计，使得机器手的制造达到简化的目的，并且成本低廉，应用可靠，有利于实现机器手的大范围的使用，推动一些中小企业的工厂的自动化程度，有利于行业发展，并且能够代替人进行一些危险的操作，降低工伤的概率。

以上所述的具体实施例，对本发明的解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。