一种移动机械臂装置的制作方法

本发明涉及智能装备领域，特别是涉及一种移动机械臂装置。

背景技术：

在人工智能不断发展的背景下。机械装置的智能化在军事、服务、民用等领域的作用越来越大；目前市面上移动机械臂领域存在手爪柔性不高，功能适应性不强，柔性度达不到要求，智能化不高，生产成本高等问题。

因此本领域技术人员致力于开发一种柔性度高的移动机械臂装置。

技术实现要素：

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性度高的移动机械臂装置。

为实现上述目的，本发明提供了一种移动机械臂装置，包括机械臂，所述机械臂包括横梁臂、支撑臂、立柱支撑板、横梁驱动杆和驱动机构；所述横梁臂的后端和所述支撑臂的上端通过三角架组连接；所述所述横梁臂的前端与执行器连接块连接；所述支撑臂的下端与所述立柱支撑板的上部连接；所述横梁臂与所述横梁驱动杆铰接；所述横梁驱动杆和所述支撑臂均与所述驱动机构连接；所述横梁臂包括第一平行四边形连杆机构和第二平行四边形连杆机构；所述支撑臂包括第三平行四边形连杆机构和第四平行四边形连杆机构。

较佳的，所述三角架组为直角三角架组，所述直角三角架组包括第一直角三角架、第二直角三角架、第一联接杆和第二联接杆；所述第一直角三角架的一直角边和所述第二直角三角架的一直角边均垂直设置在水平面上；所述第一联接杆设置在所述第二联接杆的正下方且相互平行；所述第一联接杆的左右两端分别与所述第一直角三角架和所述第二直角三角架的直角端固定连接；所述第二联接杆的左右两端与第一直角三角架和所述第二直角三角架上方的锐角端固定连接。

较佳的，所述第一平行四边形连杆机构的第一横杆的后部和所述第二平行四边形连杆机构的第二横杆的后部与所述三角架组内侧部分的第一联接杆的左右两端固定铰接；所述第一横杆的前端和所述第二横杆的前端分别与所述执行器连接块下部的左右两端的第一直杆铰接；所述第一平行四边形连杆机构的第三横杆的后端和所述第二平行四边形连杆机构的第四横杆的后端与所述三角架组内侧部分的所述第二联接杆的左右两端铰接；所述第三横杆的前端和所述第四横杆的前端分别与所述执行器连接块上部的左右两端的第二直杆铰接；所述第一横杆的后端或所述第二横杆的后端与所述横梁驱动杆的一端固定连接。

较佳的，所述第三平行四边形连杆机构的第一支撑杆的上端和所述第四平行四边形连杆机构的第二支撑杆的上端分别与所述三角架组内侧部分的所述第一联接杆的左右两端铰接；所述第三平行四边形连杆机构的第三支撑杆的上端与所述第一直角三角架下方的锐角端铰接；所述第四平行四边形连杆机构的第四支撑杆的上端与所述第二直角三角架下方的锐角端铰接；所述第三平行四边形连杆机构的第五支撑杆的后端与所述第三支撑杆的下端铰接；所述第四平行四边形连杆机构的第六支撑杆的后端与所述第四支撑杆的下端铰接；所述立柱支撑板包括左侧立柱支撑板和右侧立柱支撑板；所述左侧立柱支撑板的上部和所述右侧立柱支撑板的上部分别对应第一齿轮轴的左部和右部固定连接；所述第五支撑杆的前端与第一齿轮轴的左端固定连接；所述第六支撑杆的前端与所述第一齿轮轴的右端固定连接；所述第一齿轮轴上设置有第一驱动齿轮和第二驱动齿轮，所述第一支撑杆的下端或所述第二支撑杆的下端与所述第一驱动齿轮固定连接，所述横梁驱动杆的另一端与所述第二驱动齿轮固定连接。

较佳的，所述驱动机构包括两个电机和两个电机驱动齿轮；两个所述电机分别设置在所述左侧立柱支撑板和所述右侧立柱支撑板上；每个所述电机的电机轴上设置有一个所述电机驱动齿轮；两个所述电机驱动齿轮分别与所述第一驱动齿轮和所述第二驱动齿轮配合。

较佳的，所述横梁驱动杆包括两根约束杆，两根所述约束杆的一端互相铰接。

较佳的，还包括移动底盘，所述机械臂设置在所述移动底盘上；所述移动底盘上设置有传感器；所述移动底盘下设置有麦克纳姆轮。

较佳的，所述传感器包括气体传感器、超声波传感器和体感传感器。

较佳的，还包括执行器，所述执行器设置在所述横梁臂的前端通过所述执行器连接块固定连接。

较佳的，所述执行器包括气动软体手爪、气泵、导气基座和气体分离器；所述气动软体手爪与所述导气基座的下表面固定连接；所述气体分离器设置在所述气泵与所述导气基座之间。

本发明的有益效果是：本发明的移动机械臂装置，机械臂结构简单，柔性度高；将机械臂设置在移动底盘上，由于在移动底盘上各模块可独立运动，同时组为一体，可提高平台的适应性；还可以实现对不同形状、质感物体的抓取，提高了操作的柔性；采用模块化设计，结构简单，安装快捷，容易维护。

附图说明

图1是本发明一具体实施方式移动机械臂装置的结构示意图。

图2是本发明一具体实施方式移动机械臂装置a部分的结构示意图。

图3是本发明一具体实施方式移动机械臂装置的后视图。

图4是本发明一具体实施方式执行器连接块的结构示意图。

图5是本发明一具体实施方式移动机械臂装置的右视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

如图1至图5所示，本发明实施例公开了一种移动机械臂装置，包括机械臂1，机械臂1包括横梁臂2、支撑臂3、立柱支撑板7、横梁驱动杆4和驱动机构5；横梁臂2的后端和支撑臂3的上端通过三角架组6连接；横梁臂2的前端与执行器连接块8连接；支撑臂3的下端与立柱支撑板7的上部连接；横梁臂2与横梁驱动杆4铰接；横梁驱动杆4和支撑臂3均与驱动机构5连接；横梁臂2包括第一平行四边形连杆机构和第二平行四边形连杆机构；支撑臂3包括第三平行四边形连杆机构和第四平行四边形连杆机构。在本发明的移动机械臂装置中，驱动机构可以单独驱动横梁驱动杆和支撑臂，当驱动机构驱动横梁驱动杆的时候，因为铰接的作用，横梁臂可以做升降运动，支撑臂保持静止；当驱动机构驱动支撑臂的时候，因为铰接的作用，支撑臂可以升降运动，横梁臂保持相对静止；当驱动机构同时驱动横梁驱动杆和支撑臂时，因为铰接的作用，支撑臂和横梁臂均可以灵活运动。本发明的移动机械臂装置为四自由度的串联机构，移动机械臂装置机械臂主要由连杆串联，连杆构成平行四边形机构可以使得前端执行器与水平面垂直，通过控制板发出信号对电机控制，从而驱动机械臂的运动，不仅结构简单，还提高了柔性度。

在本实施例中，三角架组6为三角架组，所述三角架组包括第一直角三角架9、第二直角三角架10、第一联接杆11和第二联接杆12；第一直角三角架9的一直角边和第二直角三角架10的一直角边均垂直设置在水平面上；第一联接杆11设置在第二联接杆12的正下方且相互平行；第一联接杆11的左右两端分别与第一直角三角架9和第二直角三角架10的直角端固定连接；第二联接杆12的左右两端与第一直角三角架9和第二直角三角架10上方的锐角端固定连接。

在本实施例中，第一平行四边形连杆机构的第一横杆13的后部和第二平行四边形连杆机构的第二横杆14的后部与三角架组6内侧部分的第一联接杆11的左右两端固定铰接；第一横杆13的前端和第二横杆14的前端分别与执行器连接块8下部的左右两端的第一直杆15铰接；第一平行四边形连杆机构的第三横杆16的后端和第二平行四边形连杆机构的第四横杆17的后端与三角架组6内侧部分的第二联接杆12的左右两端铰接；第三横杆16的前端和第四横杆17的前端分别与执行器连接块8上部的左右两端的第二直杆18铰接；第一横杆13的后端或第二横杆14的后端与横梁驱动杆4的一端固定连接。当第二平行四边形连杆机构的第二横杆16的后端与横梁驱动杆4的一端固定连接时，驱动机构驱动横梁驱动杆，使得横梁驱动杆空控制第二横杆16在第一联接杆上做旋转，使得整个第二平行四边形连杆机构进行旋转，第二平行四边形连杆机构带动第一平行四边形连杆机构相对第一联接杆一起做旋转运动，从而使横梁臂达到升降的作用。因为第二平行四边形连杆机构和三角架组的作用，第一平行四边形连杆机构会相对第二平行四边形连杆机构静止，从而保证前端执行器姿态的固定。

在本实施例中，第三平行四边形连杆机构的第一支撑杆19的上端和第四平行四边形连杆机构的第二支撑杆20的上端分别与三角架组6内侧部分的第一联接杆11的左右两端铰接；第三平行四边形连杆机构的第三支撑杆22的上端与第一直角三角架9下方的锐角端铰接；第四平行四边形连杆机构的第四支撑杆23的上端与第二直角三角架10下方的锐角端铰接；第三平行四边形连杆机构的第五支撑杆24的后端与第三支撑杆22的下端铰接；第四平行四边形连杆机构的第六支撑杆25的后端与第四支撑杆23的下端铰接；立柱支撑板7包括左侧立柱支撑板26和右侧立柱支撑板28；左侧立柱支撑板26的上部和右侧立柱支撑板28的上部分别对应第一齿轮轴27的左部和右部固定连接；第五支撑杆24的前端与第一齿轮轴27的左端固定连接；第六支撑杆25的前端与第一齿轮轴27的右端固定连接；第一齿轮轴27上设置有第一驱动齿轮21和第二驱动齿轮28，第一支撑杆19的下端或第二支撑杆20的下端与第一驱动齿轮21固定连接，横梁驱动杆4的另一端与第二驱动齿轮28固定连接。当第三平行四边形连杆机构的第一支撑杆19的下端与第一驱动齿轮21固定连接时，驱动机构驱动第一驱动齿轮21旋转，第一驱动齿轮21驱动第一支撑杆19运动，使得整个第三平行四边形连杆机构进行旋转，第三平行四边形连杆机构带动第四平行四边形连杆机构相对第一联接杆一起做旋转运动，从而使横梁臂达到升降的作用。因为第三平行四边形连杆机构和三角架组的作用，第四平行四边形连杆机构会相对第三平行四边形连杆机构静止，从而保证前端执行器姿态的固定。

在本实施例中，驱动机构5包括两个电机29和两个电机驱动齿轮30；两个电机29分别设置在左侧立柱支撑板26和右侧立柱支撑板28上；每个电机29的电机轴上设置有一个电机驱动齿轮30；两个电机驱动齿轮30分别与第一驱动齿轮21和第二驱动齿轮28配合。

在本实施例中，横梁驱动杆4包括两根约束杆，两根约束杆的一端互相铰接。

在本实施例中，还包括移动底盘31，机械臂1设置在移动底盘31上；移动底盘31上设置有传感器；移动底盘31下设置有麦克纳姆轮34。在一些实施例中，移动底盘31上还设置有通信模块、控制板35、驱动器37和电源38。本发明中的移动底盘31为全向转动底盘。通过传感器感知环境的变化，通过通信模块发送信号到控制板，控制电机旋转，实现移动底盘的移动，调节与麦克纳姆轮连接的电机旋转方向，实现移动底盘的全向转动。

在本实施例中，传感器包括气体传感器39、超声波传感器40、体感传感器41中的一种或几种，在某些是实施例中，传感器包括气体传感器39、超声波传感器40和体感传感器(leapmotion)41。本发明的移动机械臂装置可以通过多传感器的感知环境的变化，控制移动机器臂平台的运动，即可实现平台的感知和运动，实现多任务感知且控制的移动机械臂装置。

在本实施例中，还包括执行器32，执行器32设置在横梁臂2的前端通过执行器连接块8固定连接。本发明的移动机械臂装置为四自由度的串联机构，移动机械臂装置机械臂主要由连杆串联，连杆构成平行四边形机构使得执行器与水平面垂直，通过控制板发出信号对电机控制，从而驱动机械臂的运动。

在本实施例中，执行器32包括气动软体手爪33、气泵、导气基座39和气体分离器36；气动软体手爪33与导气基座39的下表面固定连接；气体分离器36设置在气泵与导气基座39之间。。软体手爪配有气泵，气泵控制软体手爪的抓取，可以实现物体柔性抓取，实现移动机械臂的柔性化操作，软体抓手可以实现机械臂对多任务柔性的需求。在本实施例中，执行器32包括4个气动软体手爪，气动软体手爪设置在导气基座下面，气动软体手爪可以弯曲，实现物体的抓放。气体分离器位于导气基座上部，主要是对气泵输出气体进行分离，经导气基座流入软体手爪，实现软体手爪的弯曲运动。本发明的移动机械臂装置可实现不同形状、质感物体的抓取，提高了操作的柔性。

本发明的移动机械臂装置，机械臂结构简单，柔性度高；将机械臂设置在移动底盘上，由于在移动底盘上各模块可独立运动，同时组为一体，可提高平台的适应性；还可以实现对不同形状、质感物体的抓取，提高了操作的柔性；采用模块化设计，结构简单，安装快捷，容易维护。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。