一种关节模块化的桌面型四轴机械臂的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，由第三舵机驱动的旋转支座可以绕着水平方向的中心轴旋转，第一舵机驱动曲柄旋转，带动连杆和前臂在垂直地面的平面上运动，第二舵机直接驱动后臂在垂直地面的平面上运动，这三个自由度的运动可以实现末端到达机械臂能到达的空间内的任一位置。本实用新型操作精度高，无需固定可以任意摆放在桌面，而且装配简单、费用低。
【专利说明】
一种关节模块化的桌面型四轴机械臂
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种关节模块化的桌面型四轴机械臂。
【背景技术】
[0002]在机器人领域，工业机器人为了满足实际生产的需要，都设计成大尺寸和高精度，另外由于其复杂的伺服驱动模块，整台机器的价格一般都很高，而在科技馆机器人展示，机器人教育，以及家庭助手机器人等领域，并不需要如此高精度和大尺寸的工业机器人，急迫需要一些小尺寸价格低的机器人；中国专利申请号201310101177.6《一种机械臂》和申请号201520613719.2《一种多自由度的桌面型机器人系统》的专利都是符合上述需求的桌面型机器人，其主要结构都采用了典型的四轴码垛机器人的结构:前后臂电机都在基座上，后臂直接电机驱动，前臂通过连杆驱动，并通过平行四边形的原理保证前臂的转动不受后臂运动的影响。
[0003]这两个专利的连杆之间的转动都通过简单的铰接机构连接，虽然减少了结构的复杂度，并降低了加工费用，但是轴孔之间的间隙影响了运动的精度，轴孔之间的直接摩擦也会增大运动的噪声;在这两个专利中，虽然都减小了机械臂的整体尺寸，尺寸上都适合放置在桌面，但是底座都必须通过在桌面打孔与桌面固定连接，才能保证机械臂的运动，不具备在桌面上任意摆放的特性。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型提出了一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，可以在桌面上任意摆放，无需对桌面进行固定加工，而且不影响机械臂的正常使用，实现执行端连接座末端到达机械臂能到达的空间内的任一位置。
[0005]本实用新型具体是通过以下技术方案来实现的:
[0006]—种关节模块化的桌面型四轴机械臂，包括底盘、第一舵机、旋转支座、第二舵机、第三舵机、曲柄、后臂、连杆、前臂和执行端连接座，所述底盘上安装旋转支座，所述旋转支座的纵截面呈U型且旋转支座的底面通过转轴安装在底盘上，所述第三舵机安装在旋转支座上并驱动底盘绕转轴旋转;所述旋转支座的两侧壁上分别通过转轴安装曲柄的一端，所述旋转支座的两侧壁上分别通过转轴安装后臂的一端，所述第一舵机和第二舵机分别安装在旋转支座上，且第一舵机驱动曲柄旋转、第二舵机驱动后臂旋转;所述曲柄另一端通过转动关节安装在连杆的一端，所述连杆的另一端通过转动关节安装在前臂的一端，所述后臂的另一端通过转动关节安装在前臂的中部;所述执行端连接座的纵截面呈U型且两根前臂的另一端通过转动关节安装在执行端连接座的U型内壁上。
[0007]优选地，所述后臂末端处于安装前臂的中部的位置通过转动关节安装三角连杆的一端角部，所述三角连杆的另两端角部分别通过转动关节连接细后臂的一端和细前臂的一端，所述细后臂的另一端通过转动关节连接在旋转支座上，所述细前臂的另一端通过转动关节连接在执行端连接座的U型内壁上。
[0008]优选地，两根曲柄之间、两根后臂之间、两根连杆之间、两根前臂之间都相互平行。
[0009 ]优选地，所述底盘底面设有脚垫。
[0010]优选地，所述底盘上安装配重块。
[0011]优选地，所述执行端连接座的U型底面上固定吸盘组件。
[0012]优选地，所述转动关节内有轴承，所述轴承上设有分别带有第一连杆连接用螺纹孔和第二连杆连接用螺纹孔的两个相对转动部分。
[0013]本实用新型产生的有益效果为:本实用新型机械臂转动关节部分通过采用一致的关节，从而在保证精度的同时，降低加工的费用，在不需要固定的情况下可以实现执行端连接座达到装置所处的空间的任一位置。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本实用新型的结构不意图。
[0016]图2为本实用新型的侧视不意图。
[0017]图3为本实用新型的俯视不意图。
[0018]图4为吸盘组件的安装示意图。
[0019]图5为转动关节的截面示意图。
【具体实施方式】
[0020]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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0021]如图1?5所示一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，包括底盘1、第一舵机2、旋转支座3、第二舵机12、第三舵机13、曲柄4、后臂5、连杆6、前臂7和执行端连接座11，所述底盘I上安装旋转支座3，所述旋转支座3的纵截面呈U型且旋转支座3的底面通过转轴安装在底盘I上，所述第三舵机13安装在旋转支座3上并驱动绕图1中的中心轴旋转，所述旋转支座3的两侧壁上分别通过转轴安装曲柄4的一端，所述旋转支座3的两侧壁上分别通过转轴安装后臂5的一端，所述第一舵机2和第二舵机12分别安装在旋转支座3上，且第一舵机2驱动曲柄4旋转、第二舵机12驱动后臂5旋转。
[0022]曲柄4另一端通过转动关节15安装在连杆6的一端，所述连杆6的另一端通过转动关节15安装在前臂7的一端，所述后臂5的另一端通过转动关节15安装在前臂7的中部;所述执行端连接座11的纵截面呈U型且两根前臂7的另一端通过转动关节15安装在执行端连接座11的U型内壁上。两根曲柄4之间、两根后臂5之间、两根连杆6之间、两根前臂7之间都相互平行组成双平行四边形结构，保证执行端连接座11的方向始终不变。
[0023]本实施例中后臂5末端处于安装前臂7的中部的位置通过转动关节15安装三角连杆9的一端角部，所述三角连杆9的另两端角部分别通过转动关节15连接细后臂8的一端和细前臂10的一端，所述细后臂8的另一端通过转动关节连接在旋转支座3上，所述细前臂10的另一端通过转动关节连接在执行端连接座11的U型内壁上。
[0024]转动关节15内有轴承19，所述轴承19上设有分别带有第一连杆连接用螺纹孔17和第二连杆连接用螺纹孔18的两个相对转动部分，装配简单，零件容易加工，机械臂转动部分通过采用一致的关节，从而在保证精度的同时，降低加工的费用。
[0025]配重块14固定在底盘I的尾端，从而保证四轴机械臂只需要通过若干个脚垫16，就可以任意摆放在桌面，随着机械臂的运动而不发生倾斜或弯倒(也可以不加配重14，通过增加底盘I的重量实现)。执行端连接座11可以连接各种执行组件从而完成一定的功能，比如实例中的图4所示的吸盘组件20，但不仅限于此。
[0026]本实用新型中由第三舵机13驱动的旋转支座3可以绕着水平方向旋转，第一舵机2驱动曲柄旋转，带动连杆6和前臂7在垂直地面的平面上运动，第二舵机12直接驱动后臂5在垂直地面的平面上运动，这三个自由度的运动可以实现末端到达机械臂能到达的空间内的任一位置，从而实现机械手臂的操作，完成特定的功能。
[0027]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，包括底盘(I)、第一舵机(2)、旋转支座(3)、第二舵机(12)、第三舵机(13)、曲柄(4)、后臂(5)、连杆(6)、前臂(7)和执行端连接座(II)，所述底盘(I)上安装旋转支座(3)，所述旋转支座(3)的纵截面呈U型且旋转支座(3)的底面通过转轴安装在底盘(I)上，所述第三舵机(13)安装在旋转支座(3)上并驱动底盘绕转轴旋转;所述旋转支座(3)的两侧壁上分别通过转轴安装曲柄(4)的一端，所述旋转支座(3)的两侧壁上分别通过转轴安装后臂(5)的一端，所述第一舵机(2)和第二舵机(12)分别安装在旋转支座(3)上，且第一舵机(2)驱动曲柄(4)旋转、第二舵机(12)驱动后臂(5)旋转;所述曲柄(4)另一端通过转动关节(15)安装在连杆(6)的一端，所述连杆(6)的另一端通过转动关节(15)安装在前臂(7)的一端，所述后臂(5)的另一端通过转动关节(15)安装在前臂(7)的中部;所述执行端连接座(11)的纵截面呈U型且两根前臂(7)的另一端通过转动关节(15)安装在执行端连接座(11)的U型内壁上。2.如权利要求1所述的一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，所述后臂(5)末端处于安装前臂(7)的中部的位置通过转动关节(15)安装三角连杆(9)的一端角部，所述三角连杆(9)的另两端角部分别通过转动关节(15)连接细后臂(8)的一端和细前臂(10)的一端，所述细后臂(8)的另一端通过转动关节连接在旋转支座(3)上，所述细前臂(10)的另一端通过转动关节连接在执行端连接座(11)的U型内壁上。3.如权利要求1所述的一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，两根曲柄(4)之间、两根后臂(5)之间、两根连杆(6)之间、两根前臂⑴之间都相互平行。4.如权利要求1所述的一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，所述底盘(I)底面设有脚垫(16)。5.如权利要求1所述的一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，所述底盘(I)上安装配重块(14)。6.如权利要求1所述的一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，所述执行端连接座(11)的U型底面上固定吸盘组件(20)。7.如权利要求1所述的一种关节模块化的桌面型四轴机械臂，其特征在于，所述转动关节(15)内有轴承(19)，所述轴承(19)上设有分别带有第一连杆连接用螺纹孔(17)和第二连杆连接用螺纹孔(18)的两个相对转动部分。
【文档编号】B25J17/00GK205466194SQ201620134475
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年2月22日
【发明人】成建平, 熊智超, 鲜鳞波
【申请人】武汉需要智能技术有限公司