自适应机械手臂的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自适应机械手臂，包括回转基座和手臂总成，手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成，上臂总成包括上臂体和上臂驱动机构，上臂驱动机构的下连杆通过驱动电机Ⅰ驱动沿竖直平面转动，上连杆中部铰接设置于所述下臂体上端形成杠杆结构，上臂体固定设置于所述上连杆并可随所述上连杆沿竖直平面转动，具有相当高的运动灵活性，较好的转动适应性，而且杠杆结构可在较小驱动力的情况下就使上臂体具有较高的承载力，达到省力的目的，还使得上臂体和下臂体在展开后活动半径大，可覆盖较广的操作空间，而且还较大程度的简化了机械手臂的整体重量和减小体积，降低制造、安装和维护的复杂程度。
【专利说明】自适应机械手臂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种自动化机械部件，特别涉及一种自适应机械手臂。
【背景技术】
[0002]机械手臂作为重要制造装备中较为主要的关键装备，在大型机床、大型生产线与设备组中得到广泛应用。机械手臂主要包括座体、臂体总成和机械手腕，臂体总成一般包括两节或多节通过类似人肘关节结构连接的机械臂体。
[0003]现有技术中，为提高机械手臂的定位精度和载荷能力，多在机械臂体之间设置较多的传动和配合连接部件，造成传动链较长，机械臂体负重较高，从而使得各个机械臂体的转动灵活性较低，臂体与臂体之间、臂体与机械手腕之间的转动适应性较低，而且需要提供较高的驱动力和较多的动力源才能满足工作要求，增加了制造成本和维护成本。
[0004]因此，需要对现有机械手臂进行改进，减小机械臂体的整体重量和体积，提高机械臂体的转动灵活性和彼此间的转动适应性，并降低制造和维护成本。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明提供一种自适应机械手臂，机械臂体的整体重量较轻、体积较小，机械臂体的转动灵活性和彼此间的转动适应性大大提高，制造和维护成本得到降低。
[0006]本发明的自适应机械手臂，包括回转基座和手臂总成，手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成；
[0007]所述下臂总成包括下臂体和臂体安装座，臂体安装座固定设置于回转基座，所述下臂体以沿竖直平面转动的方式单自由度配合设置于所述臂体安装座；
[0008]所述上臂总成包括上臂体和上臂驱动机构，所述上臂驱动机构包括依次铰接的下连杆、中间连杆I和上连杆，所述下连杆通过驱动电机I驱动沿竖直平面转动，所述上连杆中部铰接设置于所述下臂体上端形成杠杆结构，所述上臂体固定设置于所述上连杆并可随所述上连杆沿竖直平面转动；
[0009]所述机械爪安装总成包括连接架和机械爪安装盘，所述机械爪安装盘以可绕自身轴线转动的方式安装设置于连接架，所述连接架以沿竖直平面转动的方式连接于所述上臂体前端。
[0010]进一步，所述机械爪安装总成还包括连接架驱动机构，所述连接架驱动机构依次铰接的前连杆、中间连杆II和后连杆，所述后连杆下端铰接于臂体安装座，所述前连杆前端铰接于连接架。
[0011]进一步,所述机械手臂的工作半径为1350mm-3150mm。
[0012]进一步，所述中间连杆II为倒三角结构，其前后端分别与前连接杆和后连杆铰接，下端铰接设置于下臂体上端外侧。
[0013]进一步，所述中间连杆II和所述上连杆通过同一铰接轴实现与下臂体上端的铰接。[0014]进一步，所述臂体安装座为U形结构，其一端侧壁设置所述驱动电机I，驱动电机I通过一减速齿轮副I驱动下臂体转动，下臂体固定连接于减速齿轮副I的从动齿轮轴，减速齿轮副I的主动齿由所述驱动电机I带动转动；所述臂体安装座另一端侧壁设置驱动电机II，驱动电机II通过一减速齿轮副II驱动下连杆转动，下连杆固定连接于减速齿轮副II的从动齿轮轴，减速齿轮副II的主动齿由所述驱动电机II带动转动。
[0015]进一步，所述回转基座包括驱动电机II1、驱动箱和回转盘，所述驱动箱包括箱体和设置于箱体内的减速齿轮副III，所述回转盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副III的从动齿轮轴，减速齿轮副III的主动齿由驱动电机II带动转动。
[0016]本发明的有益效果:本发明的自适应机械手臂，上臂体通过上连杆与下臂体形成杠杆结构，通过电机驱动下连杆带动上连杆转动，从而带动上臂体绕上连杆与下臂体铰接点转动，不仅具有相当高的运动灵活性，较好的转动适应性，而且杠杆结构可在较小驱动力的情况下就使上臂体具有较高的承载力，达到省力的目的，另外，通过回转基座和设置成连杆结构的上臂驱动机构和连接架驱动机构，不但使得上臂体和下臂体在展开后活动半径大，可覆盖较广的操作空间，而且还较大程度的简化了机械手臂的整体重量和减小体积，降低制造、安装和维护的复杂程度，并且通过驱动上臂体的单一电机驱动，就可使得机械爪安装总成产生随上臂体转动和绕与上臂体前端铰接点转动的双重运动，与上臂体产生协同转动效果，无需单设机械爪俯仰控制动力源，大大提高了控制精度，降低了制造和维护成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0018]图1为本发明结构示意图；
[0019]图2为图1后视图；
[0020]图3为本发明结构立体视图。
【具体实施方式】
[0021]图1为本发明结构示意图，图2为图1后视图，图3为本发明结构立体视图，如图所示:本实施例的自适应机械手臂，包括回转基座和手臂总成，手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成；
[0022]所述下臂总成包括下臂体I和臂体安装座2，臂体安装座2固定设置于回转基座，所述下臂体I以沿竖直平面转动的方式单自由度配合设置于所述臂体安装座2 ；
[0023]所述上臂总成包括上臂体3和上臂驱动机构，所述上臂驱动机构包括依次铰接的下连杆4、中间连杆I 5和上连杆6，所述下连杆4通过驱动电机I 17驱动沿竖直平面转动，所述上连杆6中部铰接设置于所述下臂体I上端形成杠杆结构，所述上臂体3固定设置于所述上连杆6并可随所述上连杆6沿竖直平面转动；
[0024]所述机械爪安装总成包括连接架7和机械爪安装盘8，所述机械爪安装盘8以可绕自身轴线转动的方式安装设置于连接架7，所述连接架7以沿竖直平面转动的方式连接于所述上臂体3前端；机械爪安装盘通过一驱动电机16驱动转动。所述机械爪安装总成还包括连接架驱动机构，所述连接架驱动机构依次铰接的前连杆9、中间连杆II 10和后连杆11，所述后连杆11下端铰接于臂体安装座2，所述前连杆9前端铰接于连接架7 ;本机械手臂的工作半径为1350mm-3150mm,即本机械臂前端可在半径为1350mm的圆和半径为3150mm的圆间形成的环形区域内工作，活动半径较大，工作范围更广。
[0025]本实施例中，所述中间连杆II 10为倒三角结构，其前后端分别与前连接杆9和后连杆11铰接，下端铰接设置于下臂体I上端外侧；所述中间连杆II 10和所述上连杆6通过同一铰接轴实现与下臂体I上端的铰接；铰接方式采用现有铰接轴结构，属于现有技术，在此不再赘述；可对连接架驱动机构形成转动支点，提供力度支撑，达到稳定平顺的运行，而且结构简单紧凑，安装拆卸及维护简单方便。
[0026]本实施例中，所述臂体安装座2为U形结构，其一端侧壁设置所述驱动电机I 17，驱动电机I 17通过一减速齿轮副I驱动下连杆4转动，下连杆4固定连接于减速齿轮副I的从动齿轮轴，减速齿轮副I的主动齿由所述驱动电机I 17带动转动；所述臂体安装座2另一端侧壁设置驱动电机II 12，驱动电机II 12通过一减速齿轮副II驱动下臂体I转动，下臂体I固定连接于减速齿轮副II的从动齿轮轴，减速齿轮副II的主动齿由所述驱动电机II 12带动转动；所述回转基座包括驱动电机III 13、驱动箱和回转盘14，所述驱动箱包括箱体15和设置于箱体内的减速齿轮副III，所述回转盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副III的从动齿轮轴，减速齿轮副III的主动齿由驱动电机II带动转动；在臂体安装座上的有限空间内实现下臂体和下连杆两个部件及其驱动部件的安装，较好的控制了尺寸和整体重量，使得结构紧凑，达到了运转平衡；另外，减速齿轮副1、减速齿轮副II和减速齿轮副III的齿轮结构也可通过现有的RV减速机或谐波减速器的的齿轮结构实现，驱动电机16、驱动电机I 17、驱动电机II 12和驱动电机III13与对应的减速齿轮副装配后，在保证装配精度要求下，机械手臂的重复定位精度能达到0.05mm,重复循环精度能达到0.25mm,另外，回转盘和机械爪安装盘可以达到±400°的旋转。
[0027]最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【权利要求】
1.一种自适应机械手臂，其特征在于:包括回转基座和手臂总成，手臂总成包括下臂总成、上臂总成和机械爪安装总成； 所述下臂总成包括下臂体和臂体安装座，臂体安装座固定设置于回转基座，所述下臂体以沿竖直平面转动的方式单自由度配合设置于所述臂体安装座； 所述上臂总成包括上臂体和上臂驱动机构，所述上臂驱动机构包括依次铰接的下连杆、中间连杆I和上连杆，所述下连杆通过驱动电机I驱动沿竖直平面转动，所述上连杆中部铰接设置于所述下臂体上端形成杠杆结构，所述上臂体固定设置于所述上连杆并可随所述上连杆沿竖直平面转动； 所述机械爪安装总成包括连接架和机械爪安装盘，所述机械爪安装盘以可绕自身轴线转动的方式安装设置于连接架，所述连接架以沿竖直平面转动的方式连接于所述上臂体前端。
2.根据权利要求1所述的自适应机械手臂，其特征在于:所述机械爪安装总成还包括连接架驱动机构，所述连接架驱动机构依次铰接的前连杆、中间连杆II和后连杆，所述后连杆下端铰接于臂体安装座，所述前连杆前端铰接于连接架。
3.根据权利要求2所述的自适应机械手臂，其特征在于:所述机械手臂的工作半径为1350mm-3150mmo
4.根据权利要求3所述的自适应机械手臂，其特征在于:所述中间连杆II为倒三角结构，其前后端分别与前连接杆和后连杆铰接，下端铰接设置于下臂体上端外侧。
5.根据权利要求4所述的自适应机械手臂，其特征在于:所述中间连杆II和所述上连杆通过同一铰接轴实现与下臂体上端的铰接。
6.根据权利要求5所述的自适应机械手臂，其特征在于:所述臂体安装座为U形结构，其一端侧壁设置所述驱动电机I，驱动电机I通过一减速齿轮副I驱动下臂体转动，下臂体固定连接于减速齿轮副I的从动齿轮轴，减速齿轮副I的主动齿由所述驱动电机I带动转动；所述臂体安装座另一端侧壁设置驱动电机II，驱动电机II通过一减速齿轮副II驱动下连杆转动，下连杆固定连接于减速齿轮副II的从动齿轮轴，减速齿轮副II的主动齿由所述驱动电机II带动转动。
7.根据权利要求6所述的自适应机械手臂，其特征在于:所述回转基座包括驱动电机II1、驱动箱和回转盘，所述驱动箱包括箱体和设置于箱体内的减速齿轮副III，所述回转盘设置于驱动箱上方固定连接于减速齿轮副III的从动齿轮轴，减速齿轮副III的主动齿由驱动电机II带动转动。
【文档编号】B25J9/06GK103921269SQ201410165537
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月23日 优先权日:2014年4月23日
【发明者】邓社平 申请人:重庆社平科技有限公司