全闭合式机械臂的制作方法

本实用新型涉及一种用于机器人的全闭合式机械臂。

背景技术：

在仿人形机器人中，机械臂是必不可少的机构，机械臂一般由大臂机构和小臂机构两部分组成，一般情况下，大部分机械臂在原始状态时大臂和小臂处于一条直线上展开，如果手臂较长的话势必会占用大量空间，在行进工程中很容易碰到其他物体，很多时候，我们可以将小臂折叠，从而与大臂形成一个锐角，类似人的手臂，虽略有改善但依然存在占用空间大的问题，且外形很不美观。如果能将大臂和小臂重合在一起，就可以将占用空间降到最小。

上述的讨论仅仅提供了一般的背景信息并且不试图用于帮助确定请求保护的主题的范围。

技术实现要素：

本实用新型的目的旨在解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面。

本实用新型的一个目的在于提供一种全闭合式机械臂，该机械臂能够在非闭合位置(即工作位置)和闭合位置之间移动，从而机械臂在闭合位置中移动时，能够缩短机械臂的长度，从而可以避免碰撞到其他物体。

在本实用新型的一方面中，提供一种用于机器人的全闭合式机械臂，其特征在于，所述全闭合式机械臂包括：大臂机构，所述大臂机构具有分别在纵向方向上连接大臂机构的两个端部的且围绕第一轴线转动的一对平行臂，所述一对并行臂在垂直于纵向方向的方向上间隔第一距离；小臂机构，所述小臂机构具有分别在纵向方向上连接小臂机构的两个端部的且围绕第二轴线转动的一对平行板，所述一对平行板在垂直于纵向方向的方向上间隔第二距离，其中第二距离大于第一距离；以及驱动组件，所述驱动组件用于可转动地驱动小臂机构，所述小臂机构的纵向上的第一端部可转动地连接至驱动组件，以使得小臂机构的一对平行板能够围绕驱动组件的输出轴线在不包围大臂机构的非闭合位置和包围大臂机构的闭合位置之间转动，在闭合位置中，所述第一轴线平行于所述第二轴线。

根据本实用新型的一个示例性实施例，所述小臂机构大致呈矩形，且具有第一纵长板、第二纵长板、夹持机构、第一连接机构和第二连接机构；其中，所述第一纵长板和第二纵长板采用相同的结构，第一纵长板和第二纵长板的第一端部可转动地连接至驱动组件；所述夹持机构用于夹持物体，且具有等于第二距离的最大宽度，且机械地连接至第一纵长板和第二纵长板的第二端部，其中，在闭合位置中，所述夹持机构位于大臂机构的顶部之上。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述驱动组件具有可转动的输出轴，所述输出轴的圆周面上具有齿轮，所述输出轴的端面上具有螺纹孔。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述第一连接机构机械地连接在第一纵长板和所述输出轴之间，且包括：主舵盘，所述主舵盘具有与所述输出轴上的齿轮啮合的主舵盘内圈齿轮，以与所述输出轴一起转动；第一端盖，所述第一端盖连接至所述主舵盘的与驱动组件相对的端面上，且具有第一端盖通孔；第一紧固装置，所述第一紧固装置贯穿第一端盖通孔和主舵盘内圈，以螺纹连接到输出轴上的螺纹孔，以将主舵盘紧固到所述输出轴；以及第一紧固套筒，所述第一紧固套筒用于机械地在主舵盘和第一纵长板之间，以带动第一纵长板与主舵盘一起转动。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述驱动组件具有从其与输出轴相对的侧面向外突出的短柱体，所述短柱体上具有螺纹孔。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述第二连接机构机械地连接在第二纵长板和所述驱动组件的与输出轴相对的侧面之间，且包括：轴承，所述轴承具有外圈和内圈，且轴承的内圈过盈配合到所述短柱体，所述轴承在远离所述驱动组件的端部处具有径向向外突出的轴承凸缘；副舵盘，所述副舵盘过盈配合在所述轴承的外圈上，所述轴承凸缘覆盖所述副舵盘的远离驱动组件的端面上；第二端盖，所述第二端盖具有延伸主体和第二端盖凸缘，所述延伸主体插入到所述轴承的内圈中且具有第二端盖通孔，且第二端盖凸缘覆盖在所述轴承的内圈的远离驱动组件的端面上并且径向上不超过轴承的内圈；第二紧固装置，所述第二紧固装置贯穿第二端盖通孔以螺纹连接到短柱体上的螺纹孔，以进一步将轴承紧固到所述短柱体；以及第二紧固套筒，所述第二紧固套筒用于机械地连接在所述副舵盘和第二纵向板之间，从而在驱动组件的驱动下，使得副舵盘围绕短柱体转动。

根据本实用新型的另一个示例性实施例，所述大臂机构具有：连接在一对纵长臂的一端的第一驱动部件，所述第一驱动部件用于使得一对纵长臂围绕第一轴线转动；连接至一对纵长臂的另一端的第二驱动部件，所述第二驱动部件的输出轴连接至所述驱动组件，使得所述驱动组件围绕第三轴线转动，所述第三轴线垂直于所述第二轴线；以及连接至第一驱动部件的第三驱动部件，所述第三驱动部件使得第一驱动部件围绕第四轴线转动，所述第四轴线垂直于所述第一轴线。

通过下文中参照附图对本实用新型所作的描述，本实用新型的其它目的和优点将显而易见，并可帮助对本实用新型有全面的理解。

附图说明

图1a和1b分别示出了根据本实用新型的示例性实施例的位于闭合位置的全闭合式机械臂的立体图和主视图，

图2示出了根据本实用新型的示例性实施例的位于非闭合位置的全闭合式机械臂的立体图；

图3示出了根据本实用新型的示例性实施例的小臂机构的第一连接机构的分解图；以及

图4示出了根据本实用新型的示例性实施例的小臂机构的第二连接机构的分解图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本实用新型实施方式的说明旨在对本实用新型的总体发明构思进行解释，而不应当理解为对本实用新型的一种限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。在其他情况下，公知的结构和装置以图示的方式体现以简化附图。

如图1a和1b所示，在本实用新型的一个实施例中，一种用于机器人的全闭合式机械臂，其特征在于，所述全闭合式机械臂100包括：大臂机构1，小臂机构2和驱动组件3。大臂机构1具有分别在纵向方向上连接大臂机构1的两个端部的且围绕第一轴线A1转动的一对平行臂11和12，所述一对并行臂在垂直于纵向方向的方向上间隔第一距离W1。小臂机构2具有分别在纵向方向上连接小臂机构2的两个端部的且围绕第二轴线A2转动的一对平行板21和22，所述一对平行板在垂直于纵向方向的方向上间隔第二距离W2，其中第二距离W2大于第一距离W1。驱动组件3用于围绕第二轴线A2可转动地驱动小臂机构2，所述小臂机构2的纵向上的第一端部可转动地连接至驱动组件3，以使得小臂机构的一对平行板21和22能够围绕第二轴线A2在不包围大臂机构的非闭合位置和包围大臂机构的闭合位置之间转动，其中在闭合位置中，第一轴线A1平行于第二轴线A2。非闭合位置如图2所示，该位置也是机械臂的正常工作位置。闭合位置如图1a和1b所示，在该位置中，且大臂机构1被小臂机构2包围，以缩短整个机械臂的长度。

如图1b的正视图所示，在本实用新型的一个实施例中，所述小臂机构2大致呈矩形，且具有第一纵长板21、第二纵长板22、夹持机构23、第一连接机构24和第二连接机构25。所述第一纵长板21和第二纵长板22采用相同的结构，第一纵长板21和第二纵长板22的第一端部可转动地连接至驱动组件3。夹持机构24用于夹持物体，例如圆柱形物体，笔和杆件等。该夹持机构的底板通过螺钉连接到平行的第一纵长板21和第二纵长板22的第二端部，并且该底板具有等于第二距离的宽度。所述第一纵长板21和第二纵长板22在驱动组件3的驱动之下，在不与其他机构发生干涉的情况下，从如图2所示的非闭合位置(也就是，工作位置)转动到如图1a所示的闭合位置(也就是，非工作位置)，在该闭合位置中，所述夹持机构23的底板位于大臂机构1的顶部之上。

为了将第一和第二纵长板21、22连接到驱动组件3，且使得这对纵长板之间的间隔W1能够满足其在非闭合位置和闭合位置之间的自由转动，必须对小臂机构2的第一连接机构24和第二连接机构25进行详细的设计。在下文中，将参考图3和图4，对第一连接机构24和第二连接机构25进行详细的说明。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，所述驱动组件3具有可转动的输出轴31，所述输出轴31的端面上具有螺纹孔312，该螺纹孔312的作用在下文中将进一步详细说明。在本实用新型的一个实施例中，输出轴31的圆周面上具有齿轮，所述齿轮与下文将要描述的主舵盘上的内圈上齿轮啮合，从而更好地传递转动力。

如图3所示，在本实用新型的一个实施例中，第一连接机构24机械地连接在第一纵长板21和输出轴31之间，并且包括主舵盘241、第一端盖242、第一紧固装置(例如，螺丝钉，在附图中为了使得附图更加清晰而未示出)和第一紧固套筒243。主舵盘241具有与所述输出轴31上的齿轮啮合的主舵盘内圈齿轮(在附图中不可见)，从而与所述输出轴31一起转动。第一端盖242机械地连接至所述主舵盘241的与驱动组件3相对的端面上，例如通过小螺钉连接到主舵盘241。该第一端盖242居中地具有与主舵盘内圈同轴的第一端盖通孔2421。第一紧固装置(未示出)贯穿第一端盖通孔2421和主舵盘内圈以螺纹连接到输出轴31上的螺纹孔，以将主舵盘紧固到所述输出轴31，从而主舵盘相对于所述输出轴31的轴向位置不会发生变化，且能够跟随输出轴31一起转动而更好地传递转动力。第一连接机构24此外还具有第一紧固套筒243，所述第一紧固套筒243用于机械地连接在主舵盘241和第一纵长板21之间，以带动第一纵长板21与主舵盘241一起转动。该紧固套筒243具有贯穿的通孔2431，通过该贯穿通孔可以方便地拆卸所述第一紧固装置，以将第一连接机构24从所述输出轴31上拆卸下来，并且同时该通孔可以降低该套筒的重量。

如图4所示，在本实用新型的一个实施例中，驱动组件3具有从其与输出轴31相对的侧面向外突出的短柱体32，所述短柱体32上具有螺纹孔321。所述第二连接机构25机械地连接在第二纵长板22和所述驱动组件3的与输出轴31相对的侧面之间。

如图4所示，更加详细地说明了第二连接机构25。所述第二连接机构25包括副舵盘251、轴承252、第二端盖253、第二紧固装置(未示出)和第二紧固套筒254。轴承252具有外圈和内圈，并且轴承的内圈过盈配合到所述短柱体32，所述轴承252在远离所述驱动组件3的端部处具有径向向外突出的轴承凸缘2521。副舵盘251过盈配合在轴承252的外圈上，轴承凸缘2521覆盖副舵盘251的远离驱动组件3的端面(外表面)上。第二端盖253具有延伸主体2531和第二端盖凸缘2532，所述延伸主体2531插入到所述轴承252的内圈中且具有第二端盖通孔2531t，且第二端盖凸缘2532覆盖在所述轴承252的内圈的远离驱动组件3的端面上并且径向上不超过轴承252的内圈。第二紧固装置贯穿第二端盖通孔2531t以螺纹连接到短柱体上的螺纹孔，从而在短柱和轴承之间的过盈配合的基础上，进一步将轴承紧固到所述短柱体。此外，因为轴承251被过盈配合且紧固到短柱体32，并且轴承凸缘挡住副舵盘251的外表面，所以可以防止副舵盘251向外脱落而离开轴承。此外通过副舵盘251和轴承252的外圈之间的过盈配合能够同时防止副舵盘251在轴向上的滑动。因此，副舵盘251稳定地围绕短柱体32转动。第二连接机构25此外还包括第二紧固套筒254，第二紧固套筒用于机械地连接在所述副舵盘251和第二纵向板22之间，从而在驱动组件3的驱动下，使得副舵盘152围绕短柱体32转动。

如图1和2所示，在本实用新型的一个实施例中，所述大臂机构1具有第一驱动部件13，第二驱动部件14和第三驱动部件15。第一驱动部件13连接在一对纵长臂的一端，并且用于使得一对纵长臂围绕第一轴线A1转动。第二驱动部件14连接至一对纵长臂的另一端，并且第二驱动部件14的输出轴连接至所述驱动组件3，使得所述驱动组件3围绕第三轴线A3转动，所述第三轴线A3垂直于所述第一轴线A2。第三驱动部件15连接至第一驱动部件13，第三驱动部件15使得第一驱动部件13围绕第四轴线A4转动，所述第四轴线A4垂直于所述第一轴线A1。此外，第三驱动部件15被固定至机器人主体，因此通过第一驱动部件13、第二驱动部件14、第三驱动部件15和驱动组件3的运动组合，使得机械臂实现4个自由度的转动。

因此，本实用新型的机械臂能够在非闭合位置和闭合位置之间转动，且在闭合位置时，小臂机构2将大臂机构1容纳在其内部，达到了节省空间且美观的效果，将机械臂所占用的空间降低至最小，这对于需要在物品众多(比如在居家的客厅、卧式或厨房)中移动的机器人而言是非常有必要的。一般情况下，机器人的机械臂被设计得较长以达到较大的活动空间，在移动的时候很容易碰撞到其他物体，因此使得机器人在移动期间或非工作期间收缩该机械臂，从而避免意外的碰撞。

本领域的技术人员可以理解，上面所描述的实施例都是示例性的，并且本领域的技术人员可以对其进行改进，各种实施例中所描述的结构在不发生结构或者原理方面的冲突的情况下可以进行自由组合。

虽然结合附图对本实用新型进行了说明，但是附图中公开的实施例旨在对本实用新型优选实施方式进行示例性说明，而不能理解为对本实用新型的一种限制。

虽然本总体发明构思的一些实施例已被显示和说明，本领域普通技术人员将理解，在不背离本总体发明构思的原则和精神的情况下，可对这些实施例做出改变，本实用新型的范围以权利要求和它们的等同物限定。

应注意，措词“包括”不排除其它元件或步骤，措词“一”或“一个”不排除多个。另外，权利要求的任何元件标号不应理解为限制本实用新型的范围。