一种双机械手的多自由度机械臂的制作方法

本发明涉及一种双机械手的多自由度机械臂，属于多自由度机械臂技术领域。

背景技术：

我国目前正处于工业转型的阶段，受我国劳动力成本快速上涨，企业转型升级需求不断加大，机器人代替人工已经成为必然的趋势。通常车间内都需要大量的工人负责产品的搬运，既费人力效率又不高，现在正需要一款造价成本低、自动化程度高、工作高效稳定的多自由度机械臂在工业中应用，用于自动化物流系统中实现对物品的自主抓取。一款好的机械臂与运载体的配合可以节约很多成本，提高效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种双机械手的多自由度机械臂，用以解决现有技术中多自由度机械臂结构复杂、成本高、可移植性差等缺陷。

本发明的技术方案是：一种双机械手的多自由度机械臂，包括两机械手、主臂、主电机20、主电机锥齿轮27、转轴锥齿轮26、转轴25；所述两机械手分别通过旋转架30主臂连接，主臂通过转轴25与转轴锥齿轮26相配合，转轴锥齿轮26与主电机锥齿轮27啮合且主电机锥齿轮27安装于主电机20轴上。

所述主臂包括主臂i曲柄1、主臂i连杆2、主臂ii电机外壳3、主臂iii曲柄4、主臂iii连杆5、主臂ii6、主臂iii7、轮系外壳15、主臂i16、机械臂转台17、主臂轮系外壳19、主臂i大齿轮21、主臂i小齿轮22、主臂ii大齿轮23、主臂ii齿轮电机24、双输出电机28、右机械手锥齿轮29、旋转架30、旋转架锥齿轮31、支撑架32、左机械手锥齿轮33。其中机械臂转台17安装在转轴25上，械臂转台17上安装有主臂i大齿轮21、主臂i小齿轮22，两齿轮相啮合。主臂i曲柄1的下端同过与主臂i大齿轮21共轴的轴安装于械臂转台17上。此外机械臂转台17上还安装有主臂i16，主臂i16的中上端通过主臂i连杆2与主臂i曲柄1的另一端相连。主臂i16上安装有主臂ii6，主臂ii6上装有主臂ii大齿轮23、主臂ii齿轮电机24且主臂ii大齿轮23和主臂ii齿轮电机24相啮合。两齿轮外通过螺栓连接装有主臂ii电机外壳3，主臂iii曲柄4与主臂ii大齿轮23同轴且为过盈配合。主臂ii6的另一端安装有主臂iii7，主臂iii7通过主臂iii连杆5与主臂iii曲柄4连接。主臂iii7的下端装有双输出电机28，双输出电机28的两个输出轴分别装有右机械手锥齿轮29和左机械手锥齿轮33，而两齿轮又分别与安装在支撑架32上的旋转架锥齿轮31相啮合。支撑架32安装于双输出电机28的下端用于托住整个轮系机构，轮系机构的外部安装有主臂轮系外壳19。

所述两机械手结构相同，其中包括丝套外壳8、内芯外壳9、机械爪连杆10、机械爪11、机械爪支撑体12、内芯13、连接副14、丝套电机34、丝套35、丝套电机外壳36。其中各机械爪11通过螺栓安装在机械爪支撑体12上，内芯13也安装在支撑体12上，支撑体12与机械爪11通过机械爪连杆10相连接。此外支撑体12上还通过螺栓安装有内芯外壳9，丝套外壳8安装在内芯外壳9上，而丝套电机外壳36的一端又安装在丝套外壳8上。其中丝套外壳8的内部装有丝套35，丝套35的一端与内芯13为螺纹连接，另一端则与丝套电机34为过盈配合。丝套电机34安装在丝套电机外壳36的内部，丝套电机外壳36又安装在连接副14上。两臂连接副14则是分别安装在上下旋转架30上。

所述转轴25与主臂上的机械臂转台17间的连接为过盈配合。

所述主臂i大齿轮21和主臂i小齿轮22相啮合，主臂i大齿轮21安装于机械臂转台17上，配合关系为过盈配合。

所述主臂ii6设有凹槽，凹槽中安装有主臂ii大齿轮23和主臂ii齿轮电机24。

所述主臂iii7的下端内部为方形凹槽用于安装双输出电机28。双输出电机28的安装方式为左右输出，即左输出轴上装有左机械手锥齿轮33、右输出轴上装有右机械手锥齿轮29。

所述支撑架32有开口槽用于安装旋转架锥齿轮31；且支撑架32的下端设有螺纹孔，可通过双头螺柱将其安装于双输出电机28上。

所述机械爪支撑体12为一个有中心孔且端部设有轴孔的半圆柱体，中心孔内装有内芯13且内芯13的左端一段攻有外螺纹；机械爪支撑体12端部的两轴孔上通过间隙配合的轴连接有机械爪11，其中机械爪11与内芯13通过机械爪连杆10连接。

所述丝套35孔内攻有内螺纹和内芯13的连接为螺纹连接，另外丝套35的左端设有小孔与丝套电机34轴的配合为过盈配合，最后丝套35置于丝套外壳8内，为间隙配合。

本发明的工作过程是：

当抓取物体时，首先整机械臂转动到合适位置，具体由主电机20转动带动主电机锥齿轮27和转轴锥齿轮26，进而通过转轴25使机械臂转台17转动。然后通过转台上的电机，控制主臂i小齿轮22和主臂i大齿轮21的转动使主臂i曲柄1和主臂i连杆2动作，让主臂i16向前伸出至合适位置，便于抓住远处的物体。接下来由主臂ii齿轮电机24通过主臂ii大齿轮23驱动了主臂iii曲柄4，主臂iii连杆的运动，使主臂iii7能够提升或下降至合适位置。两机械手可在水平面内一定角度范围内灵活转动，为的是使其适应性更强；具体为左机械手的转动由双输出电机28的左输出轴控制左机械手锥齿轮33和旋转架锥齿轮31实现，而右机械手的转动则由双输出电机28的右输出轴控制右机械手锥齿轮29和上面的旋转架锥齿轮31实现。至此机械手就移动到了合适位置，最后要进行的是抓取过程，由于左右机械手的原理结构完全相同，以左机械手为例说明。抓取时的动作为机械爪11的打开和闭合夹紧，具体是通过丝套电机34的转动带动了丝套35的转动，由于丝套35和内芯13的连接为螺纹连接，因此可进行螺纹传动，从而控制了内芯13的前后运动，又因为内芯13和机械爪11是通过机械爪连杆10连接的所以最终控制了机械爪11的开合，最终实现了多自由度相互配合、精确有效的抓取货物。

本发明的有益效果是：

1、双机械手的多自由度机械臂采用了连杆机构与齿轮机构的相互结合，既发挥了连杆机构的远距离传动有发挥了齿轮机构的精确控制，使整个机械臂结构简单，具有灵活的自由度。较好的克服了了传统机械臂中大量采用齿轮机构的复杂和采用连杆机构的自由度不足的弊端。

2、双机械手的多自由度机械臂在机械手的设计上采用了丝套，丝杆相配合的结构来控制机械爪的开合，相比于传统的机械手复杂的齿轮系而言，其不仅结构简单而且工作可靠，在满足了控制精度要求的情况下大幅度的降低了成本。

3、双机械手的多自由度机械臂采用了双机械手的结构，在满足了自由度和工作可靠的情况下相对于传统的单机械手而言大大的提高了工作效率。

4、履带结构简单，设计新颖，便于安装，应用范围较为广泛，易于推广。

附图说明

图1是本发明整机械臂轴侧图；

图2是本发明机械臂内部结构图；

图3是本发明机械手齿轮系轴局部图；

图4是本发明机械手剖视图；

图5是本发明机械手俯视图图。

图中：1-主臂i曲柄，2-主臂i连杆，3-主臂ii电机外壳，4-主臂iii曲柄，5-主臂iii连杆，6-主臂ii，7-主臂iii，8-丝套外壳，9-内芯外壳，10-机械爪连杆，11-机械爪，12-机械爪支撑体，13-内芯，14-连接副，15-轮系外壳，16-主臂i，17-机械臂转台，18-主轮系外壳，19-主臂轮系外壳，20-主电机，21-主臂i大齿轮，22-主臂i小齿轮，23-主臂ii大齿轮，24-主臂ii齿轮电机，25-转轴，26-转轴锥齿轮，27-电机锥齿轮，28-双输出电机，29-右机械手锥齿轮，30-旋转架，31-旋转架锥齿轮，32-支撑架，33-左机械手锥齿轮，34-丝套电机，35-丝套，36-丝套电机外壳。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1-5所示，一种双机械手的多自由度机械臂，包括两个机械手、主臂、主电机20、主电机锥齿轮27、转轴锥齿轮26、转轴25；所述两机械手分别通过旋转架30与主臂连接，主臂通过转轴25与转轴锥齿轮26过盈配合，转轴锥齿轮26与主电机锥齿轮27啮合且主电机锥齿轮27安装于主电机20轴上。

所述主臂包括主臂i曲柄1、主臂i连杆2、主臂ii电机外壳3、主臂iii曲柄4、主臂iii连杆5、主臂ii6、主臂iii7、轮系外壳15、主臂i16、机械臂转台17、主臂轮系外壳19、主臂i大齿轮21、主臂i小齿轮22、主臂ii大齿轮23、主臂ii齿轮电机24、双输出电机28、右机械手锥齿轮29、旋转架30、旋转架锥齿轮31、支撑架32、左机械手锥齿轮33；机械臂转台17安装在转轴25上，械臂转台17上安装有主臂i大齿轮21、主臂i小齿轮22，两齿轮相啮合；主臂i曲柄1的下端同过与主臂i大齿轮21共轴的轴安装于械臂转台17上；机械臂转台17上还安装有主臂i16，主臂i16的中上端通过主臂i连杆2与主臂i曲柄1的另一端相连，主臂i16上安装有主臂ii6，主臂ii6上装有主臂ii大齿轮23、主臂ii齿轮电机24且主臂ii大齿轮23和主臂ii齿轮电机24相啮合；两齿轮外通过螺栓连接装有主臂ii电机外壳3，主臂iii曲柄4与主臂ii大齿轮23同轴且为过盈配合，主臂ii6的另一端安装有主臂iii7，主臂iii7通过主臂iii连杆5与主臂iii曲柄4连接，主臂iii7的下端装有双输出电机28，双输出电机28的两个输出轴分别装有右机械手锥齿轮29和左机械手锥齿轮33，而两齿轮又分别与安装在支撑架32上的旋转架锥齿轮31相啮合，支撑架32安装于双输出电机28的下端用于托住整个轮系机构，轮系机构的外部安装有主臂轮系外壳19。

所述机械手包括丝套外壳8、内芯外壳9、机械爪连杆10、机械爪11、机械爪支撑体12、内芯13、连接副14、丝套电机34、丝套35、丝套电机外壳36；各机械爪11通过螺栓安装在机械爪支撑体12上，内芯13也安装在支撑体12上，支撑体12与机械爪11通过机械爪连杆10相连接，支撑体12上还通过螺栓安装有内芯外壳9，丝套外壳8安装在内芯外壳9上，丝套电机外壳36的一端又安装在丝套外壳8上，丝套外壳8的内部装有丝套35，丝套35的一端与内芯13为螺纹连接，另一端则与丝套电机34为过盈配合；丝套电机34安装在丝套电机外壳36的内部，丝套电机外壳36又安装在连接副14上，两臂连接副14则是分别安装在上下旋转架30上。

实施例2：如图1-5所示，一种双机械手的多自由度机械臂，包括两个机械手、主臂、主电机20、主电机锥齿轮27、转轴锥齿轮26、转轴25；所述两机械手分别通过旋转架30与主臂连接，主臂通过转轴25与转轴锥齿轮26过盈配合，转轴锥齿轮26与主电机锥齿轮27啮合且主电机锥齿轮27安装于主电机20轴上。

所述主臂包括主臂i曲柄1、主臂i连杆2、主臂ii电机外壳3、主臂iii曲柄4、主臂iii连杆5、主臂ii6、主臂iii7、轮系外壳15、主臂i16、机械臂转台17、主臂轮系外壳19、主臂i大齿轮21、主臂i小齿轮22、主臂ii大齿轮23、主臂ii齿轮电机24、双输出电机28、右机械手锥齿轮29、旋转架30、旋转架锥齿轮31、支撑架32、左机械手锥齿轮33；机械臂转台17安装在转轴25上，械臂转台17上安装有主臂i大齿轮21、主臂i小齿轮22，两齿轮相啮合；主臂i曲柄1的下端同过与主臂i大齿轮21共轴的轴安装于械臂转台17上；机械臂转台17上还安装有主臂i16，主臂i16的中上端通过主臂i连杆2与主臂i曲柄1的另一端相连，主臂i16上安装有主臂ii6，主臂ii6上装有主臂ii大齿轮23、主臂ii齿轮电机24且主臂ii大齿轮23和主臂ii齿轮电机24相啮合；两齿轮外通过螺栓连接装有主臂ii电机外壳3，主臂iii曲柄4与主臂ii大齿轮23同轴且为过盈配合，主臂ii6的另一端安装有主臂iii7，主臂iii7通过主臂iii连杆5与主臂iii曲柄4连接，主臂iii7的下端装有双输出电机28，双输出电机28的两个输出轴分别装有右机械手锥齿轮29和左机械手锥齿轮33，而两齿轮又分别与安装在支撑架32上的旋转架锥齿轮31相啮合，支撑架32安装于双输出电机28的下端用于托住整个轮系机构，轮系机构的外部安装有主臂轮系外壳19。

所述机械手包括丝套外壳8、内芯外壳9、机械爪连杆10、机械爪11、机械爪支撑体12、内芯13、连接副14、丝套电机34、丝套35、丝套电机外壳36；各机械爪11通过螺栓安装在机械爪支撑体12上，内芯13也安装在支撑体12上，支撑体12与机械爪11通过机械爪连杆10相连接，支撑体12上还通过螺栓安装有内芯外壳9，丝套外壳8安装在内芯外壳9上，丝套电机外壳36的一端又安装在丝套外壳8上，丝套外壳8的内部装有丝套35，丝套35的一端与内芯13为螺纹连接，另一端则与丝套电机34为过盈配合；丝套电机34安装在丝套电机外壳36的内部，丝套电机外壳36又安装在连接副14上，两臂连接副14则是分别安装在上下旋转架30上。

所述转轴25与主臂上的机械臂转台17间的连接为过盈配合。

所述主臂i大齿轮21和主臂i小齿轮22相啮合，主臂i大齿轮21安装于机械臂转台17上，配合关系为过盈配合。

所述主臂ii6设有凹槽，凹槽中安装有主臂ii大齿轮23和主臂ii齿轮电机24。

所述主臂iii7的下端内部为方形凹槽用于安装双输出电机28，双输出电机28的安装方式为左右输出，即左输出轴上装有左机械手锥齿轮33、右输出轴上装有右机械手锥齿轮29。

所述支撑架32有开口槽用于安装旋转架锥齿轮31；且支撑架32的下端设有螺纹孔，可通过双头螺柱将其安装于双输出电机28上。

所述机械爪支撑体12为有中心孔且端部设有轴孔的半圆柱体，中心孔内装有内芯13且内芯13的左端一段攻有外螺纹；机械爪支撑体12端部的两轴孔上通过间隙配合的轴连接有机械爪11，其中机械爪11与内芯13通过机械爪连杆10连接。

所述丝套35孔内攻有内螺纹和内芯13的连接为螺纹连接，另外丝套35的左端设有小孔与丝套电机34轴的配合为过盈配合，最后丝套35置于丝套外壳8内，为间隙配合。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。