一种直杆锥形机械臂的制作方法

本发明涉及伸缩机械臂技术领域，具体涉及一种直杆锥形机械臂。

背景技术：

机械臂在生产过程中的应用非常广泛。由于单悬臂设置的机械臂在延伸一定长度后就会有结构不稳定的问题，机械臂的应用也因此受到限制。申请号201510809233.0公布的《一种t型机械手》中提出的方案用于减少机械臂的占用空间同时增加工作范围，但其未限制剪叉式单元的具体规格，各剪叉式单元在电机的驱动下无法以线性方式伸缩，导致难以精确调控机械臂的伸缩距离。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术中的不足之处，提供一种结构稳定可精确调控伸缩距离的直杆锥形机械臂。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：一种直杆锥形机械臂，包括机架、机械臂和夹持装置；所述机械臂设置于所述机架上，并由所述机架驱动伸缩；所述机械臂的前端设置夹持装置；

所述机械臂包括第一剪式单元、第二剪式单元和后续若干剪式单元，且所述第一剪式单元、第二剪式单元和后续若干所述剪式单元的大小依次呈等比例缩小；所述第一剪式单元包括两根中部铰接的第一直杆，每根所述第一直杆从铰接处分为第一前直杆和第一后直杆；所述第二剪式单元包括两根中部铰接的第二直杆，每根所述第二直杆从铰接处分为第二前直杆和第二后直杆；两根所述第一后直杆分别对应和两根所述第二前直杆铰接，且两根所述第一后直杆和两根所述第二前直杆共同构成菱形结构；后续的所述剪式单元均以相同的方式连接。

更进一步的说明，所述夹持装置包括夹持架、夹持电机和夹持端；所述夹持架上设有滑槽，所述滑槽的一端与所述机械臂的末端固定，所述滑槽的另一端自由，所述滑槽嵌套在向外凸起的所述剪式单元的铰接点处，所述滑槽随机械臂的伸缩滑动。

更进一步的说明，所述机架上设有导轨、伸臂电机和移动滚轮；所述伸臂电机驱动所述移动滚轮沿所述导轨滑动；所述移动滚轮和所述第一前直杆连接。

更进一步的说明，所述机架还设置有旋转电机，所述机架下方设置有底座；所述旋转电机驱动所述机架在所述底座上水平旋转。

更进一步的说明，后续所述剪式单元设有一到三个。

更进一步的说明，所述第一剪式单元、第二剪式单元和后续若干剪式单元的长度、宽度、厚度均依次等比例缩小。

本发明的有益效果：机械臂可以以线性的方式精确的调整伸缩距离，结构更加稳定，伸缩距离的控制方法更加简单。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的一个实施例的整体结构示意图；

图2是图1的局部放大图；

图3是本发明的一个实施例的机械臂的伸展状态示意图；

图4是本发明的一个实施例的机械臂的收缩状态示意图。

其中：底座01、机架1、导轨11、伸臂电机12、移动滚轮13、旋转电机14、机械臂2、第一剪式单元21、第一直杆211、第一前直杆2111、第一后直杆2112、第二剪式单元22、第二直杆221、第二前直杆2211、第二后直杆2212、剪式单元20、夹持装置3、夹持架31、滑槽311、夹持电机32和夹持端33。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1-图4所示，一种直杆锥形机械臂，包括机架1、机械臂2和夹持装置3；所述机械臂2设置于所述机架1上，并由所述机架1驱动伸缩；所述机械臂2的前端设置夹持装置3；

所述机械臂2包括第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干剪式单元20，且所述第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干所述剪式单元20的大小依次呈等比例缩小；所述第一剪式单元21包括两根中部铰接的第一直杆211，每根所述第一直杆211从铰接处分为第一前直杆2111和第一后直杆2112；所述第二剪式单元22包括两根中部铰接的第二直杆221，每根所述第二直杆221从铰接处分为第二前直杆2211和第二后直杆2212；两根所述第一后直杆2112分别对应和两根所述第二前直杆2211铰接，且两根所述第一后直杆2112和两根所述第二前直杆2211共同构成菱形结构；后续的所述剪式单元20均以相同的方式连接。

第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干剪式单元20的大小依次呈等比例缩小以及两根第一后直杆2112和两根第二前直杆2211共同构成菱形结构的结构特性决定了本装置的水平伸缩轨迹是线性关系，更具体的，第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干剪式单元20的伸缩距离均以等比例的方式表现。伸缩距离可以由简单的数学表达式来表达：

e＝(l1+l2+…+ln)cos(arcsin(f/(2l0)))

其中：

e–机械臂2末端的位置；

l1，l2，ln–各直杆长度；

l0–第一前直杆长度；

f–机械臂底端跨度，由电机驱动决定，它是上式的唯一变量。

这样简单的距离计算公式也就极大的便利了在操作机械臂2运动时所用的软件程序的编写。也方便通过程序控制机械臂2精确的移动一定的距离。第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干剪式单元20整体的形状是锥形结构，越到机械臂2的末端，机械臂2也就越轻，避免了机械臂2与机架1的连接处承受过大的自身重量，使整体的结构更加稳定。

更进一步的说明，所述夹持装置3包括夹持架31、夹持电机32和夹持端33；所述夹持架31上设有滑槽311，所述滑槽311的一端与所述机械臂2的末端固定，所述滑槽311的另一端自由，所述滑槽311嵌套在向外凸起的所述剪式单元20的铰接点处，所述滑槽311随机械臂2的伸缩滑动。

夹持装置3在随机械臂2移动时也沿着滑槽311移动，夹持装置3也拥有一定的伸缩距离，在高精度的距离调控上可以由夹持装置3进行微调来达到目的。

更进一步的说明，所述机架1上设有导轨11、伸臂电机12和移动滚轮13；所述伸臂电机12驱动所述移动滚轮13沿所述导轨11滑动；所述移动滚轮13和所述第一前直杆2111连接。

伸臂电机12只驱动机械臂2的一端移动，而另一端固定，这样就可以简化机械臂2的操作程序。另外，伸臂电机12驱动移动滚轮13沿导轨11滑动，所以只需控制伸臂电机12上下需要伸展的距离，就可以控制机械臂2末端的距离移动，非常方便。

更进一步的说明，所述机架1还设置有旋转电机14，所述机架1下方设置有底座01；所述旋转电机14驱动所述机架1在所述底座01上水平旋转。

旋转电机14驱动机架1在底座01上水平旋转，机械臂2就可以有更广的工作范围。

更进一步的说明，后续所述剪式单元20设有一到三个。

后续剪式单元20的数量决定了整个机械臂2形成的锥形的角度，后续剪式单元20越多，锥形角度越小，伸展距离也越长，但是考虑到结构的稳定性，所以设置后续驾驶单元20的数量不超过三个。

更进一步的说明，所述第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干剪式单元20的长度、宽度、厚度均依次等比例缩小。

为了保证机械臂2末端的自重不影响机械臂2的结构稳定性，所以令第一剪式单元21、第二剪式单元22和后续若干剪式单元20的长度、宽度、厚度均依次等比例缩小。这样的设置也可以节省材料，节约制造成本。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。