一种多自由度机械臂的制作方法

文档序号:15507170发布日期:2018-09-21 23:17阅读:807来源:国知局

本实用新型涉及一种多自由度的机械臂,属于智能机器人技术领域。



背景技术:

随着科学技术的进步及工业化水平的提高,工业4.0时代正在向我们大步走来,工业智能化的浪潮也正悄然袭来,越来越多的智能机器人被投入到工业及日常生活的多个领域,机械臂作为完成智能机器人的重要部件之一,其发展受到了越来越多的关注。

目前国内机械臂的发展仍远不如国外,其中一大关键因素是机械臂的运动控制上,许多机械臂采用电机直接转动,驱动机械臂运动,而电机直接转动这就需要电机的控制保持在一个相当的高度,否则机械臂的运行平稳性将无法保证,从而开发研究机械臂运行平稳的驱动系统具有重要的意义。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于提供一种多自由度的机械臂,以解决现有机械臂在功能,灵活性,成本等方面不满足工程要求的问题,本实用新型采用锥齿轮换向,中间关节连接处配合RV减速器的使用,极大的提高了机械臂工作的平稳性。

本实用新型按以下技术方案实现:一种多自由度的机械臂,包括机座、轴臂盖、肩部驱动传动装置、大臂、肘部驱动传动装置、轴旋臂、腕部驱动传动装置、轴旋臂盖;

所述机座安装在机器人肩部,所述机座与大臂一端连接,所述肩部驱动传动装置两端与机座内侧连接,所述肩部驱动传动装置底部位于大臂内,所述轴臂盖位于肩部驱动传动装置上方,且轴臂盖底部与大臂和肩部驱动传动装置连接,所述大臂另一端与轴旋臂的一端连接,且二者的连接处设有肘部驱动传动装置,所述轴旋臂的另一端与腕部驱动传动装置连接,所述轴旋臂上方设有轴旋臂盖。

所述肩部驱动传动装置包括两个轴承端盖、两个轴端挡圈、大锥齿轮Ⅰ、伺服电机、小锥齿轮Ⅰ、两个滚动轴承、肩部转轴,所述肩部转轴为阶梯轴,肩部转轴的轴两端插入机座内,所述肩部转轴的轴上对称设置两个轴承端盖、两个滚动轴承和两个轴端挡圈,所述两个轴承端盖一侧分别通过螺钉与轴臂盖和大臂连接,所述两个轴承端盖另一侧分别与两个滚动轴承连接,所述两个滚动轴承分别与两个轴端挡圈连接,且两个轴端挡圈分别位于肩部转轴直径最大的外圆面两侧,所述大锥齿轮Ⅰ安装在肩部转轴直径最大的外圆面上,所述伺服电机安装在大臂内部,所述伺服电机的输出轴伸出大臂与所述小锥齿轮Ⅰ连接,所述小锥齿轮Ⅰ与大锥齿轮Ⅰ啮合。

所述肘部驱动传动装置包括RV减速器Ⅰ和台达Ⅰ,所述RV减速器Ⅰ顶端与大臂连接,所述台达Ⅰ通过螺钉与轴旋臂盖一端连接,且台达Ⅰ的中心短轴与RV减速器Ⅰ的中心连接。

所述腕部驱动传动装置包括台达Ⅱ、RV减速器Ⅱ、手腕、前端驱动传动装置,所述台达Ⅱ通过螺钉与轴旋臂盖另一端连接,所述台达Ⅱ的中心短轴与RV减速器Ⅱ的中心连接,所述RV减速器Ⅱ与手腕的底部连接,所述手腕的前端设有前端驱动传动装置。

所述前端驱动传动装置包括两个手腕转轴固定圈、手腕转轴、两个推力轴承、大锥齿轮Ⅱ、小锥齿轮Ⅱ,所述手腕转轴为阶梯轴,所述手腕转轴两端分别对称设有两个推力轴承,所述手腕转轴中心直径最大的外圆面上设有大锥齿轮Ⅱ,所述大锥齿轮Ⅱ与小锥齿轮Ⅱ啮合,所述小锥齿轮Ⅱ与机械手连接,所述两个手腕转轴固定圈分别位于所述手腕转轴中心直径最大的外圆面的两侧,且两个手腕转轴固定圈的底部与手腕连接。

本实用新型多自由度机械臂的工作原理是:

肩部驱动传动装置的伺服电机驱动小锥齿轮Ⅰ转动,而大齿轮部分与肩部转轴连接,肩部转轴与机座连接,即大锥齿轮Ⅰ固定不动,而小锥齿轮Ⅰ在转动,伺服电机也随之绕大锥齿轮Ⅰ转动,从而带动大臂进行转动,中间关节处肘部驱动传动装置的台达Ⅰ将动力输送给RV减速器Ⅰ,减速后由RV减速器Ⅰ将相对平稳的转速输送给轴旋臂,驱动机械臂的下一部分进行运动,腕部驱动传动装置则由台达Ⅱ提供动力,输送给RV减速器Ⅱ,进而将动力输送给大锥齿轮Ⅱ,带动小锥齿轮Ⅱ转动,小锥齿轮Ⅱ将转动传到机械手。

本实用新型的有益效果是:

1、本实用新型结构精巧,适用性强。

2、本实用新型采用锥齿轮换向,中间关节连接处配合RV减速器的使用,极大的提高了机械臂工作的平稳性。

3、本实用新型采用三个电机共同驱动,同时肘部和腕部分别配合一个RV减速器进行多自由度机械臂的工作,可以精准、快速并且有效的完成预设的工作

4、本实用新型结构复杂度适中,成本较低。

5、本实用新型功能部件可根据需求更换,使用范围广,推广价值高。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图;

图2为本实用新型肩部驱动传动装置的结构示意图;

图3为本实用新型肘部驱动传动装置的结构示意图;

图4为本实用新型腕部驱动传动装置的结构示意图;

图5为本实用新型RV减速器Ⅰ的外部结构示意图;

图6为本实用新型前端驱动传动装置的外部结构示意图;

图7为本实用新型前端驱动传动装置的内部结构示意图;

图中各标号为:1-机座,2-轴臂盖,3-肩部驱动传动装置,4-大臂,5-肘部驱动传动装置,6-轴旋臂,7-腕部驱动传动装置,8-轴旋臂盖,9-轴承端盖,10-轴端挡圈,11-大锥齿轮Ⅰ,12-伺服电机,13-小锥齿轮Ⅰ,14-滚动轴承,15-肩部转轴,16-RV减速器Ⅰ,17-台达Ⅰ,18-台达Ⅱ,19-RV减速器Ⅱ,20-手腕,21-前端驱动传动装置,22-手腕转轴固定圈,23-手腕转轴,24-推力轴承,25-大锥齿轮Ⅱ,26-小锥齿轮Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例,对本实用新型作进一步说明,但本实用新型的内容并不限于所述范围。

实施例1:如图1~7所示,一种多自由度的机械臂,包括机座1、轴臂盖2、肩部驱动传动装置3、大臂4、肘部驱动传动装置5、轴旋臂6、腕部驱动传动装置7、轴旋臂盖8;

所述机座1安装在机器人肩部,所述机座1与大臂4一端连接,所述驱动传动装置3两端与机座1内侧连接,所述驱动传动装置3底部位于大臂4内,所述轴臂盖2位于驱动传动装置3上方,且轴臂盖2底部与大臂4和驱动传动装置3连接,所述大臂4另一端与轴旋臂6的一端连接,且二者的连接处设有肘部驱动传动装置5,所述轴旋臂6的另一端与腕部驱动传动装置7连接,所述轴旋臂6上方设有轴旋臂盖8。

所述肩部驱动传动装置3包括两个轴承端盖9、两个轴端挡圈10、大锥齿轮Ⅰ11、伺服电机12、小锥齿轮Ⅰ13、两个滚动轴承14、肩部转轴15,所述肩部转轴15为阶梯轴,肩部转轴15的轴两端插入机座1内,所述肩部转轴15的轴上对称设置两个轴承端盖9、两个滚动轴承14和两个轴端挡圈10,所述两个轴承端盖9一侧分别通过螺钉与轴臂盖2和大臂4连接,所述两个轴承端盖9另一侧分别与两个滚动轴承14连接,所述两个滚动轴承14分别与两个轴端挡圈10连接,且两个轴端挡圈10分别位于肩部转轴15直径最大的外圆面两侧,所述大锥齿轮Ⅰ11安装在肩部转轴15直径最大的外圆面上,所述伺服电机12安装在大臂4内部,所述伺服电机12的输出轴伸出大臂4与所述小锥齿轮Ⅰ13连接,所述小锥齿轮Ⅰ13与大锥齿轮Ⅰ11啮合。

所述肘部驱动传动装置5包括RV减速器Ⅰ16和台达Ⅰ17,所述RV减速器Ⅰ16顶端与大臂4连接,所述台达Ⅰ17通过螺钉与轴旋臂盖8一端连接,且台达Ⅰ17的中心短轴与RV减速器Ⅰ16的中心连接。

所述腕部驱动传动装置7包括台达Ⅱ18、RV减速器Ⅱ19、手腕20、前端驱动传动装置21,所述台达Ⅱ18通过螺钉与轴旋臂盖8另一端连接,所述台达Ⅱ18的中心短轴与RV减速器Ⅱ19的中心连接,所述RV减速器Ⅱ19与手腕20的底部连接,所述手腕20的前端设有前端驱动传动装置21。

所述前端驱动传动装置21包括两个手腕转轴固定圈22、手腕转轴23、两个推力轴承24、大锥齿轮Ⅱ25、小锥齿轮Ⅱ26,所述手腕转轴23为阶梯轴,所述手腕转轴23两端分别对称设有两个推力轴承24,所述手腕转轴23中心直径最大的外圆面上设有大锥齿轮Ⅱ25,所述大锥齿轮Ⅱ25与小锥齿轮Ⅱ26啮合,所述小锥齿轮Ⅱ26与机械手连接,所述两个手腕转轴固定圈22分别位于所述手腕转轴23中心直径最大的外圆面的两侧,且两个手腕转轴固定圈22的底部与手腕20连接。

肩部驱动传动装置3的伺服电机12驱动小锥齿轮Ⅰ13转动,而大齿轮部分与肩部转轴15连接,肩部转轴15与机座1连接,即大锥齿轮Ⅰ11固定不动,而小锥齿轮Ⅰ13在转动,伺服电机12也随之绕大锥齿轮Ⅰ11转动,从而带动大臂4进行转动,中间关节处肘部驱动传动装置5的台达Ⅰ17将动力输送给RV减速器Ⅰ16,减速后由RV减速器Ⅰ16将相对平稳的转速输送给轴旋臂6,驱动机械臂的下一部分进行运动,腕部驱动传动装置7则由台达Ⅱ18提供动力,输送给RV减速器Ⅱ19,进而将动力输送给大锥齿轮Ⅱ25,带动小锥齿轮Ⅱ26转动,小锥齿轮Ⅱ26将转动传到机械手。

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