新型机械手动臂结构的制作方法

本实用新型涉及机械臂附件领域，尤其涉及一种新型机械手动臂结构。

背景技术：

当前，高速并联机器人目前主要应用于食品药品分拣及包装、3C领域；在前述领域中，机械臂经常需要担当车间内的重要操作角色，目前机械臂的传动部分容易出现运动干涉和强度不高，在操作频繁的情况下，容易出现各种故障。加之现有的机械臂缺乏有效措施减少机械惯量，使得机械臂的动态响应较缓；即使市场上其他本领域技术人员对产品采取了轻量化设计的策略，但还是以舍弃相当一部分的强度为代价，始终难以满足当前需求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型中披露了一种新型机械手动臂结构，用以保证整个动臂的结构强度，降低机械惯量并且保证运动自由度，使得运动过程中动臂具有高动态响应。本实用新型的技术方案是这样实施的：

新型机械手动臂结构，包括：

三角形机座，该三角形机座呈等边三角形形状，所述等边三角形的每个顶点与该顶点相邻的一边缘中点之间具有一嵌装有伺服电机及减速器的圆柱腔室；

三组驱动臂组件，每组驱动臂组件包括主动臂、从动臂、第一安装轴和第二安装轴，所述主动臂一端为枢接于所述等边三角形对应边缘中点处的枢接端，所述枢接端位于所述圆柱腔室的侧端，所述主动臂另一端为自由端，每组驱动臂组件包括两个从动臂，所述第一安装轴穿接于主动臂的自由端，两个从动臂的一端分别铰接于所述第一安装轴两端；

联接动台，该联接动台的周缘处设有第一枢接部、第二枢接部、第三枢接部，所述三个枢接部均穿接有第二安装轴，所述每组驱动臂组件的两个从动臂枢的另一端分别铰接于对应的第二安装轴两端。

优选地，第一安装轴与从动臂之间的铰接为万向球铰接，所述第一安装轴的两端均设有第一滑球，所述从动臂靠近第一安装轴的一端设有与第一滑球配合的第一球碗；第二安装轴与从动臂之间的铰接为万向球铰接，所述第二安装轴的两端均设有第二滑球，所述从动臂靠近第二安装轴的一端设有与第二滑球配合的第二球碗。

优选地，所述主动臂的两侧开设有凹槽，两凹槽的槽底之间开设有多个镂空孔。

优选地，所述主动臂靠近自由端的一侧具有向下折弯的弯曲部。

优选地，每组驱动臂组件中的主动臂与所述减速器所具有的动力输出轴之间设有圆周阵列多点连接结构。

相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、主动臂采用7075航空级铝合金加工而成，主动臂与减速器的动力输出端之间采用盘式多点紧固连接结构，如此则确保连接的刚性。同时为了既兼顾机器人的高刚性、高强度以及工作过程中的高速度，整个主动臂部分采用结构加强，非结构部分镂空处理；

2、在第一安装轴的两端和第二安装轴的两端均设有滑球，在对应的两从动臂处设置与滑球配合的球碗，如此设计的优点在于既可保证了双球头的同心度，又可兼顾运动过程中球头的受力均衡，避免运动干涉；

3、所述主动臂的设计优点在于：由于并联机械手的特点为高速、高动态响应、高精度，因此机械手在运动过程中需要对动臂的惯量进行计算匹配，要在合理范围内尽可能降低动臂的机械惯量，确保重复运动过程中的高动态响应，但是惯量和动臂的重量成正比，重量又和机械强度直接惯量，因此主动臂的设计中既要考虑机械结构强度，又需要尽可能地降低机械惯量。经实用新型人对其进行力学结构分析以及运动状态仿真测试，所述驱动臂组件的臂结构采用臂框加强结构加臂心部分镂空处理的方案，整个动臂采用7075高强度铝合金一次加工成型，动臂与减速机连接部分，采用多点盘式连接，使力均匀的分布在整个盘式连接面上，盘式连接面的外径直接延伸加强成为主动臂的外径，这样可以使动力沿主动臂均匀有效的输出，动臂外径之间采用部分镂空处理，如此，则既保证整个动臂的结构强度，又有效降低了机械惯量，保证运动过程中的高动态响应。

4、所述从动臂采用T800高强度碳纤维制成的碳纤杆，抗拉强度达到5.49Gpa,确保在运动过程中产生最小的动臂形变量，从而确保机器人在最终达到±0.05mm的重复定位精度。

上述的主动臂与从动臂以及从动臂与联接动台之间的联接球头和球碗，采用直接机械式契合结构，球碗对滑球球头的包裹面积达到65％，既保证了联接安全性，又兼顾了最大运动范围，同时球头和球碗均采用钛合金加特殊处理工艺加工，洛氏硬度达到98.07HRC，球碗的中心点设计热量散发孔，运动过程中的热量可以及时散出，确保球头使用寿命5000万次以上。球头部分可采用钛合金加多晶锆涂层的工艺技术，提高球头硬度，使球头使用寿命比目前市面常见不锈钢球头延长30％。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一种实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型所述机械手的俯视图；

图2为本实用新型所述机械手的主视图；

图3为本实用新型以第一主动臂为例的结构示意图；

图4为本实用新型以第一主动臂与第一安装轴枢接配合为例的视图；

图5为本实用新型以联接动台与第二安装轴枢接配合的视图；

图6为本实用新型所述第一主动臂、第一从动臂的配合示意图。

其中，1、三角形盒体；10、交汇空腔；11、通孔；20、第一主动臂；200、自由端；201、弯曲部；202、凹槽；203、镂空孔；21、第一从动臂；22、第一伺服电机；23、第一减速器；24、第一腔室；25、第一出线孔；30、第二主动臂；31、第二从动臂；32、第二伺服电机；33、第二减速器；34、第二腔室；35、第二出线孔；40、第三主动臂；41、第一从动臂；42、第三伺服电机；43、第三减速器；44、第三腔室；45、第三出线孔；5、联接动台；50、第一安装轴；51、第一滑球；52、第二安装轴；53、第二滑球；6、圆周阵列多点连接结构。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1～6所示，一种新型机械手动臂结构，包括：

三角形机座1，该三角形机座1呈等边三角形形状，所述等边三角形的每个顶点与该顶点相邻的一边缘中点之间具有一嵌装有伺服电机及减速器的圆柱腔室；圆柱腔室分为第一腔室24、第二腔室34以及第三腔室44，伺服电机包括安装于第一腔室24的第一伺服电机22、安装于第二腔室34的第二伺服电机32、安装于第三腔室44的第三伺服电机42；而减速器包括与第一伺服电机22对应的第一减速器23、第二伺服电机32对应的第二减速器33、与第三伺服电机42对应的第三减速器43。

三组驱动臂组件，每组驱动臂组件包括主动臂、从动臂、第一安装轴50和第二安装轴52，即本实用新型包括第一主动臂20、第二主动臂30、第三主动臂40；所述主动臂一端为枢接于所述等边三角形对应边缘中点处的枢接端，所述枢接端位于所述圆柱腔室的侧端，所述主动臂另一端为自由端，每组驱动臂组件包括两个从动臂，所述第一安装轴穿接于主动臂的自由端，两个从动臂的一端分别铰接于所述第一安装轴50两端；

联接动台5，该联接动台5的周缘处设有第一枢接部、第二枢接部、第三枢接部，所述三个枢接部均穿接有第二安装轴，所述每组驱动臂组件的两个从动臂枢的另一端分别铰接于对应的第二安装轴两端。

作为一种优选的方案，第一安装轴50与从动臂之间的铰接为万向球铰接，所述第一安装轴50的两端均设有第一滑球，所述从动臂靠近第一安装轴50的一端设有与第一滑球配合的第一球碗；第二安装轴与从动臂之间的铰接为万向球铰接，所述第二安装轴52的两端均设有第二滑球，所述从动臂靠近第二安装轴52的一端设有与第二滑球配合的第二球碗。

作为一种优选的方案，所述主动臂的两侧开设有凹槽202，两凹槽的槽底之间开设有多个镂空孔203。

作为一种优选的方案，所述主动臂靠近自由端的一侧具有向下折弯的弯曲部201。

作为一种优选的方案，每组驱动臂组件中的主动臂与所述减速器所具有的动力输出轴之间设有圆周阵列多点连接结构6。

需要指出的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。