一种柔性驱动式机械臂的制作方法

本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种柔性驱动式机械臂。

背景技术：

机械臂是为末端执行器(如机械手)提供动力以及支撑的部件，要求机械臂轻量、灵活从而实现末端执行器多方位到达目标位置，使末端执行器进行预设作业。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆等领域得到广泛应用。但是现有的机械臂一般对机械手进行刚性驱动，机械手在抓取不同重量的待抓取物时，如果不能保证精确的柔性和力控制，机械臂的强度往往不能长期承受较快的工作节奏。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种柔性驱动式机械臂，解决了以上所述的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题的方案如下：一种柔性驱动式机械臂，所述机械臂包括底座、支撑臂、连杆、弹性件、第二伺服电机、转动杆、第三伺服电机、驱动杆、第一伺服电机及控制器，所述底座与所述支撑臂的一端固定连接，所述支撑臂的另一端固定有所述第一伺服电机，所述第一伺服电机的输出轴穿过所述支撑臂后与所述连杆的一端固定连接，所述连杆的另一端固定有所述第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出轴穿过所述连杆后与所述转动杆的一端固定连接，所述转动杆的另一端与所述第三伺服电机固定连接，所述第三伺服电机的输出轴与所述驱动杆的一端固定连接，所述支撑臂的中部与所述连杆的中部之间夹设有所述弹性件，所述控制器与所述第一伺服电机、所述第二伺服电机及所述第三伺服电机电连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供了一种柔性驱动式机械臂，具有以下优点：1、通过在所述支撑臂的中部与所述连杆的中部之间夹设有所述弹性件，减轻了第一伺服电机在驱动所述连杆转动时的所承受的重力，且保证对机械手的柔性驱动，提高了机械臂的承重强度，减小冲击也能降低电机能耗；2、通过将支撑臂与连杆转动连接，连杆与转动杆一端转动连接，转动杆另一端设有驱使驱动杆旋转的第三伺服电机，能够实现两个方向自由度的转动；3、通过将所述控制器与所述第一伺服电机、所述第二伺服电机及所述第三伺服电机电连接，便于实现整个装置的智能化与自动化。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述机械臂还包括机械手，所述驱动杆的另一端与所述机械手固定连接。

进一步，所述弹性件为压缩弹簧。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将弹性件设计为压缩弹簧，当将待抓取物进行抬起时，压缩弹簧能够释放储存的能量辅助提供动力，降低能耗。

进一步，所述机械臂还包括压力传感器，所述压力传感器夹设于所述弹性件与所述连杆的中部之间，所述控制器与所述压力传感器电连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过在所述弹性件与所述连杆的中部之间夹设有用于检测压力数据的压力传感器，并将这些数据传送给控制器，控制器根据这些压力数据来设定第一伺服电机的转速，当压力数据较大时，因为足以抬起重物，控制器可适当调高第一伺服电机的转速；当压力数据较小时，因可能不足以抬起重物，控制器可适当调低第一伺服电机的转速；这样可以降低能耗和提高转动效率。

进一步，所述机械臂还包括扭弹簧，所述第三伺服电机的输出轴通过所述扭弹簧与所述驱动杆的一端固定连接。

采用上述进一步方案的有益效果是：通过将第三伺服电机的输出轴设计为扭弹簧与所述驱动杆的一端固定连接，增加装置柔性和抗冲击强度。

进一步，所述机械臂还包括联轴器，所述第三伺服电机的输出轴通过所述联轴器与所述驱动杆的一端固定连接。

进一步，所述支撑臂与所述底座之间呈一锐角。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本实用新型的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一实施例提供的一种柔性驱动式机械臂在一视角下的立体结构示意图；

图2为图1提供的一种柔性驱动式机械臂在另一视角下的立体结构示意图；

图3为图1提供的一种柔性驱动式机械臂的正视结构示意图；

图4为图1提供的一种柔性驱动式机械臂的上视结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、机械臂；10、底座；20、支撑臂；30、连杆；40、弹性件；50、第二伺服电机；60、转动杆；70、第三伺服电机；80、联轴器；90、驱动杆；101、机械手；102、第一伺服电机。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本实用新型。根据下面说明和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1-4所示，本实用新型提供了一种柔性驱动式机械臂，所述机械臂100包括底座10、支撑臂20、连杆30、弹性件40、第二伺服电机50、转动杆60、第三伺服电机70、驱动杆90、第一伺服电机102及控制器，所述底座10与所述支撑臂20的一端固定连接，所述支撑臂20的另一端固定有所述第一伺服电机102，所述第一伺服电机102的输出轴穿过所述支撑臂20后与所述连杆30的一端固定连接，所述连杆30的另一端固定有所述第二伺服电机50，所述第二伺服电机50的输出轴穿过所述连杆30后与所述转动杆60的一端固定连接，所述转动杆60的另一端与所述第三伺服电机70固定连接，所述第三伺服电机70的输出轴与所述驱动杆90的一端固定连接，所述支撑臂20的中部与所述连杆30的中部之间夹设有所述弹性件40，所述控制器与所述第一伺服电机102、所述第二伺服电机50及所述第三伺服电机70电连接。

上述实施例中提供了一种柔性驱动式机械臂，具有以下优点：1、通过在所述支撑臂20的中部与所述连杆30的中部之间夹设有所述弹性件40，减轻了第一伺服电机102在驱动所述连杆30转动时的所承受的重力，且保证对机械手101的柔性驱动，提高了机械臂100的承重强度，减小冲击也能降低电机能耗；2、通过将支撑臂20与连杆30转动连接，连杆30与转动杆60一端转动连接，转动杆60另一端设有驱使驱动杆90旋转的第三伺服电机70，能够实现两个方向自由度的转动；3、通过将所述控制器与所述第一伺服电机102、所述第二伺服电机50及所述第三伺服电机70电连接，便于实现整个装置的智能化与自动化。

优选的，如图1所示，所述机械臂100还包括机械手101，所述驱动杆90的另一端与所述机械手101固定连接。

优选的，如图1所示，所述弹性件40为压缩弹簧。通过将弹性件40设计为压缩弹簧，当将待抓取物进行抬起时，压缩弹簧能够释放储存的能量辅助提供动力，降低能耗。

优选的，所述机械臂100还包括压力传感器，所述压力传感器夹设于所述弹性件40与所述连杆30的中部之间，所述控制器与所述压力传感器电连接。

通过在所述弹性件40与所述连杆30的中部之间夹设有用于检测压力数据的压力传感器，并将这些数据传送给控制器，控制器根据这些压力数据来设定第一伺服电机102的转速，当压力数据较大时，因为足以抬起重物，控制器可适当调高第一伺服电机102的转速；当压力数据较小时，因可能不足以抬起重物，控制器可适当调低第一伺服电机102的转速；这样可以降低能耗和提高转动效率。

优选的，所述机械臂100还包括扭弹簧，所述第三伺服电机70的输出轴通过所述扭弹簧与所述驱动杆90的一端固定连接。通过将第三伺服电机70的输出轴设计为扭弹簧与所述驱动杆90的一端固定连接，增加装置柔性和抗冲击强度。

优选的，如图1所示，所述机械臂100还包括联轴器80，所述第三伺服电机70的输出轴通过所述联轴器80与所述驱动杆90的一端固定连接。

优选的，所述支撑臂20与所述底座10之间呈一锐角。

本实用新型的具体工作原理及使用方法为：通过将所述控制器与所述第一伺服电机102、所述第二伺服电机50及所述第三伺服电机70电连接，便于实现整个装置的智能化与自动化；通过在所述弹性件40与所述连杆30的中部之间夹设有用于检测压力数据的压力传感器，并将这些数据传送给控制器，控制器根据这些压力数据来设定第一伺服电机102的转速，当压力数据较大时，因为足以抬起重物，控制器可适当调高第一伺服电机102的转速；当压力数据较小时，因可能不足以抬起重物，控制器可适当调低第一伺服电机102的转速；这样可以降低能耗和提高转动效率。

可以理解的是，控制器均可为PLC SIMATIC S7-400系列，制造厂商可选为天拓四方厂家。其功能最为强大，它可以成功实现全集成自动化(TIA)解决方案，其主要特点是具有模块化的结构并拥有性能储备，无风扇设计和较高扩展能力，并具有全面的通信和网络功能，可以简便实现分布式结构，用户操作十分方便；伺服电机可选用玉豹品牌的型号为YE2的0.75kW三相交流异动电动机。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。