伺服助力机械臂的制作方法

[0001]
本实用新型属于机械臂领域，尤其是涉及一种伺服助力机械臂。


背景技术：

[0002]
助力机械臂或称为助力机械手、省力机械手。是一种用于物料搬运及装配时省力操作的助力设备。助力机械臂应用力平衡原理，使操作人员对搬运物体或操作手柄进行相应小的力量推拉，就可在空间内平衡移动物体。重物在提升或下降时形成浮动状态，即可将重物放置到空间中的指定位置，操作者在推拉重物或操作手柄时，无须克服重物的重力做功，较为省力。
[0003]
现有的助力机械臂技术中，助力臂完成升降动作是由人工操作工件或操作手柄，带动各种气动平衡调节阀，气动伺服阀等驱动升降推动气缸，完成省力升降搬运功能。普通方式下，一种重量需要一路平衡气路，重量变化，需要匹配另一路气路或人工调节气路阀，达成新的平衡气路。先进模式下，气动伺服系统可以不需要调节，完成各种重量的兼容省力提升搬运功能。以上方法或者调节比较麻烦，或者多路调节气路比较复杂，或者成本较高。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种伺服助力机械臂，以适应任何重量而无需调节，无需增加控制回路的助力机械臂，能够方便省力地将重物搬运。
[0005]
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
[0006]
一种伺服助力机械臂，包括支撑件、主臂和次臂，所述主臂的一端与支撑件转动连接，且主臂的另一端与次臂转动连接，所述主臂上安装有带动其上下升降的驱动件；
[0007]
所述次臂的一端转动连接有转接件，所述次臂与转接件之间安装有第一测力模块；
[0008]
所述转接件上安装有操作手柄，所述操作手柄上安装有第二测力模块；
[0009]
所述机械臂还设有控制器，所述控制器分别通过线路与所述的驱动件、第一测力模块、第二测力模块相连。
[0010]
进一步的，所述主臂的一端铰接有第一转接块，且主臂的另一端铰接有第二转接块，所述第一转接块与支撑件转动连接，所述次臂与第二转接块转动连接。
[0011]
进一步的，所述操作手柄包括固定架和操作杆，所述固定架为c形结构，所述操作杆固定在固定架的c形开口之间，所述第二测力模块固定在操作杆与固定架之间。
[0012]
进一步的，所述操作杆外侧套有手柄套管。
[0013]
进一步的，所述驱动件为电缸。
[0014]
进一步的，所述第一测力模块与第二测力模块均为力传感器。
[0015]
进一步的，所述驱动件的一端与所述支撑件铰接，且驱动件的另一端与所述主臂铰接。
[0016]
进一步的，所述主臂包括上臂杆和下臂杆，所述上臂杆位于下臂杆的上方，且上臂
杆与下臂杆之间平行设置，所述上臂杆的两端分别与第一转接块、第二转接块铰接，所述下臂杆的两端分别与均与第一转接块与第二转接块铰接，所述驱动件的一端与下臂杆铰接，且驱动件的另一端与上臂杆铰接，所述驱动件倾斜设置，且驱动件的与上臂杆相连的一端高于驱动件的与下臂杆相连的一端。
[0017]
进一步的，所述机械臂还包括立柱，所述支撑件固定在立柱上。
[0018]
进一步的，所述机械臂还包括悬吊安装座，所述支撑件固定在悬吊安装座上。
[0019]
相对于现有技术，本实用新型所述的伺服助力机械臂具有以下优势：
[0020]
(1)本实用新型所述的伺服助力机械臂，采用直流或交流伺服电机或其他可控电机带动各种丝杠运动单元组成的电缸完成升降推动，并配合各测力模块以及将伺服驱动与测力信号联系起来的控制单元共同完成省力升降功能，在许容荷载下，可适应任何重量而无需调节，无需增加控制回路的助力机械臂，能够方便省力地将重物搬运。
[0021]
(2)本实用新型所述的伺服助力机械臂，转接件可相对于次臂转动，且转接件可安装各种末端抓手，转接件与次臂之间的第二测力模块可以实时测量被搬运物体的重量和安装在此装置下的机构，末端抓手重量。
[0022]
(3)本实用新型所述的伺服助力机械臂，设置单独的操作手柄，操作手柄上设置第二测力模块，可以单独测量操控力的微小变化，由控制单元带动伺服或其他电动升降缸，平衡了重物，悬浮移动，完成重物的搬运。
附图说明
[0023]
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，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：
[0024]
图1为本实用新型实施例所述的第一种实施例的机械臂立体示意图；
[0025]
图2为本实用新型实施例所述的第一种实施例的机械臂主视图；
[0026]
图3为本实用新型实施例所述的第二种实施例的机械臂主视图；
[0027]
图4为本实用新型实施例所述的第三种实施例的机械臂主视图；
[0028]
图5为本实用新型实施例所述的第四种实施例的机械臂主视图；
[0029]
图6为本实用新型实施例所述的操作手柄的结构示意图；
[0030]
图7为本实用新型实施例所述的第二种实施例的驱动件安装示意图。
[0031]
附图标记说明：
[0032]
1、支撑件；2、主臂；21、第一转接块；22、第二转接块；23、上臂杆；24、下臂杆；3、次臂；31、转接件；311、操作手柄；3111、固定架；3112、手柄套管；4、驱动件；5、第一测力模块；6、第二测力模块；7、控制器；8、立柱；9、悬吊安装座。
具体实施方式
[0033]
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0034]
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为
基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
[0035]
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0036]
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
[0037]
如图1-7所示，一种伺服助力机械臂，包括支撑件1、主臂2和次臂3，主臂2的一端与支撑件1转动连接，且主臂2的另一端与次臂3转动连接，主臂2上安装有带动其上下升降的驱动件4；次臂3为l型结构。
[0038]
次臂3的一端转动连接有转接件31，次臂3与转接件31之间安装有第一测力模块5；转接件31可相对于次臂3转动，且转接件31可安装各种末端抓手，转接件31与次臂3之间的第二测力模块6可以实时测量被搬运物体的重量和安装在此装置下的机构，末端抓手重量。
[0039]
转接件31上安装有操作手柄311，操作手柄311上安装有第二测力模块6；设置单独的操作手柄311，操作手柄311上设置第二测力模块6，通过第二测力模块6监测操控力的速度、加速度和力量大小的变化，进而单独测量操控力的微小变化。
[0040]
操作手柄311上还安装有控制盒，控制器7固定在控制盒内。
[0041]
机械臂还设有控制器7，控制器7分别通过线路与的驱动件4、第一测力模块5、第二测力模块6相连。控制器7采用但不限于单片机，控制器7会随着操控力的速度、加速度和力量大小的变化，以及荷载的大小，控制电缸的伺服电机，推动主臂2升降运动，平衡重物，悬浮移动，完成重物的搬运。
[0042]
主臂2的一端铰接有第一转接块21，且主臂2的另一端铰接有第二转接块22，第一转接块21与支撑件1转动连接，次臂3与第二转接块22转动连接。
[0043]
操作手柄311包括固定架3111和操作杆，固定架3111为c形结构，操作杆固定在固定架3111的c形开口之间，第二测力模块6固定在操作杆与固定架3111之间。
[0044]
操作杆外侧套有手柄套管3112。手柄套管3112套在操作杆的外侧并能够微量活动。
[0045]
驱动件4为电缸。电缸的驱动电机采用直流或交流伺服电机或其他可控电机带动丝杠运动单元组成的电缸完成升降推动，并配合测力模块完成省力升降功能，在许容荷载下，可适应任何重量而无需调节，无需增加控制回路的助力机械臂，能够方便省力地将重物搬运。电缸的活塞杆的自由端固定有铰接头，通过铰接头与主臂2铰接。
[0046]
第一测力模块5与第二测力模块6均为力传感器。力传感器采用但不限于东莞市卓扬测控技术有限公司的拉压力传感器。
[0047]
在一些实施例中，驱动件4的一端与支撑件1铰接，且驱动件4的另一端与主臂2铰
接。
[0048]
当驱动件4安装在支撑件1的左侧时，如图2所示，驱动件4铰接在支撑件1的一侧，且驱动件4的活塞杆与主臂2的一端铰接，驱动件4的活塞杆伸长时，主臂2向下降低，放下吊取物；驱动件4的活塞杆缩回时，主臂2向上抬高，提起吊取物，通过驱动件4控制主臂2的上下升降动作。
[0049]
当驱动件4安装在支撑件1的右侧时，如图4所示，驱动件4铰接在支撑件1的一侧，且驱动件4的活塞杆与主臂2的底部铰接，驱动件4的活塞杆伸长时，主臂2向上抬高，提起吊取物；驱动件4的活塞杆缩回时，主臂2向下降低，放下吊取物，通过驱动件4控制主臂2的上下升降动作。
[0050]
在一些实施例中，如图3所示，主臂2包括上臂杆23和下臂杆24，上臂杆23位于下臂杆24的上方，且上臂杆23与下臂杆24之间平行设置，上臂杆23的两端分别与第一转接块21、第二转接块22铰接，下臂杆24的两端分别与均与第一转接块21与第二转接块22铰接，驱动件4的一端与下臂杆24铰接，且驱动件4的另一端与上臂杆23铰接，驱动件4倾斜设置，且驱动件4的与上臂杆23相连的一端高于驱动件4的与下臂杆24相连的一端。进而使得，驱动件4的活塞杆伸长时，上臂杆23与下臂杆24同时向上抬高，提起吊取物；驱动件4的活塞杆缩回时，上臂杆23与下臂杆24同时向下降低，放下吊取物；通过驱动件4控制主臂2的上下升降动作。
[0051]
在一些实施例中，机械臂还包括立柱8，支撑件1固定在立柱8上。立柱8可固定在地面上。
[0052]
在一些实施例中，如图5所示，机械臂还包括悬吊安装座9，支撑件1固定在悬吊安装座9上。通过悬吊安装座9将机械臂固定在墙上或其他固定的结构上。驱动件4铰接在支撑件1的一侧，且驱动件4的活塞杆与主臂2的一端铰接，驱动件4的活塞杆伸长时，主臂2向上抬高，提起吊取物；驱动件4的活塞杆缩回时，主臂2向下降低，放下吊取物，通过驱动件4控制主臂2的上下升降动作。
[0053]
具体使用时，利用安装在转接件31上的末端抓手抓取重物，重物的重量被第一测力模块5测得并传输至控制器7，人工手持操作手柄311的手柄套管3112，操控力的速度、加速度和力量大小的变化被第二测力模块6测得并传输至控制器7，控制器7根据接收到的信号，控制电缸的伺服电机或者其他可控电机动作，驱动主臂2抬升或者下降，吊取并平衡重物，悬浮移动，完成重物的搬运。
[0054]
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。