机械手臂及机器人的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本实用新型设及机器人领域，具体设及一种机械手臂及机器人。
【背景技术】
[0002] 现有机械手臂一般采用较接方式连接两个手臂构件，并在较接处(关节处)安装驱 动电机，通过控制驱动电机的转动实现两个手臂构件之间的相对转动(开合）。
[0003] 驱动电机通过输出扭矩为手臂构件的转动提供动力，而输出扭矩的大小取决于驱 动电机的转子和定子之间的电磁感应力和转子的半径。
[0004] 然而，由于转子的半径一般远小于手臂构件的长度，因此需要消耗较大的电磁感 应力（即需采用大功率的驱动电机)来驱动手臂构件(及手臂构件上的负载）。
[0005] 另外，关节处安装驱动电机也会导致关节处的空间被驱动电机所占据，不仅降低 了关节处的机械强度，也增加了关节处的空间设计难度。 【实用新型内容】
[0006] 本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实 用新型提出一种机械手臂及机器人。
[0007] 本实用新型实施方式的机械手臂包括：
[000引转动连接的两个手臂构件，及
[0009] 杆件，所述杆件的两端分别与所述两个手臂构件活动连接并用于分别沿所述两个 手臂构件的轴向运动W带动所述机械手臂开合。
[0010] 本实用新型实施方式的机械手臂可通过驱动杆件两端分别沿手臂构件的轴向方 向运动，从而形成省力杠杆驱动所述两个手臂构件相对转动而开合，因此，可W采用相对较 小的驱动电机。
[0011] 另外，由于作为省力杠杆的所述杆件并非设置在所述两个手臂构件的转动连接 处，因此，所述两个手臂构件的转动连接处可W作其他的空间设计，提高设计自由度。
[0012] 在某些实施方式中，所述杆件包括单杆机构。
[0013] 在某些实施方式中，所述杆件包括多杆件机构。
[0014] 在某些实施方式中，所述多杆件机构包括两杆件机构，所述两杆件机构包括两个 连接杆，所述两个连接杆的一端相互转动连接，另一端分别与所述两个手臂构件活动连接。
[0015] 在某些实施方式中，所述多杆件机构包括=杆件机构，所述=杆件机构包括=个 连接杆，两个所述连接杆的一端分别与另一个所述连接杆的一端转动连接，另一端分别与 所述两个手臂构件活动连接。
[0016] 在某些实施方式中，所述多杆件机构包括四杆件机构，所述四杆件机构包括四个 连接杆，每个所述连接杆的两端分别与另外两个连接杆的一端连接，所述四杆件机构对角 线的两端分别与所述两个手臂构件活动连接。
[0017] 在某些实施方式中，所述四杆件机构包括贝内特机构。
[0018] 在某些实施方式中，所述杆件的两端分别与所述手臂构件转动连接。
[0019] 在某些实施方式中，所述机械手臂还包括驱动装置，所述驱动装置用于驱动所述 杆件的两端分别沿所述两个手臂构件的轴向运动。
[0020] 在某些实施方式中，所述驱动装置是线性马达。
[0021 ]本实用新型实施方式的机器人包括上述所述的机械手臂。
[0022] 本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述 中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【附图说明】
[0023] 本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施方式的描述中 将变得明显和容易理解，其中：
[0024] 图1是本实用新型一个实施方式的机械手臂的立体示意图。
[0025] 图2是图1的机械手臂另一视角的立体示意图。
[0026] 图3是本实用新型另一个实施方式的机械手臂的立体示意图。
[0027] 图4是本实用新型再一个实施方式的机械手臂的立体示意图。
[0028] 图5是本实用新型另外一个实施方式的机械手臂的立体示意图。
[0029] 图6是图5的机械手臂的杆件的工作原理示意图。
[0030] 图7是图5的机械手臂的另一个视角的立体示意图。
[0031 ]图8是图5的机械手臂的再一个视角的立体示意图。
[0032] 图9是本实用新型实施方式的机器人的立体示意图。
【具体实施方式】
[0033] W下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。附图中相同或类似的标号 自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
[0034] 另外，下面结合附图描述的本实用新型的实施方式是示例性的，仅用于解释本实 用新型的实施方式，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0035] 请参阅图1及图2,本实用新型实施方式的机械手臂100包括转动连接的两个手臂 构件10及杆件20。杆件20的两端分别与两个手臂构件10活动连接并用于分别沿两个手臂构 件10的轴向运动W带动机械手臂100开合。
[0036] 本实用新型实施方式的机械手臂100可通过驱动杆件20两端分别沿手臂构件10的 轴向方向运动，从而形成省力杠杆驱动两个手臂构件10相对转动而开合，因此，机械手臂 100可W不限于采用大功率的驱动电机，也即是可W采用功率较小的驱动电机。
[0037] 另外，由于作为省力杠杆的杆件20并非设置在两个手臂构件20的转动连接处，而 杆件20的驱动电机也不限于设置在两个手臂构件20的转动连接处。因此，两个手臂构件20 的转动连接处可W作其他的空间设计，提高设计自由度。
[0038] 本实施方式中，一个手臂构件10的一端与另一个手臂构件10的一端转动连接。
[0039] 如此，可W使得手臂构件10的转动连接处离杆件20与手臂构件10的连接点更远， 从而使得省力杠杆的力臂更长，省力杠杆更省力。
[0040] 本实施方式中，手臂构件10之间通过较接转动连接。
[0041] 当然，在其他实施方式中，也可W采用其他合适的转动连接关系。
[0042] 手臂构件10呈杆状，本实施方式中采用中空结构，如此可W在手臂构件10内设置 更多的元件或结构。
[0043] 当然，在其他实施方式中，手臂构件10也可W采用其他合适的形状及结构。
[0044] 本实施方式中，杆件20为单杆件机构。
[0045] 例如，单杆件机构包括连接杆21。连接杆21的两端分别手臂构件10连接。
[0046] 如此，杆件20结构简单，制造成本低。
[0047] 可W理解，杆件20的结构并不限于本实施方式，可W视需求采用其他合适的杆件， 例如多杆件机构。
[004引请参阅图3,本实用新型另一个实施方式的机械手臂IOOa包括转动连接的两个手 臂构件10和杆件20a。杆件20a两端分别与两个手臂构件10活动连接并用于分别沿两个手臂 构件10的轴向运动W带动机械手臂IOOa开合。
[0049] 本实用新型实施方式的机械手臂IOOa与机械手臂100基本相同，区别在于本实施 方式的杆件20a为多杆件机构，例如为两杆件机构。
[0050] 本实施方式中，两杆件机构包括两个连接杆21a。两个连接杆21a的一端相互转动 连接，另一端分别与两个手臂构件10活动连接。
[0051] 可W理解，如此，两杆件机构一方面结构依然简单，容易制造，因此成本低。另一方 面，两杆件机构可W在机械手臂IOOa打开时打开W延长长度，因此两杆件机构在手臂构件 10上具有较长的行程;而在机械手臂IOOa闭合时闭合，方便收纳于手臂构件10之间。
[0052] 请参阅图4,本实用新型实施方式的机械手臂IOOb包括转动连接的两个手臂构件 10和杆件20b。杆件20b两端分别与两个手臂构件10活动连接并用于分别沿两个手臂构件10 的轴向运动W带动机械手臂100开合。
[0053] 本实用新型实施方式的机械手臂IOOb与机械手臂100基本相同，区别在于本实施 方式的杆件20b为多杆件机构，例如为=杆件机构。
[0054] =杆件机构包括=个连接杆2化。其中两个连接杆2化一端分别与另外一个连接杆 2化的两端转动连接，另一端分别与两个手臂构件10活动连接。
[0055] 同样的，立杆件机构一方面具有结构简单，容易制造，成本低等优点。另一方面，= 杆件机构可W在机械手臂10化打开时打开W延长长度，因此=杆件机构在手臂构件10上具 有更长的行程;而在机械手臂1〇化闭合时闭合，方便收纳于手臂构件10之间。
[0056] 请参阅图5,本实用新型实施方式的机械手臂IOOc包括转动连接的两个手臂构件 10及杆件20c。杆件20c两端分别与两个手臂构件10活动连接并用于分别沿两个手臂构件10 的轴向运动W带动机械手臂IOOc开合。
[0057] 本实用新型实施方式的机械手臂IOOc与机械手臂100基本相同，区别在于本实施 方式的杆件20c为多杆件机构。例如为四杆件机构。
[005引四杆件机构包括四个连接杆21c。每个连接杆21c-端分别与另外两个连接杆21c 的一端转动连接，四杆件机构对角线的两端分别与两个手臂构件10活动连接。
[0059] 本实施方式中，四杆件机构为贝内特机构(Bennett mechanism)。
[0060] 对于贝内特机构，连接杆21c通过转动副22转动连接，转动副22对连接杆21c施加 各种约束，使得杆件20c为过冗余结构(过约束机构），只有一个自由度。
[0061] 请参阅图6,杆件20c满足下面的条件：
[0062] 首先，杆件20c的相对的连接杆21c的长度相等，即：
[0063] AB=--ra=a (I)
[0064] 雨二 X5=b (2)
[0065] 其中，A、B、C、D为贝内特机构的四个转轴分别与四个连接杆21C的中轴线的交叉 点。品、吾￡、5豆、品分别为对应交叉点之间的长度。
[0066] 其次，相对的连接杆21c之间满足如下角度关系，即：
[0067] Qab = Qcd = Q (3)
[006引 Qbc = CIad = P (4)
[0069] 其中，