CN105945991A - 一种执行末端可摆动的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种执行末端可摆动的机器人，机械人的小臂上设有可摆动的延伸臂，摆动臂上安装有可旋转的执行末端。所述延伸臂包括固定连接小臂的支架体、安装在支架体上的第一伸缩机构和第二伸缩机构、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构、固定在第二伸缩机构上的摆动导向机构；在第一伸缩机构和第二伸缩机构的驱动下，摆动机构相对摆动导向机构摆动，摆动机构带动执行末端摆动。如此，延伸臂可相对小臂伸缩和摆动。

Description

一种执行末端可摆动的机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种执行末端可摆动的机器人。

背景技术

申请号为CN201520484088.9的实用新型公开了一种通过机器人的机械手取放料的PCB板裁切机，其中，机器人的机械手上设两个吸盘组，吸盘组通过真空吸附方式吸取PCB板和废料。所述两个吸盘组可进行一百八十度旋转，以方便两个吸盘组取放PCB板或废料至相应工位。

上述实用新型中的机器人可以采用申请号为CN201210566463.5的发明专利申请所述的一种轻型六轴通用机器人，其中，轴座固定在臂轴上，轴座上固定有轴座保护箱，第三轴驱动电机、第四轴驱动电机、第五轴驱动电机和第六轴驱动电机置于轴座保护箱中；小臂杆壳体和小臂加长杆壳体分别固定在小臂减速器的前后部，第六轴插套在第五轴中，第五轴插套在第四轴中，第四轴中插套在小臂杆壳体、小臂减速器和小臂加长杆壳体中，第四轴、第五轴和第六轴上分别固定有第四轴从动齿轮、第五轴从动齿轮和第六轴从动齿轮。

发明内容

本发明所解决的技术问题：现有技术中的机器人，其小臂仅能驱使安装在小臂端部的执行末端作旋转运动，难以满足实际操作的需求。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种执行末端可摆动的机器人，包括底座体、枢接在底座体上的腰转部件、枢接在腰转部件上的大臂、枢接在大臂上的小臂、安装在小臂上的延伸臂、安装在延伸臂上的执行末端，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动，小臂绕大臂转动；

所述延伸臂包括固定连接小臂的支架体、安装在支架体上的第一伸缩机构和第二伸缩机构、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构、固定在第二伸缩机构上的摆动导向机构；所述支架体上枢接有大齿轮、第二中齿轮、第一小齿轮、传动轴，所述传动轴竖直设置且与安装在支架体上的动力装置联接，所述大齿轮固定在传动轴上，大齿轮与第二中齿轮啮合，第二中齿轮与第一小齿轮啮合；所述第一伸缩机构包括固定设置的第一螺柱，所述第一小齿轮的中央处开设与第一螺柱螺接的螺纹孔；所述第二伸缩机构包括固定设置的第二螺柱，所述第二中齿轮的中央处开设与第二螺柱螺接的螺纹孔；支架体上设有对第一伸缩机构和第二伸缩机构的伸缩进行导向的导向杆；所述摆动机构包括平行设置的第一轴和第二轴、与第一轴联接的第二动力装置，所述摆动导向机构包括直线形导向槽、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽连通的扇形导向槽、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽衔接的一对可伸缩导向杆；所述第二轴通过连接杆与第一伸缩机构铰接，第一轴和第二轴滑动配合在直线形导向槽内，第一轴与第二轴的距离值等于扇形导向槽的扇形半径值，所述第二动力装置用于驱动第一轴在扇形导向槽内摆动，第二动力装置滑动安装在摆动导向机构上；

所述执行末端包括安装在摆动机构上的连接臂、设置在连接臂上的壳体、安装在壳体内的驱动机构、与驱动机构连接的旋转块、与旋转块固定连接的一对吸盘组；所述驱动机构驱动旋转块旋转。

按上述技术方案，本发明所述一种执行末端可摆动的机器人的工作原理如下：

第一，动力装置驱动传动轴旋转，传动轴带动大齿轮旋转，大齿轮驱动第二中齿轮旋转，第二中齿轮驱动第一小齿轮旋转；所述第二中齿轮驱动第二螺柱下降，第二螺柱带动第二伸缩机构下降，所述第一小齿轮驱动第一螺柱上升，第一螺柱带动第一伸缩机构上升；第一伸缩机构带动摆动机构上升，第二伸缩机构带动摆动导向机构下降，第一轴和第二轴首先在直线形导向槽内滑动，之后，第一轴在一对可伸缩导向杆之间滑动，直至第一轴抵在扇形导向槽的侧壁上，此时，第二轴仍在直线形导向槽内；之后，一对可伸缩导向杆缩回摆动导向机构内，第一轴可在扇形导向槽内摆动；之后，第二动力装置驱动第一轴在扇形导向槽内摆动，安装在摆动机构上的执行末端亦随之摆动。

第二，当机器人无需使用延伸臂的摆动功能时，第二动力装置中断向第一轴输送的动力；之后，在动力装置的驱动下，第一伸缩机构下降而第二伸缩机构上升，第二轴在直线形导向槽内滑动以复位，第一轴在扇形导向槽内向复位的方向移动，由于第一轴在扇形导向槽内作了摆动，因此，第一轴偏离直线形导向槽，但是，第一轴可紧贴着扇形导向槽的一对倾斜边回归至扇形导向槽和直线形导向槽的连通处，再进入直线形导向槽；当第一轴和第二轴均进入直线形导向槽时，摆动机构被限位。

通过上述技术方案，本发明具有如下技术效果：第一，第一伸缩机构和第二伸缩机构的反向运行使摆动机构相对于摆动导向机构的升降动作迅速，以提高工作效率；第二，第一伸缩机构和第二伸缩机构的反向运动可拉长或缩短延伸臂的长度，进而拉长或缩短小臂和延伸臂的总长度，以适应各种工况；第三，摆动机构可相对于摆动导向机构作一定幅度的摆动，即赋予了小臂弯曲的功能，以适应各种工况。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述支架体包括底座、支板；所述底座固定设置在小臂上，所述导向杆固定在底座上，所述支板固定在导向杆的顶部；所述大齿轮、第二中齿轮、第一小齿轮枢接在支板上，所述传动轴的顶端枢接在支板上，传动轴的底端枢接在底座上；所述第一伸缩机构包括第一伸缩底盘、一对第一伸缩块；所述第一伸缩底盘开设第一导向槽口，第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述第一螺柱的数量为两个，两个第一螺柱竖直设置在第一伸缩底盘上，所述支板上开设一对第一通孔，一对第一螺柱穿过一对第一通孔；所述第一小齿轮的数量为两个，两个第一小齿轮以一对一的方式与一对第一螺柱螺接；所述一对第一伸缩块以一对一的方式安装在两个第一螺柱的顶部，所述摆动机构安装在一对第一伸缩块的顶部；所述第二伸缩机构包括第二伸缩底盘、伸缩盘；所述第二伸缩底盘开设第二导向槽口，第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二螺柱的数量为两个，两个第二螺柱竖直设置在第二伸缩底盘上，第二伸缩底盘位于第一伸缩底盘的下方；所述第一伸缩底盘开设第二通孔，所述支板上开设第三通孔，两个第二螺柱向上穿过第二通孔和第三通孔；所述第二中齿轮的数量为两个，两个第二中齿轮以一对一的方式与两个第二螺柱螺接，两个第二中齿轮均与大齿轮啮合，两个第二中齿轮以一对一的方式与两个第一小齿轮啮合；所述伸缩盘安装在第二螺柱的顶部，所述摆动导向机构安装在伸缩盘上；所述伸缩盘上开设第四通孔，所述第一螺柱穿过第四通孔，所述第一伸缩块位于伸缩盘的上方。

按上述说明，所述大齿轮驱动左右对称设置的一对第二中齿轮，一对第二中齿轮驱动左右对称设置的一对第一小齿轮。所述一对第二中齿轮驱动一对第二螺柱上升，一对第二螺柱带动伸缩盘下降，伸缩盘带动安装在其上的摆动导向机构下降。所述一对第一小齿轮驱动一对第一螺柱上升，一对第一螺柱带动一对第一伸缩块上升，一对第一伸缩块带动安装在其上的摆动机构上升。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述第二中齿轮包括第二齿轮部、与第二齿轮部同轴设置的第二枢接部；所述第二齿轮部和第二枢接部的中央处设有贯通第二齿轮部和第二枢接部的螺纹孔；所述第二枢接部枢接在支板的第三通孔内；所述第一小齿轮包括第一齿轮部、与第一齿轮部同轴设置的第一枢接部；所述第一齿轮部和第一枢接部的中央处设有贯通第一齿轮部和第一枢接部的螺纹孔；所述第一枢接部枢接在支板的第一通孔内。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述第二伸缩底盘上竖直设置有第四螺柱、第六螺柱，第四螺柱、第六螺柱向上穿过第一伸缩底盘和支板，所述伸缩盘安装在第四螺柱、第六螺柱的顶部；所述支板上枢接有第四中齿轮、第六中齿轮，第四中齿轮、第六中齿轮位于支板和第一伸缩底盘之间，第四中齿轮的中央处、第六中齿轮的中央处均开设螺纹孔，第四螺柱螺接在第四中齿轮的螺纹孔内，第四中齿轮与大齿轮啮合，第六螺柱螺接在第六中齿轮的螺纹孔内，第六中齿轮与大齿轮啮合。按上述说明，大齿轮在驱动一对第二中齿轮旋转的同时，驱动第四中齿轮和第六中齿轮旋转，第四中齿轮和第六中齿轮相应地驱动第四螺柱和第六螺柱升降，第四螺柱和第六螺柱与一对第二中齿轮共同带动伸缩盘升降。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述动力装置包括安装在传动轴底部的蜗轮、与蜗轮啮合的蜗杆、与蜗杆联接的第一伺服电机，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。按上述说明，传动轴的转动由第一伺服电机驱动的蜗轮蜗杆驱动，由于蜗轮蜗杆具有良好的自锁功能，因此，本发明所述的摆动机构在摆动过程中可稳定地停留在空间的任意位置。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述摆动机构包括摆动体，所述第一轴和第二轴固定在摆动体上，摆动体上设有连接机器人执行末端的安装法兰；所述摆动导向机构包括固定在伸缩盘上的导向板，所述直线形导向槽和扇形导向槽开设在导向板上，所述第二动力装置滑动安装在导向板上。

基于上述对延伸臂的说明，延伸臂中，所述第二动力装置包括滑动安装在导向板上且横跨直线形导向槽的U形滑块、固定在U形滑块上的第二伺服电机、一端与第二伺服电机输出轴连接的第二连接杆、安装在第二连接杆另一端的摆动杆，摆动杆与第一轴固定连接，第二伺服电机输出轴的轴心线与第二轴的轴心线重合。按上述说明，在第一伸缩机构驱动摆动机构上升而第二伸缩机构驱动摆动导向机构下降的过程中，第一轴和第二轴随着摆动机构上升的同时，U形滑块亦随着摆动机构上升；具体地，导向板上设有直线导轨，U形滑块开设与直线导轨滑动配合的滑槽。

基于上述对延伸臂的说明，延伸臂中，所述一对可伸缩导向杆滑动插设在导向板中，可伸缩导向杆的侧壁上设在齿条，齿条啮合有小齿轮，小齿轮与第三伺服电机联接，第三伺服电机固定在导向板上；在第三伺服电机的驱动下，一对可伸缩导向杆可伸入扇形导向槽内，一对可伸缩导向杆之间的通道与直线形导向槽构成一完整的直线形导向通道。按上述说明，一对可伸缩导向杆中每根可伸缩导向杆均设有齿条，小齿轮的旋转可驱动齿条伸出或缩进导向板，齿条带动可伸缩导向杆伸出或缩进导向板；具体而言，可伸缩导向杆伸出导向板即伸出直线形导向槽的端部，进入扇形导向槽内，为第一轴直线进入扇形导向槽进行导向；当第一轴需在扇形导向槽内摆动时，一对可伸缩导向杆缩进导向板，如此，第一轴可在扇形导向槽内摆动。

作为本发明对延伸臂的一种说明，所述支架体上包裹有第一壳体，第一壳体与底座和支板固定连接；所述伸缩盘上包裹有第二壳体，第二壳体与伸缩盘固定连接，所述第一伸缩机构和第二伸缩机构位于第二壳体内。

作为本发明对执行末端的一种说明，所述驱动机构包括旋转组件、锁扣组件、驱动组件；所述旋转组件包括旋转座、固定套设在旋转座外围的制动盘和第二齿轮；所述旋转块固定连接旋转座；所述锁扣组件包括固定设置在壳体内的基盘、安装在基盘上的一对制动片、滑动设置在基盘上的解锁滑块；所述一对制动片左右对称设置在制动盘的外围，一对制动片的一端铰接而另一端弹性连接；所述解锁滑块上设有可平移入一对制动片弹性连接一端以张开一对制动片的楔形块；所述驱动组件包括由驱动装置驱动而旋转的圆环，圆环旋转的中心线偏离旋转座旋转的中心线，圆环的内侧壁上设有齿段和解锁模块，解锁模块包括一解锁杆，所述解锁滑块开设S形的导向槽，旋转的圆环可驱使解锁杆滑入导向槽，在导向槽内滑动的解锁杆可驱使解锁滑块向基盘中心平移，当解锁杆开始驱使解锁滑块向基盘中心平移时，第二齿轮与齿段开始啮合，当解锁杆脱离与导向槽接触时，解锁滑块复位且第二齿轮与齿段脱离接触。

按上述说明，执行末端的工作原理如下：第一，驱动机构中的驱动装置驱动圆环旋转，圆环带动其上的齿段和解锁模块旋转；第二，当固定设置在圆环上的解锁杆滑入导向槽内并驱使解锁滑块向基盘的中心平移时，解锁滑块上的楔形块平移入一对制动片弹性连接的一端以张开一对制动片，如此，旋转座由初始的被一对制动片摩擦制动的状态转变为可自由旋转的状态；第三，与一对制动片不再制动旋转座同步地，圆环内侧壁上的齿段，即圆环内侧壁上的一段齿，与第二齿轮开始啮合，并驱动第二齿轮及与其固定连接的旋转座旋转，旋转座带动一对吸盘旋转；当旋转座旋转一百八十度时，齿段与第二齿轮脱离接触，同时，解锁杆与解锁滑块的导向槽脱离接触，由于导向槽呈S形，因此，解锁杆与导向槽脱离接触时，解锁滑块复位，楔形块随之复位，一对制动片弹性连接的一端亦随之复位，一对制动片重新摩擦制动制动盘，进而制动旋转座。

通过上述技术方案，本发明所述驱动机构可使执行末端上的两个吸盘准确地旋转一百八十度，以便执行末端准确地取放料。

作为本发明对执行末端的一种说明，所述旋转座枢接在基盘上，旋转座上设有一对定位杆，所述旋转块通过一对定位杆固定连接旋转座。

作为本发明对执行末端的一种说明，所述基盘上设有一支柱，支柱上设有铰接销；所述一对制动片包括位于左侧的第一制动片和位于右侧的第二制动片，第一制动片的左端与第二制动片的左端铰接在铰接销上，第一制动片的右端与第二制动片的右端通过第一伸缩弹簧弹性连接；第一制动片的右端设有第一顶柱，第二制动片的右端设有第二顶柱，第一顶柱和第二顶柱相向设置，第一顶柱和第二顶柱位于第一伸缩弹簧内；所述第一制动片和第二制动片均呈半圆形，第一制动片和第二制动片包围制动盘。按上述说明，第一伸缩弹簧具有使第一制动片和第二制动片合拢的趋势，而第一顶柱和第二顶柱的设置则具有阻挡该种趋势的作用。

作为本发明对执行末端的一种说明，所述解锁滑块上设有一对定位销，所述一对定位销包括左右对称设置的第一定位销和第二定位销，所述第一制动片的右端设有第一定位孔，第二制动片的右端设有第二定位孔，当第一顶柱与第二顶柱相抵时，平移的解锁滑块上的第一定位销和第二定位销可相应地插入第一定位孔和第二定位孔内。按上述说明，当解锁杆推动解锁滑块向基盘的中心平移时，第一定位销和第二定位销相应地脱离第一定位孔和第二定位孔，之后，楔形块介入第一制动片右端和第二制动片右端之间，以撑开第一制动片右端和第二制动片右端，使一对制动片不再制动旋转座；在解锁杆随着圆环的旋转而离去后，解锁滑块复位，楔形块随之复位，第一定位销和第二定位销相应地插入第一定位孔和第二定位孔，以锁定一对制动片，进而制动旋转座。

作为本发明对执行末端的一种说明，锁扣组件中，解锁滑块上的导向槽包括连通的第一弧形导向槽、第二弧形导向槽、第三弧形导向槽，其中，第二弧形导向槽的弧形圆心位于圆环的中心线上；驱动组件中，所述解锁模块包括固定在圆环内侧壁上的径向内凸块、固定在径向内凸块上且指向圆环圆心的径向杆；所述解锁杆安装在径向杆的端部；随着圆环的旋转，解锁杆首先滑入第一弧形导向槽，并驱使解锁滑块向基盘的中心平移，同时，第二齿轮与齿段开始啮合，之后，解锁杆进入第二弧形导向槽，解锁滑块与基盘中心的距离保持不变，之后，解锁杆进入第三弧形导向槽，并驱使解锁滑块向远离基盘中心的方向平移，当解锁杆脱离第三弧形导向槽时，第二齿轮与齿段脱离接触。

按上述说明，在圆环旋转的前提下，当解锁杆在第一弧形导向槽内移动时，解锁杆即推动解锁滑块向基盘的中心直线平移，解锁杆在第一弧形导向槽内移动的过程中，首先，第一定位销和第二定位销逐步从第一定位孔和第二定位孔中拔出，之后，楔形块介入第一制动片右端和第二制动片右端，使第一制动片右端和第二制动片右端相互分离；当解锁杆在第二弧形导向槽内移动时，由于径向杆端部指向圆环的圆心且第二弧形导向槽的弧形圆心位于圆环的中心线上，因此，当解锁杆在第二弧形导向槽内移动时，解锁滑块与圆环的中心距离保持不变，进而，解锁滑块与基盘中心的距离保持不变，一对制动片保持张开状态，使旋转座自由旋转；当解锁杆在第三弧形导向槽内移动时，解锁杆即推动解锁滑块向远离基盘中心的方向直线平移，解锁杆在第三弧形导向槽内移动的过程中，楔形块从第一制动片右端和第二制动片右端之间撤出，在第一伸缩弹簧的作用下，第一制动片右端和第二制动片右端相互靠拢以锁定制动盘，之后，第一定位销和第二定位销逐步插入第一定位孔和第二定位孔以锁定第一制动片和第二制动片。上述说明中，当解锁杆在第一弧形导向槽内移动时，第二齿轮与齿段啮合，当解锁杆脱离与第三弧形导向槽接触时，第二齿轮与齿段脱离接触，在解锁杆与导向槽开始接触至解锁杆脱离与导向槽接触，第二齿轮驱动旋转座旋转一百八十度，即，旋转块旋转一百八十度。

作为本发明对执行末端的一种说明，所述圆环枢接在壳体内，所述驱动装置包括固定套设在圆环内侧壁上的齿环、与齿环啮合的第三齿轮、与第三齿轮联接且安装在壳体内的第一电机。按上述说明，第一电机驱动第三齿轮旋转，第三齿轮通过驱动齿环而驱动圆环旋转。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

图1为本发明一种执行末端可摆动的机器人的结构示意图；

图2为图1中延伸臂a的结构示意图；

图3为图2中延伸臂a隐去第一壳体a66和第二壳体a67后的结构示意图；

图4为图3中支架体a61、第一伸缩机构a62、第二伸缩机构a63的组合结构示意图；

图5为图4中A-A向剖视图；

图6为图5中第二中齿轮a612与支板a617的组装示意图；

图7为图3中摆动机构a64和摆动导向机构a65的组合结构示意图；

图8为图7中摆动导向机构a65的结构示意图；

图9为图7中摆动机构a64的结构示意图；

图10为图7中摆动机构a64中的第一轴a641升至摆动导向机构a65中扇形导向槽a652顶部位置时的工作示意图；

图11为图7中摆动机构a64中的第一轴a641在摆动导向机构a65的扇形导向槽a652内摆动时的工作示意图；

图12为图1中执行末端50(隐去旋转块53)的结构示意图；

图13为图12中驱动机构60的结构示意图；

图14为图13中旋转组件61和锁扣组件62的组合结构示意图；

图15为图14中旋转组件61和锁扣组件62的组合结构被剖切后的示意图；

图16为图15中解锁滑块623的结构示意图；

图17为图15中制动片622的结构示意图；

图18为图13中驱动组件63的结构示意图。

图中符号说明：

10、底座体；20、腰转部件；30、大臂；40、小臂；50、执行末端；51、连接臂；52、壳体；53、旋转块；60、驱动机构；61、旋转组件；611、旋转座；612、制动盘；613、第二齿轮；614、定位杆；62、锁扣组件；621、基盘；622、制动片；6221、第一伸缩弹簧；6222、定位孔；623、解锁滑块；6230、导向槽；6231、第一弧形导向槽；6232、第二弧形导向槽；6233、第三弧形导向槽；624、楔形块；626、支柱；627、定位销；63、驱动组件；631、圆环；632、齿段；633、解锁模块；6331、解锁杆；635、齿环；636、第三齿轮；637、径向内凸块；638、径向杆；

a、延伸臂；a61、支架体；a611、大齿轮；a612、第二中齿轮；a6121、第二齿轮部；a6122、第二枢接部；a6123、螺纹孔；a613、第一小齿轮；a614、传动轴；a615、导向杆；a616、底座；a617、支板；a618、第四中齿轮；a619、第六中齿轮；a62、第一伸缩机构；a621、第一螺柱；a623、第一伸缩底盘；a624、第一伸缩块；a626、第一导向槽口；a63、第二伸缩机构；a631、第二螺柱；a633、第二伸缩底盘；a634、伸缩盘；a636、第二导向槽口；a637、第四螺柱；a638、第六螺柱；a64、摆动机构；a640、摆动体；a641、第一轴；a642、第二轴；a643、连接杆；a644、安装法兰；a646、U形滑块；a647、第二伺服电机；a648、摆动杆；a65、摆动导向机构；a650、导向板；a651、直线形导向槽；a652、扇形导向槽；a 653、可伸缩导向杆；a654、齿条；a655、小齿轮；a656、第三伺服电机；a66、第一壳体；a67、第二壳体。

具体实施方式

如图1，一种执行末端可摆动的机器人，包括底座体10、枢接在底座体上的腰转部件20、枢接在腰转部件上的大臂30、枢接在大臂上的小臂40、安装在小臂上的延伸臂a、安装在延伸臂上的执行末端50，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动，小臂绕大臂转动。

结合图2至图11，所述延伸臂a包括固定连接小臂的支架体a61、安装在支架体上的第一伸缩机构a62和第二伸缩机构a63、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构a64、固定在第二伸缩机构上的摆动导向机构a65。所述支架体上枢接有大齿轮a611、第二中齿轮a612、第一小齿轮a613、传动轴a614，所述传动轴竖直设置且与安装在支架体上的动力装置联接，所述大齿轮固定在传动轴上，大齿轮与第二中齿轮啮合，第二中齿轮与第一小齿轮啮合；所述第一伸缩机构包括固定设置的第一螺柱a621，所述第一小齿轮的中央处开设与第一螺柱螺接的螺纹孔；所述第二伸缩机构包括固定设置的第二螺柱a631，所述第二中齿轮的中央处开设与第二螺柱螺接的螺纹孔；支架体上设有对第一伸缩机构和第二伸缩机构的伸缩进行导向的导向杆a615。所述摆动机构包括平行设置的第一轴a641和第二轴a642、与第一轴联接的第二动力装置，所述摆动导向机构包括直线形导向槽a651、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽连通的扇形导向槽a652、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽衔接的一对可伸缩导向杆a653；所述第二轴通过连接杆a643与第一伸缩机构铰接，第一轴和第二轴滑动配合在直线形导向槽内，第一轴与第二轴的距离值等于扇形导向槽的扇形半径值，所述第二动力装置用于驱动第一轴在扇形导向槽内摆动，第二动力装置滑动安装在摆动导向机构上。

延伸臂a中，所述支架体包括底座a616、支板a617；所述底座固定设置在小臂上，所述导向杆a615固定在底座上，所述支板固定在导向杆的顶部；所述大齿轮a611、第二中齿轮a612、第一小齿轮a613枢接在支板上，所述传动轴a614的顶端枢接在支板上，传动轴的底端枢接在底座上。所述第一伸缩机构包括第一伸缩底盘a623、一对第一伸缩块a624；所述第一伸缩底盘开设第一导向槽口a626，第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述第一螺柱a621的数量为两个，两个第一螺柱竖直设置在第一伸缩底盘上，所述支板上开设一对第一通孔，一对第一螺柱穿过一对第一通孔；所述第一小齿轮的数量为两个，两个第一小齿轮以一对一的方式与一对第一螺柱螺接；所述一对第一伸缩块以一对一的方式安装在两个第一螺柱的顶部，所述摆动机构安装在一对第一伸缩块的顶部。所述第二伸缩机构包括第二伸缩底盘a633、伸缩盘a634；所述第二伸缩底盘开设第二导向槽口a636，第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二螺柱a631的数量为两个，两个第二螺柱竖直设置在第二伸缩底盘上，第二伸缩底盘位于第一伸缩底盘的下方；所述第一伸缩底盘开设第二通孔，所述支板上开设第三通孔，两个第二螺柱向上穿过第二通孔和第三通孔；所述第二中齿轮a612的数量为两个，两个第二中齿轮以一对一的方式与两个第二螺柱螺接，两个第二中齿轮均与大齿轮啮合，两个第二中齿轮以一对一的方式与两个第一小齿轮啮合；所述伸缩盘安装在第二螺柱的顶部，所述摆动导向机构安装在伸缩盘上；所述伸缩盘上开设第四通孔，所述第一螺柱穿过第四通孔，所述第一伸缩块位于伸缩盘的上方。所述第二中齿轮a612包括第二齿轮部a6121、与第二齿轮部同轴设置的第二枢接部a6122；所述第二齿轮部和第二枢接部的中央处设有贯通第二齿轮部和第二枢接部的螺纹孔a6123；所述第二枢接部枢接在支板a617的第三通孔内；所述第一小齿轮a613包括第一齿轮部、与第一齿轮部同轴设置的第一枢接部；所述第一齿轮部和第一枢接部的中央处设有贯通第一齿轮部和第一枢接部的螺纹孔；所述第一枢接部枢接在支板a617的第一通孔内。

延伸臂a中，所述支架体a61上包裹有第一壳体a66，第一壳体与底座a614和支板a615固定连接；所述伸缩盘a634上包裹有第二壳体a67，第二壳体与伸缩盘固定连接，所述第一伸缩机构a62和第二伸缩机构a63位于第二壳体内。

延伸臂a中，所述第二伸缩底盘a633上竖直设置有第四螺柱a637、第六螺柱a638，第四螺柱、第六螺柱向上穿过第一伸缩底盘a623和支板a617，所述伸缩盘a634安装在第四螺柱、第六螺柱的顶部；所述支板上枢接有第四中齿轮a618、第六中齿轮a619，第四中齿轮、第六中齿轮位于支板和第一伸缩底盘之间，第四中齿轮的中央处、第六中齿轮的中央处均开设螺纹孔，第四螺柱螺接在第四中齿轮的螺纹孔内，第四中齿轮与大齿轮a611啮合，第六螺柱螺接在第六中齿轮的螺纹孔内，第六中齿轮与大齿轮啮合。

延伸臂a中，所述动力装置包括安装在传动轴a614底部的蜗轮a661、与蜗轮啮合的蜗杆a662、与蜗杆联接的第一伺服电机a663，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。

延伸臂a中，所述摆动机构a64包括摆动体a640，所述第一轴a641和第二轴a642固定在摆动体上，摆动体上设有连接机器人执行末端的安装法兰a644；所述摆动导向机构a65包括固定在伸缩盘a634上的导向板a650，所述直线形导向槽a651和扇形导向槽a652开设在导向板上，所述第二动力装置滑动安装在导向板上。所述第二动力装置包括滑动安装在导向板a650上且横跨直线形导向槽a651的U形滑块a646、固定在U形滑块上的第二伺服电机a647、一端与第二

伺服电机输出轴连接的第二连接杆、安装在第二连接杆另一端的摆动杆a648，摆动杆与第一轴a641固定连接，第二伺服电机输出轴的轴心线与第二轴的轴心线重合。所述一对可伸缩导向杆a653滑动插设在导向板a650中，可伸缩导向杆的侧壁上设在齿条a654，齿条啮合有小齿轮a655，小齿轮与第三伺服电机a656联接，第三伺服电机固定在导向板上；在第三伺服电机的驱动下，一对可伸缩导向杆可伸入扇形导向槽a652内，一对可伸缩导向杆之间的通道与直线形导向槽a651构成一完整的直线形导向通道。

如图1，所述执行末端50包括安装在摆动机构上的连接臂51、设置在连接臂上的壳体52、安装在壳体内的驱动机构60、与驱动机构连接的旋转块53、与旋转块固定连接的一对吸盘组；所述驱动机构驱动旋转块旋转。

结合图12至图18，执行末端50中，所述驱动机构包括旋转组件61、锁扣组件62、驱动组件63；所述旋转组件包括旋转座611、固定套设在旋转座外围的制动盘612和第二齿轮613；所述旋转块固定连接旋转座；所述锁扣组件包括固定设置在壳体内的基盘621、安装在基盘上的一对制动片622、滑动设置在基盘上的解锁滑块623；所述一对制动片左右对称设置在制动盘的外围，一对制动片的一端铰接而另一端弹性连接；所述解锁滑块上设有可平移入一对制动片弹性连接一端以张开一对制动片的楔形块624；所述驱动组件包括由驱动装置驱动而旋转的圆环631，圆环旋转的中心线偏离旋转座旋转的中心线，圆环的内侧壁上设有齿段632和解锁模块633，解锁模块包括一解锁杆6331，所述解锁滑块开设S形的导向槽6230，旋转的圆环可驱使解锁杆滑入导向槽，在导向槽内滑动的解锁杆可驱使解锁滑块向基盘中心平移，当解锁杆开始驱使解锁滑块向基盘中心平移时，第二齿轮与齿段开始啮合，当解锁杆脱离与导向槽接触时，解锁滑块复位且第二齿轮与齿段脱离接触。旋转组件61中，所述旋转座611枢接在基盘621上，旋转座上设有一对定位杆614，所述旋转块53通过一对定位杆固定连接旋转座。

执行末端50中，所述基盘621上设有一支柱626，支柱上设有铰接销；所述一对制动片622包括位于左侧的第一制动片和位于右侧的第二制动片，第一制动片的左端与第二制动片的左端铰接在铰接销上，第一制动片的右端与第二制动片的右端通过第一伸缩弹簧弹性6221连接；第一制动片的右端设有第一顶柱，第二制动片的右端设有第二顶柱，第一顶柱和第二顶柱相向设置，第一顶柱和第二顶柱位于第一伸缩弹簧内；所述第一制动片和第二制动片均呈半圆形，第一制动片和第二制动片包围制动盘612。

执行末端50中，所述解锁滑块623上设有一对定位销627，所述一对定位销包括左右对称设置的第一定位销和第二定位销，所述第一制动片的右端设有第一定位孔6222，第二制动片的右端设有第二定位孔，当第一顶柱与第二顶柱相抵时，平移的解锁滑块上的第一定位销和第二定位销可相应地插入第一定位孔和第二定位孔内。

执行末端50中，解锁滑块623上的导向槽6230包括连通的第一弧形导向槽6231、第二弧形导向槽6232、第三弧形导向槽6233，其中，第二弧形导向槽的弧形圆心位于圆环631的中心线上；驱动组件63中，所述解锁模块633包括固定在圆环631内侧壁上的径向内凸块637、固定在径向内凸块上且指向圆环圆心的径向杆638；所述解锁杆6331安装在径向杆的端部；随着圆环的旋转，解锁杆首先滑入第一弧形导向槽，并驱使解锁滑块向基盘621的中心平移，同时，第二齿轮613与齿段632开始啮合，之后，解锁杆进入第二弧形导向槽，解锁滑块与基盘中心的距离保持不变，之后，解锁杆进入第三弧形导向槽，并驱使解锁滑块向远离基盘中心的方向平移，当解锁杆脱离第三弧形导向槽时，第二齿轮与齿段脱离接触。

执行末端50中，所述圆环631枢接在壳体52内，所述驱动装置包括固定套设在圆环内侧壁上的齿环635、与齿环啮合的第三齿轮636、与第三齿轮联接且安装在壳体内的第一电机。

实际操作中，本发明所述一种执行末端可摆动的机器人的工作流程如下：

第一，延伸臂a中，动力装置驱动传动轴a614旋转，传动轴带动大齿轮a611旋转，大齿轮驱动第二中齿轮a612旋转，第二中齿轮驱动第一小齿轮a613旋转；所述第二中齿轮a612驱动第二螺柱a631下降，第二螺柱带动第二伸缩机构a63下降，所述第一小齿轮a613驱动第一螺柱a621上升，第一螺柱带动第一伸缩机构a62上升；第一伸缩机构带动摆动机构a64上升，第二伸缩机构a63带动摆动导向机构a65下降；第一轴a641和第二轴a642首先在直线形导向槽a651内滑动，之后，第一轴在一对可伸缩导向杆a653之间滑动，直至第一轴a641抵在扇形导向槽a652的侧壁上，此时，第二轴a642仍在直线形导向槽a651内；之后，一对可伸缩导向杆a653缩回摆动导向机构a65内，第一轴a641可在扇形导向槽a652内摆动；之后，第二动力装置驱动第一轴a641在扇形导向槽a652内摆动，安装在摆动机构a64上的机器人执行末端50亦随之摆动。

第二，当机器人无需使用延伸臂a的摆动功能时，第二动力装置中断向第一轴a641输送的动力；之后，在动力装置的驱动下，第一伸缩机构a62下降而第二伸缩机构a63上升，第二轴a642在直线形导向槽a651内滑动以复位，第一轴a641在扇形导向槽a652内向复位的方向移动，由于第一轴a641在扇形导向槽a652内作了摆动，因此，第一轴a641偏离直线形导向槽a651，但是，第一轴a641可紧贴着扇形导向槽a652的一对倾斜边回归至扇形导向槽a652和直

线形导向槽a651的连通处，再进入直线形导向槽a651；当第一轴a641和第二轴a642均进入直线形导向槽a651时，摆动机构a64被限位。

第三，执行末端50中，驱动机构60中的驱动装置驱动圆环631旋转，圆环带动其上的齿段632和解锁模块633旋转。

第四，当固定设置在圆环631上的解锁杆6331滑入导向槽6230内并驱使解锁滑块623向基盘621的中心平移时，解锁滑块623上的楔形块624平移入一对制动片622弹性连接的一端以张开一对制动片，如此，旋转座611由初始的被一对制动片摩擦制动的状态转变为可自由旋转的状态。

第六，与一对制动片622不再制动旋转座611同步地，圆环631内侧壁上的齿段632，即圆环内侧壁上的一段齿，与第二齿轮613开始啮合，并驱动第二齿轮及与其固定连接的旋转座611旋转，旋转座带动一对吸盘旋转；当旋转座611旋转一百八十度时，齿段632与第二齿轮613脱离接触，同时，解锁杆6331与解锁滑块的导向槽6230脱离接触，由于导向槽呈S形，因此，解锁杆6331与导向槽脱离接触时，解锁滑块623复位，楔形块624随之复位，一对制动片622弹性连接的一端亦随之复位，一对制动片重新摩擦制动制动盘612，进而制动旋转座611。

以上内容仅为本发明的较佳实施方式，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种执行末端可摆动的机器人，包括底座体(10)、枢接在底座体上的腰转部件(20)、枢接在腰转部件上的大臂(30)、枢接在大臂上的小臂(40)、安装在小臂上的延伸臂(a)、安装在延伸臂上的执行末端(50)，腰转部件绕底座体转动，大臂绕腰转部件转动，小臂绕大臂转动；其特征在于：

所述延伸臂包括固定连接小臂的支架体(a61)、安装在支架体上的第一伸缩机构(a62)和第二伸缩机构(a63)、铰接在第一伸缩机构上的摆动机构(a64)、固定在第二伸缩机构上的摆动导向机构(a65)；

所述支架体上枢接有大齿轮(a611)、第二中齿轮(a612)、第一小齿轮(a613)、传动轴(a614)，所述传动轴竖直设置且与安装在支架体上的动力装置联接，所述大齿轮固定在传动轴上，大齿轮与第二中齿轮啮合，第二中齿轮与第一小齿轮啮合；所述第一伸缩机构包括固定设置的第一螺柱(a621)，所述第一小齿轮的中央处开设与第一螺柱螺接的螺纹孔；所述第二伸缩机构包括固定设置的第二螺柱(a631)，所述第二中齿轮的中央处开设与第二螺柱螺接的螺纹孔；支架体上设有对第一伸缩机构和第二伸缩机构的伸缩进行导向的导向杆(a615)；

所述摆动机构包括平行设置的第一轴(a641)和第二轴(a642)、与第一轴联接的第二动力装置，所述摆动导向机构包括直线形导向槽(a651)、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽连通的扇形导向槽(a652)、设置在直线形导向槽端部且与直线形导向槽衔接的一对可伸缩导向杆(a653)；所述第二轴通过连接杆(a643)与第一伸缩机构铰接，第一轴和第二轴滑动配合在直线形导向槽内，第一轴与第二轴的距离值等于扇形导向槽的扇形半径值，所述第二动力装置用于驱动第一轴在扇形导向槽内摆动，第二动力装置滑动安装在摆动导向机构上；

所述执行末端包括安装在摆动机构上的连接臂(51)、设置在连接臂上的壳体(52)、安装在壳体内的驱动机构(60)、与驱动机构连接的旋转块(53)、与旋转块固定连接的一对吸盘组；所述驱动机构驱动旋转块旋转。

2.如权利要求1所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：延伸臂(a)中，所述支架体包括底座(a616)、支板(a617)；所述底座固定设置在小臂上，所述导向杆(a615)固定在底座上，所述支板固定在导向杆的顶部；所述大齿轮(a611)、第二中齿轮(a612)、第一小齿轮(a613)枢接在支板上，所述传动轴(a614)的顶端枢接在支板上，传动轴的底端枢接在底座上；

所述第一伸缩机构包括第一伸缩底盘(a623)、一对第一伸缩块(a624)；所述第一伸缩底盘开设第一导向槽口(a626)，第一导向槽口与导向杆滑动配合；所述第一螺柱(a621)的数量为两个，两个第一螺柱竖直设置在第一伸缩底盘上，所述支板上开设一对第一通孔，一对第一螺柱穿过一对第一通孔；所述第一小齿轮的数量为两个，两个第一小齿轮以一对一的方式与一对第一螺柱螺接；所述一对第一伸缩块以一对一的方式安装在两个第一螺柱的顶部，所述摆动机构安装在一对第一伸缩块的顶部；

所述第二伸缩机构包括第二伸缩底盘(a633)、伸缩盘(a634)；所述第二伸缩底盘开设第二导向槽口(a636)，第二导向槽口与导向杆滑动配合；所述第二螺柱(a631)的数量为两个，两个第二螺柱竖直设置在第二伸缩底盘上，第二伸缩底盘位于第一伸缩底盘的下方；所述第一伸缩底盘开设第二通孔，所述支板上开设第三通孔，两个第二螺柱向上穿过第二通孔和第三通孔；所述第二中齿轮(a612)的数量为两个，两个第二中齿轮以一对一的方式与两个第二螺柱螺接，两个第二中齿轮均与大齿轮啮合，两个第二中齿轮以一对一的方式与两个第一小齿轮啮合；所述伸缩盘安装在第二螺柱的顶部，所述摆动导向机构安装在伸缩盘上；所述伸缩盘上开设第四通孔，所述第一螺柱穿过第四通孔，所述第一伸缩块位于伸缩盘的上方；

所述第二中齿轮(a612)包括第二齿轮部(a6121)、与第二齿轮部同轴设置的第二枢接部(a6122)；所述第二齿轮部和第二枢接部的中央处设有贯通第二齿轮部和第二枢接部的螺纹孔(a6123)；所述第二枢接部枢接在支板(a617)的第三通孔内；所述第一小齿轮(a613)包括第一齿轮部、与第一齿轮部同轴设置的第一枢接部；所述第一齿轮部和第一枢接部的中央处设有贯通第一齿轮部和第一枢接部的螺纹孔；所述第一枢接部枢接在支板(a617)的第一通孔内；

所述支架体(a61)上包裹有第一壳体(a66)，第一壳体与底座(a614)和支板(a615)固定连接；所述伸缩盘(a634)上包裹有第二壳体(a67)，第二壳体与伸缩盘固定连接，所述第一伸缩机构(a62)和第二伸缩机构(a63)位于第二壳体内。

3.如权利要求2所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：延伸臂(a)中，所述第二伸缩底盘(a633)上竖直设置有第四螺柱(a637)、第六螺柱(a638)，第四螺柱、第六螺柱向上穿过第一伸缩底盘(a623)和支板(a617)，所述伸缩盘(a634)安装在第四螺柱、第六螺柱的顶部；所述支板上枢接有第四中齿轮(a618)、第六中齿轮(a619)，第四中齿轮、第六中齿轮位于支板和第一伸缩底盘之间，第四中齿轮的中央处、第六中齿轮的中央处均开设螺纹孔，第四螺柱螺接在第四中齿轮的螺纹孔内，第四中齿轮与大齿轮(a611)啮合，第六螺柱螺接在第六中齿轮的螺纹孔内，第六中齿轮与大齿轮啮合。

4.如权利要求2所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：延伸臂(a)中，所述动力装置包括安装在传动轴(a614)底部的蜗轮(a661)、与蜗轮啮合的蜗杆(a662)、与蜗杆联接的第一伺服电机(a663)，蜗杆枢接在底座上，第一伺服电机安装在底座上。

5.如权利要求1所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：延伸臂(a)中，所述摆动机构(a64)包括摆动体(a640)，所述第一轴(a641)和第二轴(a642)固定在摆动体上，摆动体上设有连接机器人执行末端的安装法兰(a644)；所述摆动导向机构(a65)包括固定在伸缩盘(a634)上的导向板(a650)，所述直线形导向槽(a651)和扇形导向槽(a652)开设在导向板上，所述第二动力装置滑动安装在导向板上；

所述第二动力装置包括滑动安装在导向板(a650)上且横跨直线形导向槽(a651)的U形滑块(a646)、固定在U形滑块上的第二伺服电机(a647)、一端与第二伺服电机输出轴连接的第二连接杆、安装在第二连接杆另一端的摆动杆(a648)，摆动杆与第一轴(a641)固定连接，第二伺服电机输出轴的轴心线与第二轴的轴心线重合；

所述一对可伸缩导向杆(a653)滑动插设在导向板(a650)中，可伸缩导向杆的侧壁上设在齿条(a654)，齿条啮合有小齿轮(a655)，小齿轮与第三伺服电机(a656)联接，第三伺服电机固定在导向板上；在第三伺服电机的驱动下，一对可伸缩导向杆可伸入扇形导向槽(a652)内，一对可伸缩导向杆之间的通道与直线形导向槽(a651)构成一完整的直线形导向通道。

6.如权利要求1所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：执行末端(50)中，所述驱动机构包括旋转组件(61)、锁扣组件(62)、驱动组件(63)；所述旋转组件包括旋转座(611)、固定套设在旋转座外围的制动盘(612)和第二齿轮(613)；所述旋转块固定连接旋转座；所述锁扣组件包括固定设置在壳体内的基盘(621)、安装在基盘上的一对制动片(622)、滑动设置在基盘上的解锁滑块(623)；所述一对制动片左右对称设置在制动盘的外围，一对制动片的一端铰接而另一端弹性连接；所述解锁滑块上设有可平移入一对制动片弹性连接一端以张开一对制动片的楔形块(624)；所述驱动组件包括由驱动装置驱动而旋转的圆环(631)，圆环旋转的中心线偏离旋转座旋转的中心线，圆环的内侧壁上设有齿段(632)和解锁模块(633)，解锁模块包括一解锁杆(6331)，所述解锁滑块开设S形的导向槽(6230)，旋转的圆环可驱使解锁杆滑入导向槽，在导向槽内滑动的解锁杆可驱使解锁滑块向基盘中心平移，当解锁杆开始驱使解锁滑块向基盘中心平移时，第二齿轮与齿段开始啮合，当解锁杆脱离与导向槽接触时，解锁滑块复位且第二齿轮与齿段脱离接触；

旋转组件(61)中，所述旋转座(611)枢接在基盘(621)上，旋转座上设有一对定位杆(614)，所述旋转块(53)通过一对定位杆固定连接旋转座。

7.如权利要求6所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：执行末端(50)中，所述基盘(621)上设有一支柱(626)，支柱上设有铰接销；所述一对制动片(622)包括位于左侧的第一制动片和位于右侧的第二制动片，第一制动片的左端与第二制动片的左端铰接在铰接销上，第一制动片的右端与第二制动片的右端通过第一伸缩弹簧弹性(6221)连接；第一制动片的右端设有第一顶柱，第二制动片的右端设有第二顶柱，第一顶柱和第二顶柱相向设置，第一顶柱和第二顶柱位于第一伸缩弹簧内；所述第一制动片和第二制动片均呈半圆形，第一制动片和第二制动片包围制动盘(612)。

8.如权利要求7所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：执行末端(50)中，所述解锁滑块(623)上设有一对定位销(627)，所述一对定位销包括左右对称设置的第一定位销和第二定位销，所述第一制动片的右端设有第一定位孔(6222)，第二制动片的右端设有第二定位孔，当第一顶柱与第二顶柱相抵时，平移的解锁滑块上的第一定位销和第二定位销可相应地插入第一定位孔和第二定位孔内。

9.如权利要求8所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：执行末端(50)中，解锁滑块(623)上的导向槽(6230)包括连通的第一弧形导向槽(6231)、第二弧形导向槽(6232)、第三弧形导向槽(6233)，其中，第二弧形导向槽的弧形圆心位于圆环(631)的中心线上；驱动组件(63)中，所述解锁模块(633)包括固定在圆环(631)内侧壁上的径向内凸块(637)、固定在径向内凸块上且指向圆环圆心的径向杆(638)；所述解锁杆(6331)安装在径向杆的端部；

随着圆环的旋转，解锁杆首先滑入第一弧形导向槽，并驱使解锁滑块向基盘(621)的中心平移，同时，第二齿轮(613)与齿段(632)开始啮合，之后，解锁杆进入第二弧形导向槽，解锁滑块与基盘中心的距离保持不变，之后，解锁杆进入第三弧形导向槽，并驱使解锁滑块向远离基盘中心的方向平移，当解锁杆脱离第三弧形导向槽时，第二齿轮与齿段脱离接触。

10.如权利要求6所述的一种执行末端可摆动的机器人，其特征在于：执行末端(50)中，所述圆环(631)枢接在壳体(52)内，所述驱动装置包括固定套设在圆环内侧壁上的齿环(635)、与齿环啮合的第三齿轮(636)、与第三齿轮联接且安装在壳体内的第一电机。