CN107378926A - 一种机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械手，包括：基座；转台；上臂部，其与所述转台铰接于第一转动轴；前臂部，其与所述上臂部铰接于第二转动轴；手腕部，其与所述前臂部活动连接；肘杆，其与所述手腕部活动连接；以及若干传感器；所述第一转动轴的两端设有两个电机，其中一个控制所述上臂部的转动，另一个控制所述前臂部的转动；所述前臂部设有三个电机，其中两个电机控制所述手腕部的转动，一个电机控制所述肘杆的转动。本发明的机械手采用多个电机对手腕部以及肘杆进行控制，各种控制只需要对每一个单机进行操作即可，控制方式简单，而增加的电机结构较小，在简化控制方式的同时，减小了机械手的结构，具有很好的市场应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业设备，特别是涉及一种机械手。
背景技术
机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。
现有的机械手，其结构与控制方式往往存在反比，即结构简单的机械手，则控制方式比较麻烦，因为其部件较少，一个部件需要完成多个功能；当控制方式简单了，这时需要多个部件来完成各自的功能，其形成的结构并不小。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种新的机械手，在结构和控制方式之间寻求一种最优方案，即尽可能地控制结构的大小，又使控制方式较为简单。
本发明的技术方案如下：一种机械手，包括：基座；转台；上臂部，其与所述转台铰接于第一转动轴；前臂部，其与所述上臂部铰接于第二转动轴；手腕部，其与所述前臂部活动连接；肘杆，其与所述手腕部活动连接；以及若干传感器；所述第一转动轴的两端设有两个电机，其中一个控制所述上臂部的转动，另一个控制所述前臂部的转动；所述前臂部设有三个电机，其中两个电机控制所述手腕部的转动，一个电机控制所述肘杆的转动。
优选的，所述前臂部包括驱动部、传动杆和连接部，所述手腕部与所述连接部活动连接。
优选的，所述驱动部设有三个电机，所述传动杆由嵌套的三根管组成。
优选的，所述传动杆分别由外管、中管和内管组成，所述中管套在所述内管上，所述外管套在所述中管上，所述外管与所述中管、所述中管与所述内管之间分别通过轴承固定，所述内管的两端在所述中管外，所述中管的两端在所述外管外。
优选的，所述外管、中管和内管靠近驱动部的一端各固定设置一齿轮，所述驱动部的三个电机分别一对一与其齿轮连接。
优选的，所述连接部与所述外管固定连接，所述中管和内管在靠近所述连接部的一端各设有一锥形齿轮。
优选的，所述手腕部包括第一侧块和第二侧块，所述第二侧块为L型结构，所述第一侧块的一端和第二侧块的一端互相固定，另一端的内侧突起第一圆盘，所述第二侧块的内侧突起第二圆盘，所述连接部的两侧各设有圆孔，所述圆孔与所述第一圆盘和第二圆盘对应，所述第一圆盘的外侧和所述第二圆盘的外侧的距离，等于所述连接部的两侧距离。
优选的，所述第二圆盘的一侧固定一中部锥形齿轮，其与所述中管上的锥形齿轮齿轮连接，所述第二侧块靠近所述传动杆的一端设有一内轴，另一端设有一外轴，所述内轴穿过所述第二侧块、所述第二圆盘和所述中部锥形齿轮，通过轴承与所述第二侧块连接，所述内轴的一端设有一内部锥形齿轮，其与所述内管上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第一传动齿轮；所述外轴穿过所述第二侧块，通过轴承与所述第二侧块连接，其一端设有外部锥形齿轮，所述外部锥形齿轮与所述肘杆上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮齿轮连接。
优选的，所述电机的定子组件、转子组件设在电机外壳内，并套在所述电机的转轴上，所述定子组件与所述电机外壳固定，所述转子组件等间距地设在所述定子组件的两侧，并与所述转轴固定，其中所述定子组件为多层印刷线路板及其安装元件，所述转子组件为永磁体及其安装元件。
优选的，所述多层印刷线路板设有导热层，所述导热层铺设在线路板的表层或者里层，并且与所述外壳或外壳上的散热装置连接。
采用上述方案，本发明的机械手采用多个电机对手腕部以及肘杆进行控制，各种控制只需要对每一个单机进行操作即可，控制方式简单，而增加的电机结构较小，在简化控制方式的同时，减小了机械手的结构。
附图说明
图1是本发明一个实施例的示意图。
图2是本发明一个实施例的连接杆示意图。
图3是本发明一个实施例的手腕部示意图。
图4是本发明一个实施例的手腕部剖面示意图。
图5是本发明一个实施例的电机示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以采用许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻、全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定”或“固定于”另一个元件，它可以直接固定在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
除非另有定义，本说明书所使用的技术和科学术语与本发明所属技术领域的技术人员所通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是用于描述具体的实施例，不作为对本发明的限制。本说明书所使用的术语“和/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。
例如,一种机械手，包括：基座；转台；上臂部，其与所述转台铰接于第一转动轴；前臂部，其与所述上臂部铰接于第二转动轴；手腕部，其与所述前臂部活动连接；肘杆，其与所述手腕部活动连接；以及若干传感器；所述第一转动轴的两端设有两个电机，其中一个控制所述上臂部的转动，另一个控制所述前臂部的转动；所述前臂部设有三个电机，其中两个电机控制所述手腕部的转动，一个电机控制所述肘杆的转动。所述前臂部包括驱动部、传动杆和连接部，所述手腕部与所述连接部活动连接。所述驱动部设有三个电机，所述传动杆由嵌套的三根管组成。所述传动杆分别由外管、中管和内管组成，所述中管套在所述内管上，所述外管套在所述中管上，所述外管与所述中管、所述中管与所述内管之间分别通过轴承固定，所述内管的两端在所述中管外，所述中管的两端在所述外管外。所述外管、中管和内管靠近驱动部的一端各固定设置一齿轮，所述驱动部的三个电机分别一对一与其齿轮连接。所述连接部与所述外管固定连接，所述中管和内管在靠近所述连接部的一端各设有一锥形齿轮。所述手腕部包括第一侧块和第二侧块，所述第二侧块为L型结构，所述第一侧块的一端和第二侧块的一端互相固定，另一端的内侧突起第一圆盘，所述第二侧块的内侧突起第二圆盘，所述连接部的两侧各设有圆孔，所述圆孔与所述第一圆盘和第二圆盘对应，所述第一圆盘的外侧和所述第二圆盘的外侧的距离，等于所述连接部的两侧距离。所述第二圆盘的一侧固定一中部锥形齿轮，其与所述中管上的锥形齿轮齿轮连接，所述第二侧块靠近所述传动杆的一端设有一内轴，另一端设有一外轴，所述内轴穿过所述第二侧块、所述第二圆盘和所述中部锥形齿轮，通过轴承与所述第二侧块连接，所述内轴的一端设有一内部锥形齿轮，其与所述内管上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第一传动齿轮；所述外轴穿过所述第二侧块，通过轴承与所述第二侧块连接，其一端设有外部锥形齿轮，所述外部锥形齿轮与所述肘杆上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮齿轮连接。所述电机的定子组件、转子组件设在电机外壳内，并套在所述电机的转轴上，所述定子组件与所述电机外壳固定，所述转子组件等间距地设在所述定子组件的两侧，并与所述转轴固定，其中所述定子组件为多层印刷线路板及其安装元件，所述转子组件为永磁体及其安装元件。所述多层印刷线路板设有导热层，所述导热层铺设在线路板的表层或者里层，并且与所述外壳或外壳上的散热装置连接。
如图1所示，一种机械手，包括：基座1；转台2；上臂部3，其与所述转台铰接于第一转动轴7；前臂部4，其与所述上臂部铰接于第二转动轴8；手腕部5，其与所述前臂部铰接；肘杆6，其与所述手腕部铰接；以及若干传感器(图中未画出)；所述第一转动轴的两端设有两个电机，其中一个控制所述上臂部的转动，另一个控制所述前臂部的转动；所述前臂部设有三个电机，其中两个电机控制所述手腕部的转动，一个电机控制所述肘杆的转动。优选的，还有一控制杆9，所述第一转动轴上的一个电机通过所述控制杆，控制所述前臂部的转动。
优选的，所述前臂部包括驱动部41、传动杆42和连接部43，所述手腕部与所述连接部活动连接，所述连接部为中空结构。
优选的，所述驱动部设有三个电机，所述传动杆由嵌套的三根管组成。
所述传动杆分别由外管421、中管422和内管423组成，请注意，虽然图中显示内管是一根轴，但是并不影响本技术方案的实现，也就是内管不管是轴还是管，均可以实现本方案，在此称之为管，是为了描述方便。所述中管套在所述内管上，所述外管套在所述中管上，所述外管与所述中管、所述中管与所述内管之间分别通过轴承固定，优选的，两者在两端均通过轴承固定。所述内管的两端在所述中管外，所述中管的两端在所述外管外，即三根管的中心重合，并且内管最长，中管次之，外管最短。
所述外管、中管和内管靠近驱动部的一端各固定设置一齿轮，所述驱动部的三个电机分别一对一与其齿轮连接，即每一个电机控制一根管的转动。
所述连接部与所述外管固定连接，优选的，所述外管与一正方形的固定块4211固定连接，所述固定块与所述连接部螺栓连接。所述中管和内管在靠近所述连接部的一端各设有一锥形齿轮。
所述手腕部包括第一侧块51和第二侧块52，所述第二侧块为L型结构，所述第一侧块的一端和第二侧块的一端互相固定，优选的，为螺栓连接固定，另一端的内侧突起第一圆盘511，所述第二侧块的内侧突起第二圆盘521，所述连接部的两侧各设有圆孔，两圆孔分别与所述第一圆盘和第二圆盘对应，所述第一圆盘的外侧和所述第二圆盘的外侧的距离，等于所述连接部的两侧距离。
所述第二圆盘的一侧固定一中部锥形齿轮522，其与所述中管上的锥形齿轮齿轮连接，所述第二侧块靠近所述传动杆的一端设有一内轴523，另一端设有一外轴524，所述内轴穿过所述第二侧块、所述第二圆盘和所述中部锥形齿轮，通过轴承与所述第二侧块连接，所述内轴的一端设有一内部锥形齿轮525，其与所述内管上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第一传动齿轮526；所述外轴穿过所述第二侧块，通过轴承与所述第二侧块连接，其一端设有外部锥形齿轮527，所述外部锥形齿轮与所述肘杆上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第二传动齿轮528，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮齿轮连接。
所述第二侧块设有一过孔，所述肘杆穿过过孔与所述第二侧块活动连接，其内端设有一锥形齿轮，用于与所述外部锥形齿轮齿轮连接，其外端设有抓部，用于抓取各种抓取、搬运物件或操作工具。
优选的，所述第二侧块与所述第一侧块相对的外侧边缘突起一环形带，所述环形带将所述第一传动齿轮和第二传动齿轮围住，所述第二侧块还包括一盖板，所述盖板的边缘设有安装孔，所述环形带上对应设有安装位，所述盖板和所述环形带螺栓连接固定在一起，用于将所述第一传动齿轮和第二传动齿轮密封在里面。
所述电机的定子组件32、转子组件31设在电机外壳内，并套在所述电机的转轴33上，所述定子组件与所述电机外壳固定，所述转子组件等间距地设在所述定子组件的两侧，并与所述转轴固定，其中所述定子组件为多层印刷线路板及其安装元件，所述转子组件为永磁体及其安装元件。
所述多层印刷线路板设有导热层，所述导热层铺设在线路板的表层或者里层，并且与所述外壳或外壳上的散热装置连接。
需要说明的是，上述各技术特征的相互组合，形成各个实施例，应视为本发明说明书记载的范围。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种机械手，其特征在于，包括：
基座；
转台；
上臂部，其与所述转台铰接于第一转动轴；
前臂部，其与所述上臂部铰接于第二转动轴；
手腕部，其与所述前臂部活动连接；
肘杆，其与所述手腕部活动连接；
以及若干传感器；
所述第一转动轴的两端设有两个电机，其中一个控制所述上臂部的转动，另一个控制所述前臂部的转动；
所述前臂部设有三个电机，其中两个电机控制所述手腕部的转动，一个电机控制所述肘杆的转动。
2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述前臂部包括驱动部、传动杆和连接部，所述手腕部与所述连接部活动连接。
3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述驱动部设有三个电机，所述传动杆由嵌套的三根管组成。
4.根据权利要求3所述的机械手，其特征在于，所述传动杆分别由外管、中管和内管组成，所述中管套在所述内管上，所述外管套在所述中管上，所述外管与所述中管、所述中管与所述内管之间分别通过轴承固定，所述内管的两端在所述中管外，所述中管的两端在所述外管外。
5.根据权利要求4所述的机械手，其特征在于，所述外管、中管和内管靠近驱动部的一端各固定设置一齿轮，所述驱动部的三个电机分别一对一与其齿轮连接。
6.根据权利要求5所述的机械手，其特征在于，所述连接部与所述外管固定连接，所述中管和内管在靠近所述连接部的一端各设有一锥形齿轮。
7.根据权利要求6所述的机械手，其特征在于，所述手腕部包括第一侧块和第二侧块，所述第二侧块为L型结构，所述第一侧块的一端和第二侧块的一端互相固定，另一端的内侧突起第一圆盘，所述第二侧块的内侧突起第二圆盘，所述连接部的两侧各设有圆孔，两圆孔分别与所述第一圆盘和第二圆盘对应，所述第一圆盘的外侧和所述第二圆盘的外侧的距离，等于所述连接部的两侧距离。
8.根据权利要求7所述的机械手，其特征在于，所述第二圆盘的一侧固定一中部锥形齿轮，其与所述中管上的锥形齿轮齿轮连接，所述第二侧块靠近所述传动杆的一端设有一内轴，另一端设有一外轴，所述内轴穿过所述第二侧块、所述第二圆盘和所述中部锥形齿轮，通过轴承与所述第二侧块连接，所述内轴的一端设有一内部锥形齿轮，其与所述内管上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第一传动齿轮；所述外轴穿过所述第二侧块，通过轴承与所述第二侧块连接，其一端设有外部锥形齿轮，所述外部锥形齿轮与所述肘杆上的锥形齿轮齿轮连接，另一端设有第二传动齿轮，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮齿轮连接。
9.根据权利要求1至8任一所述的机械手，其特征在于，所述电机的定子组件、转子组件设在电机外壳内，并套在所述电机的转轴上，所述定子组件与所述电机外壳固定，所述转子组件等间距地设在所述定子组件的两侧，并与所述转轴固定，其中所述定子组件为多层印刷线路板及其安装元件，所述转子组件为永磁体及其安装元件。
10.根据权利要求9所述的机械手，其特征在于，所述多层印刷线路板设有导热层，所述导热层铺设在线路板的表层或者里层，并且与所述外壳或外壳上的散热装置连接。
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