CN107443350A - 一种自动化机械手臂的传动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化机械手臂的传动机构，包括基座，基座底部安装有滚轮，基座设有安装层，滚轮通过第一电机驱动，安装层安装有第二电机，第二电机顶部安装有推杆，推杆安装有腰杆，腰杆内安装有第三电机，腰杆顶部安装有机械肘，第三电机通过第一摩擦轮连接有第一摩擦盘，机械肘内安装有第四电机，机械肘安装有机械腕，第四电机通过第二摩擦轮连接有第二摩擦盘，通过滚轮使整个机械臂能在比较大的范围内行走或牵引，节省工时，机械臂能360°旋转，工作范围大，腰杆上升使各关节和机械肘压力骤减，机械臂寿命长，通过摩擦轮带动摩擦盘旋转，噪音更小，关节型的机械臂抓取范围大，能越过各种障碍物工作，适用性更广。

Description

一种自动化机械手臂的传动机构
技术领域
本发明涉及自动化机械手臂技术领域，具体为一种自动化机械手臂的传动机构。
背景技术
机械手臂是目前在机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维或二维空间上的某一点进行作业。
但目前的自动化机械手臂存在以下不足之处和问题：
(1)目前大多数能行走的的机械手臂都是按固定轨道行走，不仅行走速度慢而耽误工时，还会因其自身固定的轨道距离有限，机械手臂的行走距离也就受限，所以机械手臂牵引工件的距离较短；
(2)目前的直角坐标型机械手臂只能在基座轨道的一侧工作，工作范围受限，且很多关节型的机械手臂都是靠机械肘提起重物而完成牵引，避免工件摩擦地面，对机械肘和和各关节的压力比较大，长期牵引重物的机械手臂寿命较短；
(3)目前的圆柱坐标型的机械手臂虽然能360°工作，但很难抓取靠近机械手臂基座中心的物体，工作范围受限，很难在狭小的工作空间内绕过各种障碍物，实用性有限，且机械手臂各关节的旋转传动几乎都是靠锥齿轮的啮合来完成，噪声较大。
发明内容
为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种自动化机械手臂的传动机构，通过第一电机驱动行走轮行走，使整个机械臂能在比较大的范围内行走或牵引，行走速度快，节省工时，机械臂能360°旋转，工作范围大，牵引更快捷，腰杆上升使各关节和机械肘压力骤减，机械手臂寿命更长，通过摩擦轮带动摩擦盘旋转，噪音更小，关节型的机械臂抓取范围大，能从容越过各种障碍物而工作，适用性更广，能有效的解决背景技术提出的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动化机械手臂的传动机构，包括基座，所述基座底部通过轮轴安装有滚轮，所述基座中间设有安装层，所述轮轴外侧固定安装有行走齿轮，所述行走齿轮啮合有主动轮，所述主动轮连接有第一电机，所述安装层底部中心安装有第二电机，所述第二电机顶部通过安装座安装有电动推杆，所述电动推杆包括推杆，所述推杆穿出基座顶面，所述推杆顶面固定安装有腰杆，所述腰杆内安装有第三电机，所述腰杆顶部通过第一固定轴安装有机械肘，所述第三电机顶部安装有第一摩擦轮，所述第一摩擦轮侧面连接有第一摩擦盘，所述机械肘内安装有第四电机，所述机械肘通过第二固定轴安装有机械腕，所述第四电机顶部安装有第二摩擦轮，所述第二摩擦轮侧面连接有第二摩擦盘，所述机械腕顶部安装有机械爪。
作为本发明一种优选的技术方案，所述滚轮数量为四个。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一摩擦盘安装在第一固定轴外侧，所述机械肘和第一摩擦盘均绕着第一固定轴旋转。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一电机、第二电机、第三电机和第四电机均采用伺服电机。
作为本发明一种优选的技术方案，所述腰杆、机械肘和机械腕内部皆设有安装空间。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第二摩擦盘安装在第二固定轴外侧，所述机械腕和第二摩擦盘均绕着第二固定轴旋转。
作为本发明一种优选的技术方案，所述第一摩擦轮和第二摩擦轮侧面均安装有橡胶垫圈，所述第一摩擦盘通过碟形弹簧与机械肘固定连接，所述第二摩擦通过碟形弹簧与机械腕固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过第一电机驱动行走轮行走，使整个机械臂能在比较大的范围内行走或牵引，且行走速度快，节省工时；
(2)本发明通过第二电机驱动腰杆转动从而使机械臂能360°旋转，全方位无死角工作，工作范围大，牵引更快捷，且电动推杆控制腰杆上升的时候，使各关节和机械肘压力骤减，机械手臂寿命更长，重物垂吊更方便，电动推杆控制腰杆下降的时候，机械肘和机械腕的配合使机械臂伸出距离更长；
(3)本发明通过摩擦轮带动摩擦盘旋转，摩擦传动，几乎没有噪音，且结构简单，机械腕和机械肘的旋转配合，能抓取自身基座附近的工件，抓取范围大，且关节型的机械手臂能自由旋转伸展或收缩，从而能从容越过各种障碍物而工作，适用性更广。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为本发明的腰杆、机械肘和机械腕三者连接关系图。
图中：1-基座；2-轮轴；3-滚轮；4-安装层；5-行走齿轮；6-主动轮；7-第一电机；8-第二电机；9-安装座；10-电动推杆；11-推杆；12-腰杆；13-第三电机；14-第一固定轴；15-机械肘；16-第一摩擦轮；17-第一摩擦盘；18-第四电机；19-第二固定轴；20-机械腕；21-第二摩擦轮；22-第二摩擦盘；23-机械爪；24-安装空间；25-橡胶垫圈；26-碟形弹簧。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向和位置用语，例如「上」、「中」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向和位置。因此，使用的方向和位置用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施例：
如图1所示，本发明提供了一种自动化机械手臂的传动机构，包括基座1，所述基座1底部通过轮轴2安装有滚轮3，所述滚轮3数量为四个，四个车轮使整个机械臂牵引重物行走的时候更稳定，不会轻易翻车，滚轮3的设计使机械臂的运行距离更长，运输工件速度更快。所述轮轴2中间固定安装有行走齿轮5，所述行走齿轮5啮合有主动轮6，所述主动轮6连接有第一电机7，第一电机7旋转带动主动轮6旋转，从而使行走齿轮5带动轮轴2旋转，从而使滚轮3滚动，这部分为机械臂的整体驱动机构，机械臂行走，机械臂因滚轮3的设计行走速度快，行走距离较远。
如图1所示，所述基座1中间设有安装层4，所述安装层4底部中心安装有第二电机8，所述第二电机8顶部通过安装座9安装有电动推杆10，所述电动推杆10包括推杆11，所述推杆11穿出基座1顶面，所述推杆11顶面固定安装有腰杆12，通过第二电机8驱动腰杆转动从而使机械臂能360°旋转，全方位无死角工作，工作范围大，牵引更快捷，电动推杆10控制腰杆12上升的时候，可以使重物垂吊更方便，不必让机械肘15提升，使机械肘15压力骤减，电动推杆10控制腰杆12下降的时候，机械肘15和机械腕20的配合使整个机械臂伸长距离更长。这部分为腰杆12的驱动机构，第二电机8控制机械手臂旋转，使机械手臂更大范围地夹取工件，夹取完工件后，电动推杆10驱动腰杆12上升从而使工件被悬吊起，这时，机械臂的各关节受力比较小，机械臂零件寿命长，工作更稳定，需要卸载工件时，驱动电动推杆10使腰杆12下降，再使机械爪23松开工件即可，方便快捷，省去了机械肘15和机械腕20复杂的旋转运动。
如图1和图2所示，所述腰杆12内安装有第三电机13，所述腰杆12顶部通过第一固定轴14安装有机械肘15，第一固定轴14是固定安装在腰杆12顶部的，所述第三电机13顶部安装有第一摩擦轮16，所述第一摩擦轮16侧面连接有第一摩擦盘17，所述机械肘15和第一摩擦盘17均绕着第一固定轴14旋转，使机械肘15和第一摩擦盘17两者同步同轴旋转，所述第一摩擦盘17安装在第一固定轴14侧面，第一摩擦盘17与机械肘内壁固定连接，当第一摩擦轮16转动的摩擦力带动摩擦盘17旋转时，机械肘15便会随摩擦盘17旋转而转动。这部分为机械肘15的传动机构，第三电机13带动第一摩擦轮16旋转，第一摩擦轮轮16侧面与第一摩擦盘17端面的摩擦力促使第一摩擦盘17随之旋转，从而带动机械肘15旋转，使机械爪23更好地接近工件。
如图2所示，所述机械肘15内安装有第四电机18，所述第一电机7、第二电机8、第三电机13和第四电机18均采用伺服电机，更好地变速、改变转向和间接转向，各个电机的配合，使机械臂能完成行走、转向、机械肘15和机械腕20旋转等一系列动作指令，从而使机械爪23抓紧工件，然后机械臂牵引重物回返、卸工件。所述机械肘15通过第二固定轴19安装有机械腕20，第二固定轴19是固定安装在机械肘15顶部的，所述腰杆12、机械肘15和机械腕20内部皆设有安装空间24，用来安装各种电机或摩擦盘。所述机械腕20和第二摩擦盘22均绕着第二固定轴19旋转，两者同轴同步旋转，即摩擦盘22旋转就会带动机械腕20旋转，所述第二摩擦盘22安装在第二固定轴19外侧，第二摩擦轮21转动的摩擦力带动第二摩擦盘22旋转，从而使机械腕20旋转某个角度。所述第四电机18顶部安装有第二摩擦轮21，所述第二摩擦轮21侧面连接有第二摩擦盘22，所述机械腕20顶部安装有机械爪23。这部分为机械腕20的传动机构，第四电机驱动18带动第二摩擦轮21旋转，第二摩擦轮21侧面与第二摩擦盘22端面的摩擦力促使第二摩擦盘22随之旋转，从而带动机械腕20旋转，使机械腕20接近工件，机械肘15和机械腕20的旋转配合不仅能越过大多数横杆、竖杆障碍，而且还能使机械爪23夹取位于基座1附近的工件，几乎无死角，机械手臂工作范围广。
优选的是，如图2所示，所述第一摩擦轮16和第二摩擦轮21侧面均安装有橡胶垫圈25，使摩擦轮旋转的时候与摩擦盘之间的的摩擦力增大，传动效率更高，且橡胶垫圈25具有一定的弹性，使摩擦轮与摩擦盘之间具有一定的微调量，所述第一摩擦盘17、第二摩擦盘22端面通过碟形弹簧26分别固定连接机械肘15、机械腕20，摩擦轮与摩擦盘之间的正压力若太小则会因产生摩擦力太小而不足以驱动下面的关节，正压力太大容易造成摩擦轮与摩擦盘的接触过紧而卡死，且对摩擦轮和摩擦盘磨损都比较大，因此，在第一摩擦盘17与机械肘15内壁间、第二摩擦盘22与机械腕20内壁间均安装有碟形弹簧26，通过调整碟形弹簧26的片数即可调节摩擦轮与摩擦盘间的正压力，使摩擦轮与摩擦盘之间具有完美的传动效率。通过摩擦轮带动摩擦盘旋转，摩擦传动，几乎没有噪音，且结构简单，机械腕20和机械肘15的旋转配合，能抓取很大范围内的工件，实用性很高。
综上所述，本发明的主要特点在于：
(1)本发明通过第一电机驱动行走轮行走，使整个机械臂能在比较大的范围内行走或牵引，且行走速度快，节省工时；
(2)本发明通过第二电机驱动腰杆转动从而使机械臂能360°旋转，全方位无死角工作，工作范围大，牵引更快捷，且电动推杆控制腰杆上升的时候，使各关节和机械肘压力骤减，机械手臂寿命更长，重物垂吊更方便，电动推杆控制腰杆下降的时候，机械肘和机械腕的配合使机械臂伸出距离更长；
(3)本发明通过摩擦轮带动摩擦盘旋转，摩擦传动，几乎没有噪音，且结构简单，机械腕和机械肘的旋转配合，能抓取自身基座附近的工件，抓取范围大，且关节型的机械手臂能自由旋转伸展或收缩，从而能从容越过各种障碍物而工作，适用性更广。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种自动化机械手臂的传动机构，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)底部通过轮轴(2)安装有滚轮(3)，所述基座(1)中间设有安装层(4)，所述轮轴(2)外侧固定安装有行走齿轮(5)，所述行走齿轮(5)啮合有主动轮(6)，所述主动轮(6)连接有第一电机(7)，所述安装层(4)底部中心安装有第二电机(8)，所述第二电机(8)顶部通过安装座(9)安装有电动推杆(10)，所述电动推杆(10)包括推杆(11)，所述推杆(11)穿出基座(1)顶面，所述推杆(11)顶面固定安装有腰杆(12)，所述腰杆(12)内安装有第三电机(13)，所述腰杆(12)顶部通过第一固定轴(14)安装有机械肘(15)，所述第三电机(13)顶部安装有第一摩擦轮(16)，所述第一摩擦轮(16)侧面连接有第一摩擦盘(17)，所述机械肘(15)内安装有第四电机(18)，所述机械肘(15)通过第二固定轴(19)安装有机械腕(20)，所述第四电机(18)顶部安装有第二摩擦轮(21)，所述第二摩擦轮(21)侧面连接有第二摩擦盘(22)，所述机械腕(20)顶部安装有机械爪(23)。
2.根据权利要求1所述的一种自动化机械手臂的传动机构，其特征在于：所述滚轮(3)数量为四个。
3.根据权利要求1所述的一种自动化机械手臂的传动机构，其特征在于：所述第一摩擦盘(17)安装在第一固定轴(14)外侧，所述机械肘(15)和第一摩擦盘(17)均绕着第一固定轴(14)旋转。
4.根据权利要求1所述的一种自动化机械手臂的传动机构，其特征在于：所述第一电机(7)、第二电机(8)、第三电机(13)和第四电机(18)均采用伺服电机。
5.根据权利要求1所述的一种自动化机械手臂的传动机构，其特征在于：所述腰杆(12)、机械肘(15)和机械腕(20)内部皆设有安装空间(24)。
6.根据权利要求1所述的一种自动化机械手臂的传动机构，其特征在于：第二摩擦盘(22)安装在第二固定轴(19)外侧，所述机械腕(20)和第二摩擦盘(22)均绕着第二固定轴(19)旋转所述。
7.根据权利要求1所述的一种自动化机械手臂的传动机构，其特征在于：所述第一摩擦轮(16)和第二摩擦轮(21)侧面均安装有橡胶垫圈(25)，所述第一摩擦盘(17)通过碟形弹簧(26)与机械肘(15)固定连接，所述第二摩擦盘(22)通过碟形弹簧(26)与机械腕(20)固定连接。
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