CN107553503A - 机械臂和排爆机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种机械臂和排爆机器人，涉及机器人领域。该机械臂包括旋转安装机构和机械手结构；旋转安装机构包括安装箱体、旋转台和旋转驱动机构；旋转驱动机构位于安装箱体内，旋转台安装于安装箱体上方，旋转驱动机构驱动旋转台旋转；机械手结构包括大臂、二臂、小臂、腕臂和机械爪；大臂的第一端与旋转台铰接，大臂的第二端、二臂、小臂和腕臂的第一端依次铰接，机械爪可拆卸的安装在腕臂的第二端；机械爪可旋转，用于抓取爆炸物。排爆机器人包括如上的机械臂，还包括行走机构，行走机构与旋转安装机构连接，用于带动机械臂行走。本发明解决了现有的排爆机器人的机械臂可调整度不高的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种机械臂和排爆机器人。
背景技术
排爆机器人是排爆人员用于处置或销毁爆炸可疑物的专用器材，避免不必要的人员伤亡。它可用于多种复杂地形进行排爆。主要用于代替排爆人员搬运、转移爆炸可疑物品及其它有害危险品；代替排爆人员使用爆炸物销毁器销毁炸弹；代替现场安检人员实地勘察，实时传输现场图像；可配备散弹枪对犯罪分子进行攻击；可配备探测器材检查危险场所及危险物品。由于科技含量较高，排爆机器人往往"身价"不菲。
现有的排爆机器人，其机械臂往往仅能简单的摆动，可调整度不高，无法进行大范围调节和精确调节。
基于此，本发明提供了一种机械臂和排爆机器人以解决上述的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械臂，以解决现有的排爆机器人的机械臂可调整度不高的技术问题。
本发明的目的还在于提供一种排爆机器人,用于解决上述技术问题。
基于上述第一目的，本发明提供了一种机械臂，包括旋转安装机构和机械手结构；
所述旋转安装机构包括安装箱体、旋转台和旋转驱动机构；
所述旋转驱动机构位于所述安装箱体内，所述旋转台安装于所述安装箱体上方，所述旋转驱动机构驱动所述旋转台旋转；
所述机械手结构包括大臂、二臂、小臂、腕臂和机械爪；
所述大臂的第一端与所述旋转台铰接，所述大臂的第二端、所述二臂、所述小臂和所述腕臂的第一端依次铰接，所述机械爪可拆卸的安装在所述腕臂的第二端；
所述机械爪可旋转，用于抓取爆炸物。
可选的，所述大臂的第一端与所述旋转台通过安装座铰接，第二端与所述二臂的端部通过转轴铰接；
所述安装座还设置有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述安装座通过第二转轴铰接，另一端与所述大臂的第二端铰接，所述第二转轴通过电机驱动旋转。
可选的，所述第二转轴还与电动伸缩杆的机体固接，所述电动伸缩杆的工作端与所述二臂的中部铰接。
可选的，所述二臂的中部与电动伸缩杆的缸体铰接，所述电动伸缩杆的工作端与所述小臂靠近所述二臂的一端铰接。
可选的，所述小臂包括臂身和插接座；所述二臂的端部与所述插接座铰接，所述电动伸缩杆的工作端也与所述插接座铰接，所述插接座与所述臂身可拆卸连接。
可选的，所述小臂与所述腕臂通过腕关节铰接。
可选的，所述腕关节包括电机、驱动轴、两个安装板和两个弯折板；
所述电机安装在两个所述安装板之间驱动所述驱动轴，所述驱动轴与两个所述安装板转动连接；
两个所述弯折板的第一弯折部分别与所述驱动轴的两端固接，两个所述弯折板的第二弯折部与腕臂固接。
可选的，所述腕臂包括臂筒，所述臂筒的一端与所述第二弯折部固接，另一端通过快装结构与机械爪可拆卸连接；
所述臂筒内安装有电机，所述电机驱动所述快装结构转动。
可选的，所述机械爪包括驱动机构、外板、一对外爪臂、一对内爪臂和一对爪手；
一对所述外爪臂、一对所述内爪臂和一对所述爪手均关于所述外板对称布置；一对所述爪手的内侧互相平行；
一对所述内爪臂的远端均与所述外板的内侧转动连接，近端分别与其中一个所述爪手的爪尾部的内侧转动连接；
一对所述外爪臂的近端均与所述驱动机构连接，远端分别与其中一个所述爪手的爪尾部的外侧转动连接；
一对所述外爪臂的臂身还分别与所述外板的内侧转动连接；
所述快装结构与两个所述外板固接。
基于上述第二目的，本发明提供了一种排爆机器人,所述排爆机器人包括如上所述的机械臂，还包括行走机构，所述行走机构与旋转安装机构连接，用于带动所述机械臂行走。
本发明提供的所述机械臂，具有多自由度，可在360内自由旋转，可以抓取周围的爆炸物，通过大臂、二臂、小臂、腕臂的依次铰接，可以对不同高度，不同距离得爆炸物进行排爆。同时，机械爪可旋转，可以从不同角度对爆炸物进行抓取。
本发明提供的所述机械臂，利用旋转安装机构，加多段机械臂和腕关节使用，有效的实现了360度内多距离多角度的排爆。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的机械臂的第一方向结构示意图；
图2为本发明实施例提供的机械臂的第二方向结构示意图；
图3为图1所示的腕关节的结构示意图；
图4为腕关节的内部结构示意图；
图5为图1所示的腕臂的结构示意图；
图6为腕臂的内部结构示意图；
图7为快装结构的爆炸图；
图8为快装连接座与滑环的配合示意图；
图9为机械爪的结构示意图(不含第二外板)；
图10为机械爪另一方向的结构示意图。
图标：200-机械臂；201-安装箱体；202-旋转台；203-旋转驱动机构；204-大臂；205-二臂；206-小臂；207-腕臂；208-机械爪；209-安装座；210-转轴；211-伸缩杆；212-电机；213-电动伸缩杆；214-腕关节；215-快装结构；216-爪子摄像头；217-主摄像头；
2061-臂身；2062-插接座；
2141-电机；2142-驱动轴；2143-安装板；2144-弯折板；2145-涡轮蜗杆机构；2146-齿轮减机构；
2071-臂筒；2072-电机；
2151-快装连接头；2152-滑环；2153-快装连接座；2154-固定球活动孔；2155-固定小球；2156-销槽；2157-小球活动腔；
2081-外板；2082-外爪臂；2083-内爪臂；2084-爪手；2085-电机；2086-丝杠；2087-丝母；2088-连接板；2089-连杆；20810-滑环；20811-第二外板。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
机械臂实施例一
如图1-10所示，在本实施例中提供了一种机械臂200，所述机械臂200包括旋转安装机构和机械手结构；
所述旋转安装机构包括安装箱体201、旋转台202和旋转驱动机构203；旋转驱动机构203优选采用电机；
所述旋转驱动机构203位于所述安装箱体201内，所述旋转台202安装于所述安装箱体201上方，所述旋转驱动机构203驱动所述旋转台202旋转；
所述机械手结构包括大臂204、二臂205、小臂206、腕臂207和机械爪208；
所述大臂204的第一端与所述旋转台202铰接，所述大臂204的第二端、所述二臂205、所述小臂206和所述腕臂207的第一端依次铰接，所述机械爪208可拆卸的安装在所述腕臂207的第二端；
所述机械爪208可旋转，用于抓取爆炸物。
本发明提供的所述机械臂200，具有多自由度，可在360内自由旋转，可以抓取周围的爆炸物，通过大臂204、二臂205、小臂206、腕臂207的依次铰接，可以对不同高度，不同距离得爆炸物进行排爆。同时，机械爪208可旋转，可以从不同角度对爆炸物进行抓取。
本发明提供的所述机械臂200，利用旋转安装机构，加多段机械臂200和腕关节使用，有效的实现了360度内多距离多角度的排爆。
本实施例的可选方案中，所述大臂204的第一端与所述旋转台202通过安装座209铰接，第二端与所述二臂205的端部通过转轴210铰接；
所述安装座209还设置有伸缩杆211，所述伸缩杆211的一端与所述安装座209通过第二转轴铰接，另一端与所述大臂204的第二端铰接，所述第二转轴通过电机212驱动旋转。伸缩杆211优选的设置有一对。
伸缩杆211被电机212带动转动，另一端带动大臂204，从而完成大臂204的转动，实现大臂204大范围的摆动，调节排爆距离和高度。
进一步的，所述第二转轴210还与电动伸缩杆213的机体固接，所述电动伸缩杆213的工作端与所述二臂205的中部铰接。
通过所述电动伸缩杆213，可以使二臂205相对于大臂204摆动，从而可以进一步调节排爆距离和高度。
本实施例的可选方案中，所述二臂205的中部与电动伸缩杆213的缸体铰接，所述电动伸缩杆213的工作端与所述小臂206靠近所述二臂205的一端铰接。
通过所述电动伸缩杆213的伸缩，使三臂可以相对于二臂205摆动，从而使排爆距离更远。
进一步的，所述小臂206包括臂身2061和插接座2062；所述二臂205的端部与所述插接座2062铰接，所述电动伸缩杆213的工作端也与所述插接座2062铰接，所述插接座2062与所述臂身2061可拆卸连接。
通过插接座2062与臂身2061可拆卸连接，可以更换臂身2061，应对爆炸的损毁，同时，设置插接座2062也便于电动伸缩杆213的安装。
本实施例的可选方案中，所述小臂206与所述腕臂207通过腕关节214铰接。
通过腕关节214，可以灵活的使腕臂207发生摆动，还可以进行微调，可以快速有效的调整至排爆物的位置。
进一步，所述腕关节214包括电机2141、驱动轴2142、两个安装板2143和两个弯折板2144；
所述电机2141安装在两个所述安装板2143之间驱动所述驱动轴2142，所述驱动轴2142与两个所述安装板2143转动连接；
两个所述弯折板2144的第一弯折部分别与所述驱动轴2142的两端固接，两个所述弯折板2144的第二弯折部与腕臂207固接。
通过电机2141，带动驱动轴2142转动，从而带动两个弯折板2144转动，进而可以驱动腕臂207。电机2141可以通过涡轮蜗杆机构2145带动齿轮减机构2146进而驱动轴2142转动，以便于控制腕臂207的转动。
进一步的，所述腕臂207包括臂筒2071，所述臂筒2071的一端与所述第二弯折部固接，另一端通过快装结构215与机械爪208可拆卸连接；
所述臂筒2071内安装有电机2072，所述电机2072驱动所述快装结构215转动。
腕臂207的臂筒2071中空，便于安装电机2072。通过快装结构215安装机械爪208，便于拆卸，可以随时的非常方便快速的进行更换作业工具，节省更换时间，可以安装机械爪208，也可以安装别的工具。
所述快装结构215包括快装连接头2151、滑环2152和快装连接座2153；
所述快装连接头2151插装在所述快装连接座2153内；
所述快装连接座2153的侧壁上设置有固定球活动孔2154，所述固定球活动孔2154内设置有固定小球2155，所述快装连接头2151的侧壁上还设置有与所述固定球活动孔2154对应的销槽2156，所述固定小球2155嵌装于所述销槽2156内；
所述滑环2152套设于所述快装连接座2153外部，所述滑环2152远离所述快装连接座2153的一端设置有小球活动腔2157，可使所述活动小球从所述销槽2156内脱离。
这种快装结构215，可以做到快速的拆卸安装。在拆卸时，只要推动所述滑环2152移动，使得所述小球活动腔2157移动至所述固定小球2155处，然后向外抽出所述快装连接头2151，这时，所述固定小球2155由所述销槽2156内挤出，进入所述小求活动腔。如此，所述固定小球2155不在固定所述快装连接头2151，所述快装连接头2151可以轻松的由所述快装连接座2153内抽出，完成拆卸。而在组装时，只需将快装连接头2151插入快装连接座3内，然后反向混动滑环2152，使固定小球2155进入所述销槽2156内，然后通过滑环2152的内壁抵住固定小球2155即可完成安装固定。
电动机2072的输出端控制快装连接座2153转动，进而带动快装连接头2151，进而驱动机械爪208转动。
进一步的，所述机械爪208包括驱动机构、外板2081、一对外爪臂2082、一对内爪臂2083和一对爪手2084；
一对所述外爪臂2082、一对所述内爪臂2083和一对所述爪手2084均关于所述外板2081对称布置；一对所述爪手2084的内侧互相平行；
一对所述内爪臂2083的远端均与所述外板2081的内侧转动连接，近端分别与其中一个所述爪手2084的爪尾部的内侧转动连接；
一对所述外爪臂2082的近端均与所述驱动机构连接，远端分别与其中一个所述爪手2084的爪尾部的外侧转动连接；
一对所述外爪臂2082的臂身还分别与所述外板2081的内侧转动连接；
所述驱动机构包括电机2085、丝杠2086、丝母2087、连接板2088和两根连杆2089；
所述连接板2088与所述外板2081的内侧固接；
所述丝杠2086的近端与所述电机2085连接，远端与所述连接板2088转动连接；
所述丝杠2086与所述丝母2087螺接；
两根连杆2089的一端均与所述丝母2087转动连接，另一端分别与一对所述外爪臂2082的近端转动连接；
还设置有第二外板20811，第二外板20811与外板对称；所述快装连接头2151与两个外板固接；。
电机2085设置在所述快装接头2151内，电机2085的连接线通过滑环20810进入腕臂207的臂筒2071，最终连接到电池盒内的电池。通过电机2085配合丝杠螺母副来来带动外爪臂2082的张合，电机2085驱动丝杠2086旋转，从而驱使丝母2087移动，丝母2087通过两侧的连杆2089，带动外抓臂张合，从而完成夹取动作。
优选的，所述腕臂上还设置有爪子摄像头216，所述二臂205上还设置有主摄像头217，通过爪子摄像头216对排爆物进行近距离观测，通过主摄像头217对排爆物及其周围环境进行观测，通过这两个摄像头，准确确认排爆物的情况。
排爆机器人实施例
该实施例提供了一种排爆机器人，所述排爆机器人包括如上所述的机械臂，还包括行走机构，所述行走机构与旋转安装机构连接，用于带动所述机械臂行走。
通过行走机构带动上述机械臂行走，完成自动排爆。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种机械臂，其特征在于，包括旋转安装机构和机械手结构；
所述旋转安装机构包括安装箱体、旋转台和旋转驱动机构；
所述旋转驱动机构位于所述安装箱体内，所述旋转台安装于所述安装箱体上方，所述旋转驱动机构驱动所述旋转台旋转；
所述机械手结构包括大臂、二臂、小臂、腕臂和机械爪；
所述大臂的第一端与所述旋转台铰接，所述大臂的第二端、所述二臂、所述小臂和所述腕臂的第一端依次铰接，所述机械爪可拆卸的安装在所述腕臂的第二端；
所述机械爪可旋转，用于抓取爆炸物。
2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述大臂的第一端与所述旋转台通过安装座铰接，第二端与所述二臂的端部通过转轴铰接；
所述安装座还设置有伸缩杆，所述伸缩杆的一端与所述安装座通过第二转轴铰接，另一端与所述大臂的第二端铰接，所述第二转轴通过电机驱动旋转。
3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述第二转轴还与电动伸缩杆的机体固接，所述电动伸缩杆的工作端与所述二臂的中部铰接。
4.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述二臂的中部与电动伸缩杆的缸体铰接，所述电动伸缩杆的工作端与所述小臂靠近所述二臂的一端铰接。
5.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于，所述小臂包括臂身和插接座；所述二臂的端部与所述插接座铰接，所述电动伸缩杆的工作端也与所述插接座铰接，所述插接座与所述臂身可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述小臂与所述腕臂通过腕关节铰接。
7.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述腕关节包括电机、驱动轴、两个安装板和两个弯折板；
所述电机安装在两个所述安装板之间驱动所述驱动轴，所述驱动轴与两个所述安装板转动连接；
两个所述弯折板的第一弯折部分别与所述驱动轴的两端固接，两个所述弯折板的第二弯折部与腕臂固接。
8.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，所述腕臂包括臂筒，所述臂筒的一端与所述第二弯折部固接，另一端通过快装结构与机械爪可拆卸连接；
所述臂筒内安装有电机，所述电机驱动所述快装结构转动。
9.根据权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述机械爪包括驱动机构、外板、一对外爪臂、一对内爪臂和一对爪手；
一对所述外爪臂、一对所述内爪臂和一对所述爪手均关于所述外板对称布置；一对所述爪手的内侧互相平行；
一对所述内爪臂的远端均与所述外板的内侧转动连接，近端分别与其中一个所述爪手的爪尾部的内侧转动连接；
一对所述外爪臂的近端均与所述驱动机构连接，远端分别与其中一个所述爪手的爪尾部的外侧转动连接；
一对所述外爪臂的臂身还分别与所述外板的内侧转动连接；
所述快装结构与两个所述外板固接。
10.一种排爆机器人，其特征在于，所述排爆机器人包括如权利要求1-9任一项所述的机械臂，还包括行走机构，所述行走机构与旋转安装机构连接，用于带动所述机械臂行走。
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