CN108340401A - 一种机械臂的肘关节及其动作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂的肘关节，包括：大臂，用于实现肘关节动作的支撑臂；所述的大臂内部设置有安装座；小臂，与大臂连接实现肘关节动作的执行部件；驱动组件，设置在安装座内部用于实现肘关节动作的驱动部件；传动组件，设置在安装座内部将驱动组件的驱动力传递给小臂的传递部件；所述的传动组件包括依次传动连接的直角型行星减速器、带传动和链条传动；所述的链条传动与小臂连接并带动小臂动作实现肘关节的驱动。该机械臂的肘关节，通过带传动和链条传动的组合式传动，结构更加紧凑，布局更加合理，实现了肘关节的自由摆动，而且制造方便，成本低。该动作方法，操作方便，传递精确，控制更加简便，整个肘关节更加紧凑，摆动更加灵活。

Description

一种机械臂的肘关节及其动作方法

技术领域

本发明涉及机械技术领域，更具体的说涉及一种机械臂的肘关节及其动作方法。

背景技术

机械臂使用的领域越来越广泛，由于现有的机械臂在设置上结构复杂，不紧凑，而且成本高，从而使得机械臂在使用过程受到很大的局限，制约了机械臂的发展，因此，急需要设计一种结构紧凑，设置简单，低成本，并且使得其在肘关节处能够更加灵活的机械臂的肘关节。

中国专利文献（公告日：2011年9月28日，公告号：CN 101913144B）公开了一种机器人技术领域的移动机械臂，包括：移动平台以及设置于移动平台上的机械臂和二维转动云台，所述的机械臂包括：腰关节、肩关节、大臂、肘关节、小臂、腕关节和手爪，其中：腰关节连接肩关节，大臂的两端分别与肩关节和肘关节相连接，小臂的两端分别与肘关节和腕关节相连接，手爪与腕关节的末端相连。本发明作业空间广泛。由于机械手固定在移动平台上，因此可以进行移动作业，空间上不受限制；具有类似人眼的2自由度视觉功能，可以适用于远程操作和控制，同时，也可以进行图像信息采样；该机构可实现六轴联动，且整个系统有更高的刚度、姿态调整度和可靠性。

上述技术方案公开了一种移动机械臂，其中也包含有肘关节，但是该肘关节采用的是传统的设计方式。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的机械臂设置复杂，不紧凑，成本高等问题，而提供一种结构设计巧妙，布局紧凑，制造安装简单，成本低，更加灵活的机械臂的肘关节及其动作方法。

本发明实现其第一个技术目的所采用的技术方案是：一种机械臂的肘关节，包括：

大臂，用于实现肘关节动作的支撑臂； 所述的大臂内部设置有安装座；

小臂，与大臂连接实现肘关节动作的执行部件；

驱动组件，设置在安装座内部用于实现肘关节动作的驱动部件；

传动组件，设置在安装座内部将驱动组件的驱动力传递给小臂的传递部件；所述的传动组件包括依次传动连接的直角型行星减速器、带传动和链条传动；所述的链条传动与小臂连接并带动小臂动作实现肘关节的驱动。

该机械臂的肘关节，通过对大臂、小臂之间的传动组件进行全新的设计，将传动组件设置为带传动和链条传动的组合式传动，使得整个设计结构更加紧凑，布局更加合理，大臂内部设置安装座用于安装肘关节所需要的驱动装置和传动组件，使整个结构集合在大臂内部，保证在肘关节动作时不会影响其灵活度。实现了肘关节的自由摆动，而且制造方便，成本低。

作为优选，所述的驱动组件为带编码器和抱闸的电机。这样的电机信号传递更加精确，控制更加方便，操作更加安全。

作为优选，所述的直角型行星减速器与驱动组件连接，所述的直角型行星减速器上设置有输出轴，所述的带传动与输出轴连接。

作为优选，所述的带传动包括一级同步带传动和二级同步带传动，所述的一级同步带传动与二级同步带传动之间通过传动轴传动连接，并且一级同步带传动轴与二级同步带传动上分别设有带张紧轮。

作为优选，所述的链条传动包括链条、小链轮、大链轮、链条传动轴和链条张紧轮，所述的小链轮与带传动连接，所述的大链轮设置在链条传动轴上，所述的链条绕设在小链轮和大链轮上，所述的链条张紧轮压设在链条上，所述的小臂设置在链条传动轴上。

作为优选，所述的链条传动轴通过轴承支撑在安装座上。

作为优选，大臂与小臂连接处设置有360度自动定位结构，所述的自由定位结构包括设置在大臂上的自由定位槽和设置在小臂上的自由定位卡件。自由定位结构的设置是为了保证在使用过程中小臂能够在任意位置定位，实现相应的动作，而不会导致位置改变从而影响操作精度。

作为优选，所述的自由定位槽内部设置有自润滑环槽，所述的自润滑环槽与自由定位槽通过径向润滑孔连通，所述的自润滑环槽内部设置有润滑油脂。

本发明实现其第二个技术目的所采用的技术方案是：一种机械臂的肘关节的动作方法，包括以下步骤：

步骤1：启动电机，电机带动直角行星减速器动作并通过输出轴将动力输出；

步骤2：直角行星减速器带动与输出轴连接的一级同步带传动动作，一级同步带传动通过传动轴将动力输送到二级同步带传动，二级同步带传动通过传动轴将动力传递到三级链条传动；

步骤3：三级链条传动将动力通过小链轮、链条传递到大链轮，大链轮带动其上的链条传动轴进而带动小臂摆动。

该机械臂的肘关节的动作方法，操作方便，传递精确，控制更加简便，整个肘关节更加紧凑，应用范围更加广泛，摆动更加灵活。

本发明的有益效果是：该机械臂的肘关节，通过带传动和链条传动的组合式传动，这样的传递方式使得整个设计结构更加紧凑，布局更加合理，实现了肘关节的自由摆动，而且制造方便，成本低。该机械臂的肘关节的动作方法，操作方便，传递精确，控制更加简便，整个肘关节更加紧凑，应用范围更加广泛，摆动更加灵活。

附图说明

图1是本发明机械臂的肘关节的一种结构示意图；

图2是本发明机械臂的肘关节驱动组件与传动组件的一种结构示意图；

图3是本发明机械臂的肘关节驱动组件与传动组件另一角度的结构示意图；

图4是本发明机械臂的肘关节大臂的一种剖视图；

图5是图4中A-A剖视图；

图6是图5中的局部放大图；

图7是本发明中自动定位结构的一种结构示意图；

图中：1、大臂，2、安装座，3、小臂，4、驱动组件，5、传动组件，6、直角型行星减速器，7、带传动，8、链条传动，9、输出轴，10、一级同步带传动，11、二级同步带传动，12、传动轴，13、带张紧轮，14、链条，15、小链轮，16、大链轮，17、链条传动轴，18、链条张紧轮，19、自动定位结构，20、自由定位槽，21、自由定位卡件，22、自润滑环槽，23、径向润滑孔，24、轴承。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步详细说明。

实施例1：

在图1、图2、图3所示的实施例中，一种机械臂的肘关节，包括：

大臂1，用于实现肘关节动作的支撑臂；大臂1内部设置有安装座2；

小臂3，与大臂1连接实现肘关节动作的执行部件；

驱动组件4，设置在安装座2内部用于实现肘关节动作的驱动部件；

传动组件5，设置在安装座2内部将驱动组件4的驱动力传递给小臂3的传递部件；传动组件5包括依次传动连接的直角型行星减速器6、带传动7和链条传动8；链条传动8与小臂3连接并带动小臂3动作实现肘关节的驱动。

驱动组件4为带编码器和抱闸的电机。

直角型行星减速器6与驱动组件4连接，直角型行星减速器6上设置有输出轴9，带传动7与输出轴9连接。

如图4、图5、图6带传动7包括一级同步带传动10和二级同步带传动11，一级同步带传动10与二级同步带传动11之间通过传动轴12传动连接，并且一级同步带传动10与二级同步带传动11上分别设有带张紧轮13。

链条传动8包括链条14、小链轮15、大链轮16、链条传动轴17和链条张紧轮18，小链轮15设置在带传动7中二级同步带传动11的传动轴上，大链轮16设置在链条传动轴17上，链条14绕设在小链轮15和大链轮16上，链条张紧轮18压设在链条14上，小臂3设置在链条传动轴17上。

链条传动轴17通过轴承24支撑在安装座2上。

大臂1与小臂2连接处设置有360度自动定位结构19（见图7），自由定位结构19包括设置在大臂上的自由定位槽20和设置在小臂上的自由定位卡件21。在使用时当需要定位时自由定位卡件能够自动滑入自由定位槽内部实现定位，而当需要转动时，自由定位卡件则在转动力的带动下滑出自由定位槽，实现转动。

自由定位槽20内部设置有自润滑环槽22，自润滑环槽22与自由定位槽20通过径向润滑孔23连通，自润滑环槽22内部设置有润滑油脂。

一种机械臂的肘关节的动作方法，包括以下步骤：

步骤1：启动电机，电机带动直角行星减速器动作并通过输出轴将动力输出；

步骤2：直角行星减速器带动与输出轴连接的一级同步带传动动作，一级同步带传动通过传动轴将动力输送到二级同步带传动，二级同步带传动通过传动轴将动力传递到三级链条传动；

步骤3：三级链条传动将动力通过小链轮、链条传递到大链轮，大链轮带动其上的链条传动轴进而带动小臂摆动。

该机械臂的肘关节，包括大臂1、小臂3及驱动组件4与传动组件5。大臂1，内部包含安装座2，肘关节驱动组件及传动组件安装在安装座内部。

驱动组件4选用带编码器和抱闸的电机，将动力传到直角型行星减速器6，再传到一级同步带传动10，再通过传动轴传到二级同步带传动11，再通过传到轴传到三级链条传动8，从而带动小臂3摆动，实现了肘关节的驱动。

一级同步带传动和二级同步带传动上设有带张紧轮，链条传动8上设有链条张紧轮。

该机械臂的肘关节，实现了肘关节摆动，结构设计巧妙，布局紧凑，制造方面，安装简单，成本低。

Claims (9)

1.一种机械臂的肘关节，其特征在于包括：

大臂（1），用于实现肘关节动作的支撑臂； 所述的大臂（1）内部设置有安装座（2）；

小臂（3），与大臂（1）连接实现肘关节动作的执行部件；

驱动组件（4），设置在安装座（2）内部用于实现肘关节动作的驱动部件；

传动组件（5），设置在安装座（2）内部将驱动组件（4）的驱动力传递给小臂（3）的传递部件；所述的传动组件（5）包括依次传动连接的直角型行星减速器（6）、带传动（7）和链条传动（8）；所述的链条传动（8）与小臂（3）连接并带动小臂（3）动作实现肘关节的驱动。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：所述的驱动组件（4）为带编码器和抱闸的电机。

3.根据权利要求1所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：所述的直角型行星减速器（6）与驱动组件（4）连接，所述的直角型行星减速器（6）上设置有输出轴（9），所述的带传动（7）与输出轴（9）连接。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：所述的带传动（7）包括一级同步带传动（10）和二级同步带传动（11），所述的一级同步带传动（10）与二级同步带传动（11）之间通过传动轴（12）传动连接，并且一级同步带传动（10）与二级同步带传动（11）上分别设有带张紧轮（13）。

5.根据权利要求1所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：所述的链条传动（8）包括链条（14）、小链轮（15）、大链轮（16）、链条传动轴（17）和链条张紧轮（18），所述的小链轮（15）与带传动（7）连接，所述的大链轮（16）设置在链条传动轴（17）上，所述的链条（14）绕设在小链轮（15）和大链轮（16）上，所述的链条张紧轮（18）压设在链条（14）上，所述的小臂（3）设置在链条传动轴（17）上。

6.根据权利要求5所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：所述的链条传动轴（17）通过轴承（24）支撑在安装座上。

7.根据权利要求1至6所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：大臂（1）与小臂（3）连接处设置有360度自动定位结构（19），所述的自由定位结构（19）包括设置在大臂（1）上的自由定位槽（20）和设置在小臂（3）上的自由定位卡件（21）。

8.根据权利要求7所述的一种机械臂的肘关节，其特征在于：所述的自由定位槽（20）内部设置有自润滑环槽（22），所述的自润滑环槽（22）与自由定位槽（20）通过径向润滑孔（23）连通，所述的自润滑环槽（22）内部设置有润滑油脂。

9.一种机械臂的肘关节的动作方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：启动电机，电机带动直角行星减速器动作并通过输出轴将动力输出；

步骤2：直角行星减速器带动与输出轴连接的一级同步带传动动作，一级同步带传动通过传动轴将动力输送到二级同步带传动，二级同步带传动通过传动轴将动力传递到三级链条传动；

步骤3：三级链条传动将动力通过小链轮、链条传递到大链轮，大链轮带动其上的链条传动轴进而带动小臂摆动。