CN108356805A - 一种节能单驱动三自由度机械臂 - Google Patents

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苏志磊
刘洋
张志远
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    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/02—Programme-controlled manipulators characterised by movement of the arms, e.g. cartesian coordinate type
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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Abstract

本发明公开了一种节能单驱动三自由度机械臂，包括驱动底座、大机械臂和小机械臂，驱动电机的输出轴上固定安装第一转轴锥齿轮，第一转轴锥齿轮的两侧各自啮合连接着第二转轴锥齿轮和第三转轴锥齿轮；第一转轴锥齿轮的中心轴上端安装有第一转轴离合片，第一转轴离合片另一端与第一转轴固定连接；第二转轴锥齿轮的中心轴通过转轴皮带传动机构连接第二转轴；第三转轴锥齿轮的中心轴通过第三转轴皮带与第三转轴连接；本发明通过一个驱动电机来驱动三个自由度的转动，使得减轻了设备的重量，节省了设备的占用空间，减小了结构的复杂度；通过气缸做到三个转轴的各自离合，使得可以做到三个轴可以分别运动。

Description

一种节能单驱动三自由度机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂领域，具体涉及一种节能单驱动三自由度机械臂。
背景技术
近年来，随着机器人技术的发展，应用高速、高精度、高负载自重比的机器臂结构受到工业和航空航天领域的关注。由于运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加，使结构发生变形从而使任务执行的精度降低，运动误差增加。目前，机器人的每个机械臂的驱动均采用一个电机来驱动，使得增加了整体设备的结构复杂性、重量。不同的电机在不同的环境下受到的影响是不同的，其控制精度不好把握。为此，提出一种节能单驱动三自由度机械臂。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提供一种节能单驱动三自由度机械臂，可以解决背景技术中提到的问题。
本发明是通过以下技术方案实现：
一种节能单驱动三自由度机械臂，包括驱动底座、大机械臂和小机械臂，所述驱动底座内部安装有驱动电机、第一转轴锥齿轮、第二转轴锥齿轮和第三转轴锥齿轮，所述驱动电机的输出轴上固定安装第一转轴锥齿轮，所述第一转轴锥齿轮的两侧各自啮合连接着第二转轴锥齿轮和第三转轴锥齿轮，所述第二转轴锥齿轮的中间轴和第一转轴通过锥齿轮固定架连接；所述第一转轴锥齿轮的中心轴上端安装有第一转轴离合片，所述第一转轴离合片另一端与第一转轴固定连接，所述第一转轴与大机械臂底部滑动连接；所述第二转轴锥齿轮的中心轴通过转轴皮带传动机构连接第二转轴，所述第二转轴安装在大机械臂上；所述第三转轴锥齿轮的中心轴上安装有第三转轴皮带轮，所述第三转轴皮带轮通过第三转轴皮带与第三转轴连接，所述第三转轴皮带中间部位通过外换向皮带轮和内换向皮带轮进行转向，所述外换向皮带轮和内换向皮带轮固定安装在大机械臂上。
进一步的，所述第一转轴上连接第一转轴离合气缸；所述第二转轴锥齿轮的中心轴连接第二转轴离合气缸；所述第三转轴锥齿轮的中心轴连接第三转轴离合气缸。
进一步的，所述大机械臂通过第三转轴连接小机械臂。
进一步的，所述大机械臂架设在驱动底座上。
与现有的技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过一个驱动电机来驱动三个自由度的转动，使得减轻了设备的重量，节省了设备的占用空间，减小了结构的复杂度；通过气缸做到三个转轴的各自离合，使得可以做到三个轴可以分别运动。
附图说明
图1是本发明所述一种节能单驱动三自由度机械臂主视结构示意图；
图2是本发明所述一种节能单驱动三自由度机械臂左视结构示意图；
图3是本发明所述一种节能单驱动三自由度机械臂的驱动底座内部结构示意图。
图中：1、驱动底座；2、驱动电机；3、锥齿轮固定架；4、第二转轴离合气缸；5、第一转轴离合气缸；6、第二转轴皮带传动机构；7、第二转轴锥齿轮；8、第一转轴；9、第二转轴；10、大机械臂；11、第三转轴皮带；12、第三转轴皮带轮；13、第三转轴锥齿轮；14、第三转轴离合气缸；15、第一转轴离合片；16、第一转轴锥齿轮；17、外换向皮带轮；18、内换向皮带轮；19、第三转轴；20、小机械臂。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
如图1-3所示，一种节能单驱动三自由度机械臂，包括驱动底座1、大机械臂10和小机械臂20，驱动底座1内部安装有驱动电机2、第一转轴锥齿轮16、第二转轴锥齿轮7和第三转轴锥齿轮13，驱动电机2的输出轴上固定安装第一转轴锥齿轮16，驱动电机2可以驱动第一转轴锥齿轮16转动，第一转轴锥齿轮16的两侧各自啮合连接着第二转轴锥齿轮7和第三转轴锥齿轮13，第二转轴锥齿轮7和第三转轴锥齿轮13通过与第一转轴锥齿轮16的啮合，被带动着转动，第二转轴锥齿轮7的中间轴和第一转轴8通过锥齿轮固定架3连接，当第一转轴8转动时带着锥齿轮固定架3和第二转轴锥齿轮7整体以第一转轴锥齿轮16的中心转动；第一转轴锥齿轮16的中心轴上端安装有第一转轴离合片15，第一转轴离合片15另一端与第一转轴8固定连接，第一转轴8与大机械臂10底部滑动连接，第一转轴8上连接第一转轴离合气缸5，通过第一转轴离合气缸5的伸缩可以让第一转轴离合片15做到分离和合并，当分离时第一转轴8停止转动，合并时第一转轴8转动；第二转轴锥齿轮7的中心轴通过转轴皮带传动机构6连接第二转轴9，第二转轴9安装在大机械臂10上，第二转轴锥齿轮7的中心轴连接第二转轴离合气缸4，通过第二转轴离合气缸4可以做到第二转轴锥齿轮7与第一转轴锥齿轮16啮合和分离；第三转轴锥齿轮13的中心轴上安装有第三转轴皮带轮12，第三转轴皮带轮12通过第三转轴皮带11与第三转轴19连接，第三转轴皮带11中间部位通过外换向皮带轮17和内换向皮带轮18进行转向，外换向皮带轮17和内换向皮带轮18固定安装在大机械臂10上，第三转轴锥齿轮13的中心轴连接第三转轴离合气缸14，通过第三转轴离合气缸14可以让第三转轴锥齿轮13和第一转轴锥齿轮16啮合和分离。大机械臂10通过第三转轴19连接小机械臂20。大机械臂10架设在驱动底座1上。
工作原理：开启驱动电机2让第一转轴锥齿轮16转动，驱动第一转轴离合气缸5让第一转轴8的第一转轴离合片15与第一转轴锥齿轮16连接时，可让大机械臂10竖向转动，此时第一转轴8带动锥齿轮固定架3和第二转轴锥齿轮7整体以第一转轴锥齿轮16的中心转动；驱动第二转轴离合气缸4可以做到第二转轴锥齿轮7与第一转轴锥齿轮16啮合和分离，啮合时可以让第二转轴锥齿轮7转动，使得通过第二转轴皮带传动机构6带动第二转轴9转动，进而可以让大机械臂10横向转动；当驱动第三转轴离合气缸14时，可以让第三转轴锥齿轮13和第一转轴锥齿轮16啮合和分离；啮合时，通过第三转轴皮带轮12通过第三转轴皮带11带动第三转轴19旋转，做到小机械臂20相对于大机械臂10转动；为了防止第三转轴皮带11在工作时跟别的零部件有接触，将通过通过外换向皮带轮17和内换向皮带轮18进行转向。通过控制第一转轴离合气缸5、第二转轴离合气缸4和第三转轴离合气缸14的伸缩，可以做到第一转轴8、第二转轴9和第三转轴19的分别运动或联动，使得可以做到机械臂的三自由度运动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种节能单驱动三自由度机械臂，包括驱动底座(1)、大机械臂(10)和小机械臂(20)，其特征在于：所述驱动底座(1)内部安装有驱动电机(2)、第一转轴锥齿轮(16)、第二转轴锥齿轮(7)和第三转轴锥齿轮(13)，所述驱动电机(2)的输出轴上固定安装第一转轴锥齿轮(16)，所述第一转轴锥齿轮(16)的两侧各自啮合连接着第二转轴锥齿轮(7)和第三转轴锥齿轮(13)，所述第二转轴锥齿轮(7)的中间轴和第一转轴(8)通过锥齿轮固定架(3)连接；所述第一转轴锥齿轮(16)的中心轴上端安装有第一转轴离合片(15)，所述第一转轴离合片(15)另一端与第一转轴(8)固定连接，所述第一转轴(8)与大机械臂(10)底部滑动连接；所述第二转轴锥齿轮(7)的中心轴通过转轴皮带传动机构(6)连接第二转轴(9)，所述第二转轴(9)安装在大机械臂(10)上；所述第三转轴锥齿轮(13)的中心轴上安装有第三转轴皮带轮(12)，所述第三转轴皮带轮(12)通过第三转轴皮带(11)与第三转轴(19)连接，所述第三转轴皮带(11)中间部位通过外换向皮带轮(17)和内换向皮带轮(18)进行转向，所述外换向皮带轮(17)和内换向皮带轮(18)固定安装在大机械臂(10)上。
2.根据权利要求1所述的一种节能单驱动三自由度机械臂，其特征在于：所述第一转轴(8)上连接第一转轴离合气缸(5)；所述第二转轴锥齿轮(7)的中心轴连接第二转轴离合气缸(4)；所述第三转轴锥齿轮(13)的中心轴连接第三转轴离合气缸(14)。
3.根据权利要求1所述的一种节能单驱动三自由度机械臂，其特征在于：所述大机械臂(10)通过第三转轴(19)连接小机械臂(20)。
4.根据权利要求1所述的一种节能单驱动三自由度机械臂，其特征在于：所述大机械臂(10)架设在驱动底座(1)上。
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