CN109333525B - 一种可旋转的机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可旋转的机械臂，包括电机减速机、机械臂打开限位开关、限位开关感应块、机械臂闭合限位开关、齿轮箱、机械臂本体、机械臂旋转部件固定单元、旋转推拉杆单元、驱动单元、丝杠及丝杠螺母单元和失电制动器；驱动单元的丝杠螺母连接块与丝杠及丝杠螺母单元连接；旋转推拉杆单元一端与丝杠螺母连接块连接，另一端与机械臂本体连接；机械臂本体通过机械臂旋转销安装在机械臂旋转部件固定单元上；本发明采用失电制动器断电启动制动，防止运动过程中机械臂被震动抖开；通过机械臂打开限位开关和机械臂闭合限位开关，控制单元可自动判断打开和闭合状态。本发明机械臂锁定结构强度高，结构简单工作可靠，增大机械臂适用场景。

Description

一种可旋转的机械臂
技术领域
本发明属于机械臂领域，尤其涉及一种轮式机器人所用的可旋转的机械臂。
背景技术
随着社会高速发展，汽车越来越普及，但随之而来的停车问题已成为各大、中城市的难题。为了解决现有存量停车场以及新型停车场停车难，效率低的问题，智能停车机器人应用越来越普遍。目前存取车智能机器人主要有带载车板的，梳齿的，机械臂夹取的几种形式。现有技术中，载车板式机器人要一直顶着载车板，在空间使用率和运输效率上是最低的。梳齿式机器人需要建造特殊的停车平台，将车抬起，再进行举升托运，由此造成空间利用率不太经济。机械臂夹取式无需建造特殊停车平台，直接进行车辆搬运，机器人可直接进入车辆底部进行取停。根据停车场智能调度系统的指令，进行自动导引。在运行过程中，机器人可以自由进行前进，后退，横移，旋转等多方向的灵活运动。因此既节省了行走空间，又缩小了停车位的占地面积。由于机械臂夹取式的机器人优点最为突出，所以相关机械臂单元的开发也尤为的重要。
发明内容
为了使机械臂夹取式的机器人得到更好的使用，本发明提供了一种可旋转的机械臂。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种可旋转的机械臂，其特征在于，包括电机减速机、机械臂打开限位开关、限位开关感应块、机械臂闭合限位开关、齿轮箱、机械臂本体、机械臂旋转部件固定单元、旋转推拉杆单元、驱动单元、丝杠及丝杠螺母单元和失电制动器；
所述机械臂打开限位开关、机械臂闭合限位开关、齿轮箱、机械臂旋转部件固定单元和失电制动器均固定在机架上；
所述电机减速机连接齿轮箱的输入端；所述丝杠及丝杠螺母单元一端连接齿轮箱的输出端，另一端连接失电制动器；
所述驱动单元包括丝杠螺母连接块，所述丝杠螺母连接块与丝杠及丝杠螺母单元连接；
所述旋转推拉杆单元一端与丝杠螺母连接块连接，另一端与机械臂本体连接；
所述机械臂本体通过机械臂旋转销安装在机械臂旋转部件固定单元上，能够以械臂旋转销为中心旋转；
所述限位开关感应块固定在丝杠螺母连接块上，机械臂本体完全打开时，限位开关感应块位置与机械臂打开限位开关位置相对应，用于触发机械臂打开限位开关，机械臂本体完全闭合时，限位开关感应块位置与机械臂闭合限位开关位置相对应，用于触发机械臂闭合限位开关。
进一步地，所述机械臂本体包括机械臂本体安装下板、旋转销紧固螺栓、机械臂本体安装上板和机械臂旋转销；所述机械臂旋转部件固定单元包括机械臂旋转销固定座、旋转部件下部支撑固定轴承和旋转部件上部支撑固定轴承；所述旋转部件下部支撑固定轴承和旋转部件上部支撑固定轴承内嵌装入机械臂旋转销固定座中，所述机械臂旋转销穿过机械臂本体安装上板、机械臂旋转销固定座和机械臂本体安装下板，将机械臂本体安装在机械臂旋转部件固定单元上，所述机械臂旋转销底部通过旋转销紧固螺栓紧固。
进一步地，所述旋转推拉杆单元包括上部旋转推拉杆和下部旋转推拉杆；所述上部旋转推拉杆通过上部固定卡簧安装在丝杠螺母连接块上，所述下部旋转推拉杆通过下部固定卡簧安装在丝杠螺母连接块上，所述上部旋转推拉杆和下部旋转推拉杆分别与机械臂本体卡接。
进一步地，该机械臂还包括控制单元，所述机械臂打开限位开关和机械臂闭合限位开关均与控制单元连接，通过控制单元判断打开和闭合操作。
进一步地，所述机架包括两块竖向对称布置的支撑板，支撑板的内侧布置导轨，所述丝杠螺母连接块和限位开关感应块能够沿导轨滑动。
在机械臂使用过程中有两个状态：从闭合到打开、从打开到闭合；
从闭合到打开状态：失电制动器通电，制动释放；电机减速机输出动力传给齿轮箱；齿轮箱通过齿轮传动带动丝杠及丝杠螺母单元运转；由于失电制动器已通电打开，丝杠及丝杠螺母单元可带动驱动单元运动；驱动单元中的丝杠螺母连接块拉动旋转推拉杆单元，从而带动机械臂本体围绕机械臂旋转部件固定单元中的机械臂旋转销转动；当机械臂本体打开到位的同时限位开关感应块随丝杠螺母连接块运动到机械臂打开限位开关的位置，控制单元接收到此开关信号，判断已完成此打开操作；
从打开到闭合状态：失电制动器通电，制动释放；电机减速机输出动力传给齿轮箱；齿轮箱通过齿轮传动带动丝杠及丝杠螺母单元运转；由于失电制动器已通电打开，丝杠及丝杠螺母单元可带动驱动单元运动；驱动单元中的丝杠螺母连接块推动旋转推拉杆单元，从而带动机械臂本体围绕机械臂旋转部件固定单元中的机械臂旋转销转动；当机械臂本体关闭到位的同时限位开关感应块随丝杠螺母连接块运动到机械臂闭合限位开关的位置，控制单元接收到此开关信号，判断已完成此闭合操作；失电制动器断电，制动启动，防止运动过程中机械臂被震动抖开。
本发明的有益效果是：本发明提供了一种可旋转的新型机械臂，采用失电制动器断电启动制动，防止运动过程中机械臂被震动抖开；通过机械臂打开限位开关和机械臂闭合限位开关，控制单元可自动判断打开和闭合状态。本发明机械臂锁定结构强度高，结构简单工作可靠，增大机械臂适用场景。
附图说明
图1为本发明可旋转的机械臂俯视图(机械臂打开状态)；
图2为本发明可旋转的机械臂俯视图(机械臂打开状态透视图)；
图3为局部断面图A-A；
图4为局部断面图B-B；
图5为本发明可旋转的机械臂俯视图(机械臂闭合状态)；
图中，电机减速机1、机械臂打开限位开关2、限位开关感应块3、机械臂闭合限位开关4、齿轮箱5、机械臂本体6、机械臂本体安装下板61、旋转销紧固螺栓62、机械臂本体安装上板63、机械臂旋转销64、机械臂旋转部件固定单元7、机械臂旋转销固定座71、旋转部件下部支撑固定轴承72、旋转部件上部支撑固定轴承73、旋转推拉杆单元8、上部旋转推拉杆81、下部旋转推拉杆82、驱动单元9、丝杠螺母连接块91、上部固定卡簧92、下部固定卡簧93、丝杠及丝杠螺母单元10、失电制动器11。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明提供的一种可旋转的新型机械臂，包括电机减速机1、机械臂打开限位开关2、限位开关感应块3、机械臂闭合限位开关4、齿轮箱5、机械臂本体6、机械臂旋转部件固定单元7、旋转推拉杆单元8、驱动单元9、丝杠及丝杠螺母单元10和失电制动器11，见图2。
所述机械臂本体6包括机械臂本体安装下板61、旋转销紧固螺栓62、机械臂本体安装上板63和机械臂旋转销64，见图3。
所述机械臂旋转部件固定单元7包括机械臂旋转销固定座71、旋转部件下部支撑固定轴承72和旋转部件上部支撑固定轴承73，见图3。
所述旋转推拉杆单元8包括上部旋转推拉杆81和下部旋转推拉杆82，见图4。
所述驱动单元9包括丝杠螺母连接块91、上部固定卡簧92和下部固定卡簧93，见图4。
本发明机械臂的装配顺序如下：
步骤一：电机减速机1接入齿轮箱5的输入端，通过电机减速机1输出轴上的键与齿轮箱5中的齿轮连接，并且通过螺栓将电机减速机1固定在齿轮箱5上(见图2)；
步骤二：丝杠及丝杠螺母单元10一端接入齿轮箱5的输出端，通过丝杠端部上的键与齿轮箱5中的齿轮连接(见图2)；电机减速机1通过齿轮箱5将动力传递给丝杠螺母单元10；
步骤三：丝杠及丝杠螺母单元10另一端与失电制动器11连接，从而在机械臂本体6关闭时，失电制动器11断电，制动启动，锁死丝杠，防止运动过程中机械臂被震动抖开；失电制动器11固定在机器人机架上(见图2)；
步骤四：齿轮箱5通过螺栓固定在机器人机架上(见图2)；
步骤五：机械臂打开限位开关2与机械臂闭合限位开关4通过螺栓固定在机器人机架上，位置为机械臂开启和关闭的终点位置(见图2)。
步骤六：丝杠螺母连接块91通过螺栓与丝杠及丝杠螺母单元10连接(见图2)；
步骤七：限位开关感应块3固定在丝杠螺母连接块91上(见图2)，用于在开闭两终止点位置触发机械臂打开限位开关2和机械臂闭合限位开关4；
步骤八：上部旋转推拉杆81与下部旋转推拉杆82分别通过上部固定卡簧92和下部固定卡簧93固定在丝杠螺母连接块91上(见图4)；
步骤九：旋转部件下部支撑固定轴承72和旋转部件上部支撑固定轴承73内嵌装入机械臂旋转销固定座71中(见图3)；
步骤十：机械臂本体安装下板61与机械臂本体安装上板63通过机械臂旋转销64固定在机械臂旋转部件固定单元7上，机械臂旋转销64底部通过旋转销紧固螺栓62紧固，从而使得机械臂本体6能够以械臂旋转销64为中心旋转运动；机械臂旋转部件固定单元7固定在机架上，从而提供机械臂空间六自由度上的固定(见图3)；
步骤十一：同步步骤十的安装过程中同时将上部旋转推拉杆81和机械臂本体安装上板63卡接，将下部旋转推拉杆82和机械臂本体安装下板61卡接，从而通过旋转推拉杆单元8完成机械臂本体6以机械臂旋转销64为中心的旋转运动。
本发明机械臂的具体实施方法如下：
在机械臂使用过程中有两个状态：从闭合到打开、从打开到闭合；
1：见图1至图4(闭合到打开)
状态特征：失电制动器11通电，制动释放；电机减速机1输出动力传给齿轮箱5；齿轮箱5通过齿轮传动带动丝杠及丝杠螺母单元10运转；由于失电制动器11已通电打开，丝杠及丝杠螺母单元10可带动驱动单元9运动；驱动单元9中的丝杠螺母连接块91拉动上部旋转推拉杆81和下部旋转推拉杆82，从而带动机械臂本体6围绕机械臂旋转部件固定单元7中的机械臂旋转销64转动；当机械臂本体6打开到位的同时限位开关感应块3随丝杠螺母连接块91运动到机械臂打开限位开关2的位置，控制单元接收到此开关信号，判断已完成此打开操作。
2：见图5(打开到闭合)
状态特征：失电制动器11通电，制动释放；电机减速机1输出动力传给齿轮箱5；齿轮箱5通过齿轮传动带动丝杠及丝杠螺母单元10运转；由于失电制动器11已通电打开，丝杠及丝杠螺母单元10可带动驱动单元9运动；驱动单元9中的丝杠螺母连接块91推动上部旋转推拉杆81和下部旋转推拉杆82，从而带动机械臂本体6围绕机械臂旋转部件固定单元7中的机械臂旋转销64转动；当机械臂本体6关闭到位的同时限位开关感应块3随丝杠螺母连接块91运动到机械臂闭合限位开关4的位置，控制单元接收到此开关信号，判断已完成此闭合操作；失电制动器11断电，制动启动，防止运动过程中机械臂被震动抖开。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种可旋转的机械臂，其特征在于，包括电机减速机(1)、机械臂打开限位开关(2)、限位开关感应块(3)、机械臂闭合限位开关(4)、齿轮箱(5)、机械臂本体(6)、机械臂旋转部件固定单元(7)、旋转推拉杆单元(8)、驱动单元(9)、丝杠及丝杠螺母单元(10)和失电制动器(11)；
所述机械臂打开限位开关(2)、机械臂闭合限位开关(4)、齿轮箱(5)、机械臂旋转部件固定单元(7)和失电制动器(11)均固定在机架上；
所述电机减速机(1)连接齿轮箱(5)的输入端；所述丝杠及丝杠螺母单元(10)一端连接齿轮箱(5)的输出端，另一端连接失电制动器(11)；
所述驱动单元(9)包括丝杠螺母连接块(91)，所述丝杠螺母连接块(91)与丝杠及丝杠螺母单元(10)连接；
所述旋转推拉杆单元(8)一端与丝杠螺母连接块(91)连接，另一端与机械臂本体(6)连接；
所述机械臂本体(6)通过机械臂旋转销(64)安装在机械臂旋转部件固定单元(7)上，能够以械臂旋转销(64)为中心旋转；
所述限位开关感应块(3)固定在丝杠螺母连接块(91)上，机械臂本体(6)完全打开时，限位开关感应块(3)位置与机械臂打开限位开关(2)位置相对应，用于触发机械臂打开限位开关(2)，机械臂本体(6)完全闭合时，限位开关感应块(3)位置与机械臂闭合限位开关(4)位置相对应，用于触发机械臂闭合限位开关(4)。
2.根据权利要求1所述的一种可旋转的机械臂，其特征在于，所述机械臂本体(6)包括机械臂本体安装下板(61)、旋转销紧固螺栓(62)、机械臂本体安装上板(63)和机械臂旋转销(64)；所述机械臂旋转部件固定单元(7)包括机械臂旋转销固定座(71)、旋转部件下部支撑固定轴承(72)和旋转部件上部支撑固定轴承(73)；所述旋转部件下部支撑固定轴承(72)和旋转部件上部支撑固定轴承(73)内嵌装入机械臂旋转销固定座(71)中，所述机械臂旋转销(64)穿过机械臂本体安装上板(63)、机械臂旋转销固定座(71)和机械臂本体安装下板(61)，将机械臂本体(6)安装在机械臂旋转部件固定单元(7)上，所述机械臂旋转销(64)底部通过旋转销紧固螺栓(62)紧固。
3.根据权利要求1所述的一种可旋转的机械臂，其特征在于，所述旋转推拉杆单元(8)包括上部旋转推拉杆(81)和下部旋转推拉杆(82)；所述上部旋转推拉杆(81)通过上部固定卡簧(92)安装在丝杠螺母连接块(91)上，所述下部旋转推拉杆(82)通过下部固定卡簧(93)安装在丝杠螺母连接块(91)上，所述上部旋转推拉杆(81)和下部旋转推拉杆(82)分别与机械臂本体(6)卡接。
4.根据权利要求1所述的一种可旋转的机械臂，其特征在于，该机械臂还包括控制单元，所述机械臂打开限位开关(2)和机械臂闭合限位开关(4)均与控制单元连接，通过控制单元判断打开和闭合操作。
5.根据权利要求1所述的一种可旋转的机械臂，其特征在于，所述机架包括两块竖向对称布置的支撑板，支撑板的内侧布置导轨，所述丝杠螺母连接块(91)和限位开关感应块(3)能够沿导轨滑动。
6.一种权利要求1-5任一项所述机械臂的实施方法，其特征在于，机械臂具有两个状态：从闭合到打开、从打开到闭合；
从闭合到打开状态：失电制动器(11)通电，制动释放；电机减速机(1)输出动力传给齿轮箱(5)；齿轮箱(5)通过齿轮传动带动丝杠及丝杠螺母单元(10)运转；由于失电制动器(11)已通电打开，丝杠及丝杠螺母单元(10)可带动驱动单元(9)运动；驱动单元(9)中的丝杠螺母连接块(91)拉动旋转推拉杆单元(8)，从而带动机械臂本体(6)围绕机械臂旋转部件固定单元(7)中的机械臂旋转销(64)转动；当机械臂本体(6)打开到位的同时限位开关感应块(3)随丝杠螺母连接块(91)运动到机械臂打开限位开关(2)的位置，控制单元接收到此开关信号，判断已完成此打开操作；
从打开到闭合状态：失电制动器(11)通电，制动释放；电机减速机(1)输出动力传给齿轮箱(5)；齿轮箱(5)通过齿轮传动带动丝杠及丝杠螺母单元(10)运转；由于失电制动器(11)已通电打开，丝杠及丝杠螺母单元(10)可带动驱动单元(9)运动；驱动单元(9)中的丝杠螺母连接块(91)推动旋转推拉杆单元(8)，从而带动机械臂本体(6)围绕机械臂旋转部件固定单元(7)中的机械臂旋转销(64)转动；当机械臂本体(6)关闭到位的同时限位开关感应块(3)随丝杠螺母连接块(91)运动到机械臂闭合限位开关(4)的位置，控制单元接收到此开关信号，判断已完成此闭合操作；失电制动器(11)断电，制动启动，防止运动过程中机械臂被震动抖开。
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