CN109571433A - 一种4自由度运动的机械臂 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了一种4自由度运动的机械臂。它包括底座、机械大臂、机械小臂、机械夹爪和驱动控制系统。底座主要将机械臂固定在设备上并具有转动自由度；机械大臂主体采用电动推杆式机械臂，配置电动推杆、气弹簧和俯仰驱动电机，气弹簧提供弹力，辅助电动推杆伸缩，完成大臂的抬起、放下、伸长和缩短等动作，俯仰驱动电机驱动机械小臂和机械夹爪完成俯仰运动；机械小臂末端安装有机械夹爪，通过旋转驱动电机带动机械夹爪沿机械大臂的轴线方向做旋转运动；机械夹爪通过电动推杆驱动夹爪的张开和闭合，进而完成机械臂抓取物体的功能。本发明设计具有转动灵活、爪取物体复杂、结构简单和作业适用范围广等特点。

Description

一种4自由度运动的机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂制造技术领域，具体为一种4自由度运动的机械臂。
技术背景
机械臂是能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，而现有的机械臂结构复杂，抓取物体形状单一，为此我们提出一种4自由度运动的机械臂。
发明内容
本发明提供一种4自由度运动的机械臂，以解决上述背景中提出的机械臂结构复杂，抓取物体形状单一的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种4自由度运动的机械臂，包括底座、机械大臂、机械小臂、机械夹爪和驱动控制系统，所述底座具有可拆卸性的安装在设备上，所述底座通过升降电推杆和连接销与大臂外壳相连，所述大臂外壳通过气压弹簧与底座相连，所述大臂外壳端部安装有定位块，所述大臂外壳内腔固定有伸缩电推杆，所述伸缩电推杆的另一端与大臂方管通过方管销固连在一起，所述大臂方管与定位块之间安装有滚针直排轴承，所述定位块一端安装有导向杆，所述大臂方管一端安装有俯仰外壳，所述大臂方管另一端安装有方管活动座，所述方管活动座与导向杆之间安装有直线轴承，所述俯仰外壳内腔安装有俯仰驱动电机，所述俯仰驱动电机输出的转轴一端安装有相机壳，另一端安装有机械小臂，所述机械小臂内腔安装有驱动电机，所述驱动电机带动夹爪沿机械大臂的轴线方向做旋转运动。
优选的，底座分别与气压弹簧、升降电推杆和机械大臂外壳(13)铰接，机械大臂外壳分别与气压弹簧和升降电推杆铰接，升降电推杆为机械大臂的“抬起”和“放下”提供动力，气压弹簧为机械大臂的运动提供一定的缓冲力，保证机械大臂平稳运动。
优选的，伸缩电推杆固定在大臂外壳的内腔中，推杆接头与大臂方管通过方管销固连在一起，所述大臂方管端部安装有俯仰外壳，伸缩电推杆为俯仰外壳的“伸长”和“缩短”提供动力，从而带动夹爪的“伸长”和“缩短”以夹取物体。
优选的，大臂方管一端连接方管活动座，方管活动座与导向杆之间装有直线轴承，导向杆和直线轴承为大臂方管的“伸长”和“缩短”提供了导向作用。
优选的，大臂方管与定位块之间装有滚针直排轴承，使大臂方管运动过程，既可以为大臂方管的“伸长”和“缩短”提供导向功能，又可以保证大臂方管运动平稳性。
优选的，俯仰外壳内腔安装有驱动电机，驱动电机输出的转轴一端安装有机械小臂，另一端安装有相机壳，相机壳内部安装有照明光源和相机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计具有具有抓取物体范围广、结构简单和性能可靠的特点。
附图说明
图1是发明结构示意图；
图2是发明底座和机械大臂示意图；
图3是发明机械大臂伸缩驱动结构示意图；
图中1底座、2机械大臂、3、机械小臂、4机械夹爪、11气压弹簧、12升降电推杆、13大臂外壳、14连接销、15伸缩电推杆、16俯仰外壳、17俯仰驱动电机、18转轴、19相机壳、20大臂方管、21定位块、22方管销、23滚针直排轴承、24导向杆、25方管活动座、26直线轴承。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做进一步的说明，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
如图1-3，本发明提供了一种4自由度运动的机械臂，主要包括底座、机械大臂、机械小臂、机械夹爪和驱动控制系统。其特征在于：底座(1)具有可拆卸性的安装在设备上，所述底座通过升降电推杆(12)和连接销(14)与大臂外壳(13)相连，所述大臂外壳通过气压弹簧(11)与底座相连，所述大臂外壳端部安装有定位块(21)，所述大臂外壳内腔固定有伸缩电推杆(15)，所述伸缩电推杆的另一端与大臂方管(20)通过方管销(22)固连在一起，所述大臂方管与定位块之间安装有滚针直排轴承(23)，所述定位块一端安装有导向杆(24)，所述大臂方管一端安装有俯仰外壳(16)，所述大臂方管另一端安装有方管活动座(25)，所述方管活动座与导向杆之间安装有直线轴承(26)，所述俯仰外壳内腔安装有俯仰驱动电机(17)，所述俯仰驱动电机输出的转轴(18)一端安装有相机壳(19)，另一端安装有机械小臂(3)，所述机械小臂内腔安装有驱动电机，所述驱动电机带动夹爪(4)沿机械大臂的轴线方向做旋转运动。
其中，底座(1)分别与气压弹簧(11)、升降电推杆(12)和机械大臂外壳(13)铰接，机械大臂外壳(13)分别与气压弹簧(11)和升降电推杆铰接，升降电推杆(12)为机械大臂(2)的“抬起”和“放下”提供动力，气压弹簧(11)为机械大臂(2)的运动提供一定的缓冲力，保证机械大臂(2)平稳运动。伸缩电推杆(15)固定在大臂外壳(13)的内腔中，推杆接头与大臂方管(20)通过方管销(22)固连在一起，所述大臂方管(20)端部安装有俯仰外壳(16)，伸缩电推杆(15)为大臂方管(20)的伸缩运动提供动力，并带动机械小臂(3)和夹爪(4)做伸缩运动。俯仰外壳(16)内腔安装有俯仰驱动电机(17)，驱动电机输出的转轴(18)一端安装有机械小臂(3)，另一端安装有相机壳(19)，相机壳内部安装有照明光源和相机。驱动电机带动夹爪(4)沿机械大臂的轴线方向做旋转运动。
工作原理：本发明在使用时，底座(1)具有可拆卸性的安装在设备上，底座(1)分别与气压弹簧(11)、升降电推杆(12)和机械大臂外壳(13)铰接，机械大臂外壳(13)分别与气压弹簧(11)和升降电推杆铰接，升降电推杆(12)为机械大臂(2)的“抬起”和“放下”提供动力，气压弹簧(11)为机械大臂(2)的运动提供一定的缓冲力，保证机械大臂(2)平稳运动。伸缩电推杆(15)固定在大臂外壳(13)的内腔中，推杆接头与大臂方管(20)通过方管销(22)固连在一起，大臂方管(20)端部安装有俯仰外壳(16)，伸缩电推杆(15)为机械小臂(3)和机械夹爪(4)的“伸长”和“缩短”提供动力，从而带动夹爪的“伸长”和“缩短”以夹取物体。俯仰外壳(16)内腔安装有俯仰驱动电机(17)，俯仰驱动电机输出的转轴(18)一端安装有机械小臂(3)，另一端安装有相机壳(19)，相机壳内部安装有照明光源和相机，驱动电机带动夹爪(4)沿机械大臂的轴线方向做旋转运动。机械小臂(3)中装有旋转驱动电机，为夹爪(4)沿机械大臂轴线方向的旋转运动提供动力。夹爪(4)中装有电推杆，为夹爪(4)夹取物体提供动力。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、局部改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种4自由度运动的机械臂，它包括底座、机械大臂、机械小臂、机械夹爪和驱动控制系统。其特征在于：底座(1)具有可拆卸性的安装在设备上，所述底座通过升降电推杆(12)和连接销(14)与大臂外壳(13)相连，所述大臂外壳通过气压弹簧(11)与底座相连，所述大臂外壳一端安装有定位块(21)，所述大臂外壳内腔安装有伸缩电推杆(15)，所述伸缩电推杆的另一端与大臂方管(20)通过方管销(22)固连在一起，所述大臂方管与定位块之间安装有滚针直排轴承(23)，所述定位块一端安装有导向杆(24)，所述大臂方管一端安装有俯仰外壳(16)，所述大臂方管另一端安装有方管活动座(25)，所述方管活动座与导向杆之间安装有直线轴承(26)，所述俯仰外壳内腔安装有俯仰驱动电机(17)，所述驱动电机输出的转轴(18)一端安装有相机壳(19)，另一端安装有机械小臂(3)，所述机械小臂内腔安装有驱动电机，所述驱动电机带动机械夹爪(4)沿机械大臂的轴线方向做旋转运动，所述机械夹爪由电推杆驱动夹取物体。
2.根据权利要求1所述的一种4自由度运动的机械臂，其特征在于底座(1)分别与气压弹簧(11)、升降电推杆(12)和机械大臂外壳(13)铰接，机械大臂外壳(13)分别与气压弹簧(11)和升降电推杆(12)铰接。
3.根据权利要求1所述的一种4自由度运动的机械臂，其特征在于伸缩电推杆(15)固定在大臂外壳(13)的内腔中，推杆接头与大臂方管(20)通过方管销(22)固连在一起，所述大臂方管(20)一端安装有俯仰外壳(16)。
4.根据权利要求1所述的一种4自由度运动的机械臂，其特征在于大臂方管(20)一端连接方管活动座(25)，所述方管活动座与导向杆(24)之间装有直线轴承(26)。
5.根据权利要求1所述的一种4自由度运动的机械臂，其特征在于大臂方管(20)与定位块(21)之间装有滚针直排轴承(23)，既可以为的大臂方管(20)“伸长”和“缩短”提供导向功能，又可以保证大臂方管(20)运动平稳性。
6.根据权利要求1所述的一种4自由度运动的机械臂，其特征在于俯仰外壳(16)内腔安装有俯仰驱动电机(17)，俯仰驱动电机输出的转轴(18)一端安装有机械小臂(3)，另一端安装有相机壳(19)，相机壳内部安装有照明光源和相机。
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