CN110394799A - 一种可重构多构态可展数控机械手机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可重构多构态可展数控机械手机构，该机械手机构的主连杆通过第九销轴与底座相连，第一圆弧挡板和第二圆弧挡板焊接在主连杆上，主连杆左右两侧分别铣有长滑槽和短滑槽，第一转动副单元内侧开有第一圆弧滑槽，第一圆弧滑块安装在第一圆弧滑槽内，并可沿第一圆弧滑槽转动，第三转动副单元内侧开有第二圆弧滑槽，第二圆弧滑块安装在第二圆弧滑槽内，并可沿第二圆弧滑槽转动，第一转动副单元和第三转动副单元焊接在主连杆上。该数控机械手机不仅具有较强的可伸缩性，且能够根据工作的需要自行构态重组，同时满足高灵活性和高承载力的需求。
Description
技术领域
本发明涉及数控机械技术领域，特别是涉及一种可重构多构态可展数控机 械手机构。
背景技术
近年来，大大小小的工厂为了提高自己的生产力，都引进了机械 手，向自能制造迈进，机械手的运动精度、工作空间和承载力是影响 机械手价格的主要因素，不同承载力和工作空间的机械手的价格相差 甚远，当前工厂里一般都采用六自由度串联机械手，该机械手运动灵 活，精度高，但是也有明显的缺陷，就是承载能力和工作空间不足， 因此，为了解决现有串联机械手承载能力低和工作空间不足等问题， 有必要设计一种可重构多构态可展数控机械手机构，以满足现代机械 手的需求。
目前尚未见有一种具有多种构态、可展性强且承载力大的机械手机构的创 新发明设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种可重构多构态可展数控机械手机构，以解决上述 现有技术存在的问题，它具有构态重组的能力，既能灵活的运动，又具有较强 的承载力和可展性。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种可重构多构态 可展数控机械手机构，包括主连杆、底座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、 第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆，所述主连杆通过第九销轴与所述 底座相连，所述主连杆左右两侧分别铣有长滑槽和短滑槽；
第一转动副单元和第三转动副单元焊接在所述主连杆上，所述第一转动副 单元内侧开有第一圆弧滑槽，第一圆弧滑块安装在所述第一圆弧滑槽内，并可 沿所述第一圆弧滑槽转动；所述第三转动副单元内侧开有第二圆弧滑槽，第二 圆弧滑块安装在所述第二圆弧滑槽内，并可沿所述第二圆弧滑槽转动；所述第 五连杆安装在所述主连杆的所述长滑槽中，并可沿所述长滑槽移动，所述第二 转动副单元焊接在所述第五连杆上，第一插销焊接在所述第二转动副单元上， 所述第七连杆通过第五销轴与所述第五连杆相连；
所述第二连杆安装在所述主连杆的所述短滑槽内，并可沿所述短滑槽移 动，挡块焊接于所述第二连杆的一端，第四转动副单元焊接于所述第二连杆的 另一端，第二插销焊接于所述第四转动副单元上，连接块焊接于第四转动副单 元上，滑动杆一端焊接于所述连接块上，另一端通过第二销轴与所述挡块相连， 滑块安装在滑动杆上，并可沿所述滑动杆移动，所述第四连杆通过第八销轴与 所述连接块相连，并可绕第八销轴转动，所述第六连杆通过第七销轴与所述连 接块相连，并可绕第七销轴转动，所述第三连杆一端通过第四销轴与所述第四 连杆相连，另一端通过第三销轴与滑块相连，所述第一连杆一端通过第六销轴 与第六连杆相连，另一端通过第一销轴与滑块相连。
进一步地，所述主连杆上焊接有第一圆弧挡板和第二圆弧挡板，所述第二 圆弧挡板位于所述主连杆上的顶部连接端。
进一步地，所述第三转动副单元焊接于所述主连杆上，且所述第三转动副 单元的圆心高出所述主连杆断面1/8半径的距离。
进一步地，所述第二转动副单元上焊接有第一插销，所述第一插销带动所 述第一圆弧滑块转动且两者形成转动副。
进一步地，所述第四转动副单元上焊接有第二插销，所述第二插销带动所 述第二圆弧滑块转动且两者形成转动副。
进一步地，所述第二连杆的端部焊接有所述挡块，所述挡块用于使所述滑 块的运动受限。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、该数控机械手机构可将移动副转换成转动副，具有机构重组的能力， 既可获得较高的运动灵活性，又可具有较高的承载力。
2、该数控机械手机构具有较强的可展性，可在平面状态和空间状态中转 换。
3、该数控机械手机构结构简单，且工作空间大。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施 例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是 本发明的一些实施例，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是本发明所述的数控机械手机构第四构态的主视图。
图2是本发明所述的数控机械手机构第五构态的结构示意图。
图3是本发明所述的数控机械手机构主连杆上左侧面各零件的装配示意 图。
图4是本发明所述的数控机械手机构主连杆上右侧面各零件的装配示意 图。
图5是本发明所述的数控机械手机构第二连杆上各零件展开状态下的装 配示意图。
图6是本发明所述的数控机械手机构第二连杆上各零件闭合状态下的装 配示意图。
图7是本发明所述的数控机械手机构第五连杆上各零件的装配示意图。
图8是本发明所述的数控机械手机构第二圆弧滑块的示意图。
图9是本发明所述的数控机械手机构第一圆弧滑块的示意图。
图10是本发明所述的数控机械手机构在初始构态下的结构示意图。
图11是本发明所述的数控机械手机构在第二构态下的结构示意图。
图12是本发明所述的数控机械手机构在第三构态下的结构示意图。
图13是本发明所述的数控机械手机构在第四构态下的结构示意图。
图中标记为：1.第一连杆；2.第二连杆；3.第一销轴；4.第二销轴；5.滑块； 6.第三销轴；7.第三连杆；8.第四连杆；9.第四销轴；10.第五连杆；11.第五销 轴；12.底座；13.第六销轴；14.第六连杆；15.第七销轴；16.第八销轴；17.第 二圆弧滑块；18.主连杆；19.第一圆弧挡板；20.第九销轴；21.第一转动副单 元；22.第一圆弧滑块；23.第三转动副单元；24.第二圆弧滑槽；25.短滑槽；26. 第一圆弧滑槽；27.长滑槽；28.第二圆弧挡板；29.滑动杆；30.第二插销；31. 连接块；32.第四转动副单元；33.第一插销；34.第二转动副单元；35.第二插 孔；36.第一插孔；37.第七连杆；38.挡块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种可重构多构态可展数控机械手机构，以解决上述 现有技术存在的问题，它具有构态重组的能力，既能灵活的运动，又具有较强 的承载力和可展性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
请参考图1-13，其中，图1是本发明所述的数控机械手机构第四构态的主 视图；图2是本发明所述的数控机械手机构第五构态的结构示意图；图3是本 发明所述的数控机械手机构主连杆上左侧面各零件的装配示意图；图4是本发 明所述的数控机械手机构主连杆上右侧面各零件的装配示意图；图5是本发明 所述的数控机械手机构第二连杆上各零件展开状态下的装配示意图；图6是本 发明所述的数控机械手机构第二连杆上各零件闭合状态下的装配示意图；图7 是本发明所述的数控机械手机构第五连杆上各零件的装配示意图；图8是本发 明所述的数控机械手机构第二圆弧滑块的示意图；图9是本发明所述的数控机械手机构第一圆弧滑块的示意图；图10是本发明所述的数控机械手机构在初 始构态下的结构示意图；图11是本发明所述的数控机械手机构在第二构态下 的结构示意图；图12是本发明所述的数控机械手机构在第三构态下的结构示 意图；图13是本发明所述的数控机械手机构在第四构态下的结构示意图。
如图1-13所示，本发明提供一种可重构多构态可展数控机械手机构，具 体结构和连接关系为：
主连杆18通过第九销轴20与底座12相连，第一圆弧挡板19和第二圆弧 挡板28焊接在主连杆18上，主连杆18左右两侧分别铣有长滑槽27和短滑槽 25，第一转动副单元21内侧开有第一圆弧滑槽26，第一圆弧滑块22安装在 第一圆弧滑槽26内，并可沿第一圆弧滑槽26转动，第三转动副单元23内侧 开有第二圆弧滑槽24，第二圆弧滑块17安装在第二圆弧滑槽24内，并可沿 第二圆弧滑槽24转动，第一转动副单元21和第三转动副单元23焊接在主连杆18上，第二转动副单元34焊接在第五连杆10上，第一插销33焊接在第二 转动副单元34上，第五连杆10安装在主连杆18的长滑槽27中，并可沿长滑 槽27移动，第七连杆37通过第五销轴11与第五连杆10相连，挡块38焊接 于第二连杆2的一端，第四转动副单元32焊接于第二连杆2的另一端，第二 插销30焊接于第四转动副单元32上，连接块31焊接于第四转动副单元32 上，滑动杆29一端焊接于连接块31上，另一端通过第二销轴4与挡块38相 连，滑块5安装在滑动杆29上，并可沿滑动杆29移动，第四连杆8通过第八 销轴16与连接块31相连，并可绕第八销轴16转动，第六连杆14通过第七销 轴15与连接块31相连，并可绕第七销轴15转动，第三连杆7一端通过第四 销轴9与第四连杆8相连，另一端通过第三销轴6与滑块5相连，第一连杆1 一端通过第六销轴13与第六连杆14相连，另一端通过第一销轴3与滑块5相连，第二连杆2安装在主连杆18的短滑槽25内，并可沿短滑槽25移动。
本发明的工作原理是：
当机构处于初始状态时，第五连杆10可沿着主连杆18上的长滑槽27移 动，可实现第五连杆10的伸缩，第二连杆2可沿着主连杆18上的短滑槽25 移动，可实现第二连杆2的伸缩，主连杆18可绕第九销轴20转动，此时，若 将第五连杆10移动至长滑槽27最里端，第二连杆2移动至短滑槽25最里端， 主连杆18转动至与底座12平行，则机构就可成为如图9所示的平面构态，该 构态下机构所占空间最小；当第五连杆10沿着长滑槽27移动至长滑槽27的顶端时，焊接在第五连杆10上的第二转动副单元34进入第一转动副单元21 中，第二转动副单元34上的第一插销33也插入了第一圆弧滑块22上的第一 插孔36中，此时，第二转动副单元34与第一圆弧滑块22可视为一个整体， 因为第一圆弧滑块22可沿着第一圆弧滑槽26移动，因此，第二转动副单元 34也可在第一圆弧滑块22的带动下转动，从而可带动第五连杆10转动，此 时，第五连杆10与主连杆18的连接关系从移动副连接转换成了转动副连接， 机构进入第二构态，如图10所示；机构处于第二构态时比较灵活，但承载能 力较低，若工作需要提高承载能力，可转动第七连杆37，当第七连杆37被第 二圆弧挡板28挡住时，此时第七连杆37、第五连杆10和主连杆18构成了一 个三角形的稳定结构，此时机构承载力提高，机构进入第三构态，如图11所 示，在第三构态下，机构具有三角形稳定结构的同时，第二连杆2及其上的零 部件也可使机构具有较强的灵活性，所以第三构态不仅具有较高的承载力而且 也具有较高的灵活性；当第二连杆2沿着短滑槽25移动至短滑槽25的顶端时， 焊接在第二连杆2上的第四转动副单元32进入第三转动副单元23中，第四转 动副单元32上的第二插销30也插入了第二圆弧滑块上的第二插孔35中，此 时，第四转动副单元32与第二圆弧滑块17可视为一个整体，因为第二圆弧滑 块17可沿着第二圆弧滑槽24移动，因此，第四转动副单元32也可在第二圆 弧滑块17的带动下转动，从而可带动第二连杆2转动，此时，第二连杆2与 主连杆18的连接关系从移动副连接转换成了转动副连接，机构进入第四构态， 如图13所示。
滑块5可沿着滑动杆29移动，当滑块5从里往外运动时，第三销轴6会 带动第三连杆7运动，第一销轴3会带动第一连杆1运动，第三连杆7在第四 销轴9的作用下推开第四连杆8，第一连杆1在第六销轴13的作用下推开第 六连杆14，当滑块5移动到挡块的位置时，滑块5不能再继续移动，此时， 第一连杆1和第三连杆7处于同一直线内，第一连杆1、第三连杆7、第四连 杆8和第六连杆14构成一个三角形，如图5所示。当滑块5从外向里运动时， 第三销轴6会带动第三连杆7运动，第一销轴3会带动第一连杆1运动，第三 连杆7在第四销轴9的作用下拉闭第四连杆8，第一连杆1在第六销轴13的 作用下拉闭第六连杆14，当第四连杆8和第六连杆14合并成一根杆时，滑块 5不能再向里运动，如图6所示。第二连杆2与其上的零件组成的部件可视为 一个可展机构。
机构在第四构态时，机构具有一个三角形稳定结构，并且第二连杆2与主 连杆18以转动副相连，第二连杆2上的各个零件也运动灵活，因此，第四构 态也是既具有灵活性也具有较高的承载力。当机构需要更强的承载力时，可由 里向外移动滑块5至挡块38位置，将第一连杆1、第三连杆7、第四连杆8 和第六连杆14构成一个三角形，然后转动第二连杆2，当第一连杆1和第六 连杆14的交汇处被第一圆弧挡板19挡住时，第二连杆2不能继续转动，此时 机构处于第五构态，第五构态时，机构由双三角形组成，结构非常稳定，承载 能力最高。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实 施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域 的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改 变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种可重构多构态可展数控机械手机构，其特征在于：包括主连杆、底座、第一连杆、第二连杆、第三连杆、第四连杆、第五连杆、第六连杆和第七连杆，所述主连杆通过第九销轴与所述底座相连，所述主连杆左右两侧分别铣有长滑槽和短滑槽；
第一转动副单元和第三转动副单元焊接在所述主连杆上，所述第一转动副单元内侧开有第一圆弧滑槽，第一圆弧滑块安装在所述第一圆弧滑槽内，并可沿所述第一圆弧滑槽转动；所述第三转动副单元内侧开有第二圆弧滑槽，第二圆弧滑块安装在所述第二圆弧滑槽内，并可沿所述第二圆弧滑槽转动；所述第五连杆安装在所述主连杆的所述长滑槽中，并可沿所述长滑槽移动，所述第二转动副单元焊接在所述第五连杆上，第一插销焊接在所述第二转动副单元上，所述第七连杆通过第五销轴与所述第五连杆相连；
所述第二连杆安装在所述主连杆的所述短滑槽内，并可沿所述短滑槽移动，挡块焊接于所述第二连杆的一端，第四转动副单元焊接于所述第二连杆的另一端，第二插销焊接于所述第四转动副单元上，连接块焊接于第四转动副单元上，滑动杆一端焊接于所述连接块上，另一端通过第二销轴与所述挡块相连，滑块安装在滑动杆上，并可沿所述滑动杆移动，所述第四连杆通过第八销轴与所述连接块相连，并可绕第八销轴转动，所述第六连杆通过第七销轴与所述连接块相连，并可绕第七销轴转动，所述第三连杆一端通过第四销轴与所述第四连杆相连，另一端通过第三销轴与滑块相连，所述第一连杆一端通过第六销轴与第六连杆相连，另一端通过第一销轴与滑块相连。
2.根据权利要求1所述的可重构多构态可展数控机械手机构，其特征在于：所述主连杆上焊接有第一圆弧挡板和第二圆弧挡板，所述第二圆弧挡板位于所述主连杆上的顶部连接端。
3.根据权利要求1所述的可重构多构态可展数控机械手机构，其特征在于：所述第三转动副单元焊接于所述主连杆上，且所述第三转动副单元的圆心高出所述主连杆断面1/8半径的距离。
4.根据权利要求1所述的可重构多构态可展数控机械手机构，其特征在于：所述第二转动副单元上焊接有第一插销，所述第一插销带动所述第一圆弧滑块转动且两者形成转动副。
5.根据权利要求1所述的可重构多构态可展数控机械手机构，其特征在于：所述第四转动副单元上焊接有第二插销，所述第二插销带动所述第二圆弧滑块转动且两者形成转动副。
6.根据权利要求1所述的可重构多构态可展数控机械手机构，其特征在于：所述第二连杆的端部焊接有所述挡块，所述挡块用于使所述滑块的运动受限。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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