CN111002300B - 一种高灵活度低精度要求的机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灵活度低精度要求的机械手，包括基座、支撑柱、旋转角度输出装置以及操作端，基座包括稳固柱，稳固柱侧面连接有变向接头；支撑柱包括与变向接头连接的水平设置的第一支撑段，第一支撑段后端连接有第二支撑段，第二支撑段由竖直的金属波纹管组成，第二支撑段后端连接有水平设置的第三支撑段；支撑柱的第三支撑段后端连接有旋转角度输出装置，旋转角度输出装置包括调角电机，调角电机上安装有调角转轴，旋转角度输出装置上安装有转动轴。该机械手结构设计巧妙，构造简单，将机械手小型化、集约化，且方便可拆卸，便于灵活使用和转用，特别适用于小型且简单重复的机械手使用领域。

Description

一种高灵活度低精度要求的机械手

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体属于机械手加工，更具体涉及一种高灵活度低精度要求的机械手。

背景技术

机械手是一种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。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，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，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。

在现今的生活上,科技日新月益的进展之下,机械人手臂与人类的手臂最大区别就在于灵活度与耐力度。也就是机械手的最大优势可以重复的做同一动作在机械正常情况下永远也不会觉得累！机械手臂的应用也将会越来越广泛,机械手是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备，作业的准确性和环境中完成作业的能力是机械手的凸出优势所在，而工业机械手机器人是机械手的一个重要分支。

随着机械手的诞生，其应用范围越来越广，也有越来越多的关于机械手的研究展开，包括对于其结构、连接方式和应用场景的研究，但绝大多数的研究目的都在于提高其使用的精密度，以此来扩展其使用的广度和深度，这就造成了研究方向的单一性发展，只注重于机械手在更加精密的领域进行延伸使用，越来越精细的操作也使得机械手的成本更高。精密程度及成本的双重制约，使得机械手在简单领域和简单行业的应用反倒被忽视，低精密度要求的机械手还停留在各自应用领域的简单使用，且各领域相互之间不能互通使用。

发明内容

本发明提供了一种高灵活度低精度要求的机械手，该设备的使用可以克服以上现有技术中的缺点，该机械手结构设置简单适用，加工部位灵活的连接和更换方式，实现了低加工精度要求机械手的高灵活性，达到了在不同的使用环境中可以通用的功效。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高灵活度低精度要求的机械手，包括基座、支撑柱、旋转角度输出装置以及操作端，所述基座包括稳固柱，稳固柱侧面连接有变向接头；所述支撑柱包括与变向接头连接的水平设置的第一支撑段，第一支撑段后端连接有第二支撑段，第二支撑段由竖直的金属波纹管组成，第二支撑段后端连接有水平设置的第三支撑段；所述支撑柱的第三支撑段后端连接有旋转角度输出装置，旋转角度输出装置包括调角电机，调角电机上安装有调角转轴，旋转角度输出装置上安装有转动轴。

基座起到稳固整个机械手的作用，基座后端通过变向接头实现了支撑柱向一个方向的延伸，变向接头后端连接的第一支撑段为刚性结构，给整个支撑柱打下了良好的基础，第一支撑段向后延伸的部分连接第二支撑段，第二支撑段为金属波纹管结构，金属波纹管既有刚性又方便进行转向，使得第二支撑段在竖直方向上向上延伸，金属波纹管可使用多种材质加工，比如不锈钢、铝合金、铜合金等。第二支撑段上方末端向第一支撑段延伸的反方向进行拐角，拐角后端连接第三支撑段，且第三支撑段的长度大于等于变向接头加第一支撑段长度的总和，使得整个机械手的重心位于基座的正上方，有利于机械手使用的稳定性。

第二支撑段的可转动性赋予了机械手X面一定的自由度，且其可调性更加灵活，可根据需要进行定向转动并固定使用，支撑柱后端连接的旋转角度输出装置使用的电机可进行度的转动，电机上通过调角转轴连接有转动轴，实现了操作端的360度旋转使用，这也提供了另一个Y面的自由度。正是方向可调整的支撑柱配合旋转角度输出装置的联合使用，使得机械手使用具有更高的灵活度。而由于金属波纹管调节并没有精确的度量，且使用时也会有一定程度的位移，故整个机械手的精度并不会很高，适用于较低精度要求的使用场景。

优选的，所述第三支撑段和旋转角度输出装置之间安装有第四支撑段，第四支撑段由水平方向设置的金属波纹管组成。

为了进一步增加机械手使用的灵活度，在第三支撑段后端再连接同样由金属波纹管制成的第四支撑段，第四支撑段为水平方向延伸，其也可以进行一定范围角度的调整，为机械手提供了Z面的自由度。通过两段不同方向设置的金属波纹管及旋转角度输出装置的设置，使得机械手在X、Y、Z三个方向上都可进行调节设置，充分满足了不同使用场景的角度要求。

优选的，所述变向接头与第一支撑段通过第一连接件可拆卸的连接；所述旋转角度输出装置上设置有调角连接柱，调角连接柱通过第二连接件与支撑柱可拆卸的连接。

为了使得该机械手适用性更强，对于不同的使用场景可以使用不同长度的支撑柱，且便于维修和更换部件，在变向接头和第一支撑段之间设置第一连接件，使其与基座实现了可拆卸的连接，同理使用第二连接件对支撑柱和旋转角度输出装置进行可拆卸的连接，使得整个支撑柱可以更换，更加增加了使用的灵活性。其中连接件可采用卡环或锁扣结构。

优选的，所述调角转轴上套接有主动轮，主动轮通过其上安装的传动皮带连接有从动轮，从动轮上安装有从动轴，从动轴外侧安装有转动轴。

可以将转动轴直接连接在调角转轴上，使得操作端随着转动轴进行旋转，且调角电机为可进行正反转向的电机，实现了操作端的反复运动，实现了机械手的往复操作。

而直接将转动轴安装在调角转轴上，操作端距离旋转角度输出装置的调角电机过近，容易产生空间位阻，限制了操作端的灵活性，进而通过主动轮、传动皮带和从动轮加以解决，使得操作端与调角电机之间拉开一定的距离，进一步降低了操作端使用时对空间要求的限制，更加增加了机械手的灵活度。

优选的，所述从动轴与转动轴之间设置有传动壳。

可将转动轴直接连接在从动轴上，但由于从动轴直径过小，将会导致操作端运动过于快速，不利于操作端执行操作，进而通过传动壳增大外径以实现操作端的可操作性。

优选的，所述操作端包括与旋转角度输出装置连接的连接套，连接套后端设置有操作头。

为了进一步增加机械手的灵活度，使其能适应不同的使用场景，将操作端与旋转角度输出装置之间设置为可拆卸的结构，即通过连接套与旋转角度输出装置连接，连接套下部安装操作头以实现操作。

优选的，所述转动轴前端设置有伸缩卡柱；所述连接套上设置有与伸缩卡柱相对应的卡接孔。

通过转动轴上的伸缩卡柱与连接套上的卡接孔进行可拆卸的连接，实现了旋转角度输出装置和操作端的灵活连接，且可方便的更换不同类型的操作端以此来进一步增加整个机械手的灵活度。

优选的，所述操作头包括操作动力执行端，操作动力执行端上安装有电力输入口和位置采集口，操作头前端安装有操作输出前端。

为了进一步实现操作头的自动操作，在其上的执行端上设置可以输入操作指令及电力的电力输入口，将电力和操作控制数据同时输入到操作动力执行端，使其带动操作输出前端执行特定的操作，通过更换不同的操作端可进行夹取、焊接或扭转等不同的操作。

位置采集口一般为摄像头或者红外线感应器，采集操作端的位置进行反馈，以此作为输入执行命令的依据。

优选的，所述操作端上安装有扭矩感应器。

在扭转型操作端使用时也可以在其上安装扭矩感应器，以感应操作端受到的扭矩，作为操作端执行操作的另一个数据参考，扭矩感应器将操作端受到的扭矩反馈给外部，并结合位置采集口的数据，对操作头进行相应的控制。

优选的，所述基座底部设置有连接座；所述旋转角度输出装置外部安装有旋转角度输出装置外壳。

为了增加机械手的稳定性，可在基座底部安装连接座，通过连接座进行方便快捷的固定，连接座可通过螺钉与支撑面进行连接，也可通过可拆卸的螺栓进行连接。在旋转角度输出装置外部安装旋转角度输出装置外壳对其进行保护，以防止损坏，并减少灰尘的进入。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.该机械手结构设计巧妙，构造简单，将机械手小型化、集约化，且方便可拆卸，便于灵活使用和转用，特别适用于小型且简单重复的机械手使用领域；

2.通过支撑柱和旋转角度输出装置的结合，使得机械手实现了三维空间的角度调整，较以往通过多个电机或机械臂实现多角度调节更加容易实现，且节省了大部分的加工和使用成本。在使用时可根据具体情况随时调整支撑柱的可调整支撑段，避免了现有技术只有停机才能调整的现象；

3.通过传动皮带拉开了使用位置，使其使用不容易产生空间阻隔，让出了操作空间，适于使用且增加了使用灵活度；

4.机械手适用范围广，通过可更换的操作端实现了用途的多样性，且方便拆装；

5.通过在操作端引入电力输入口，实现电力和操作指令的输入，实现了自动化操作。

通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述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公开的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明机械手整体图；

图2为本发明支撑柱立体图；

图3为本发明旋转角度输出装置和操作端连接状态图；

图4为本发明旋转角度输出装置内部结构图；

图5为本发明一种操作端结构示意图；

图6为本发明另一种操作端结构示意图；

图7为本发明第三种操作端结构示意图；

图中：1、基座，2、支撑柱，3、旋转角度输出装置，4、操作端，11、稳固柱，12、变向接头，13、连接座，21、第一连接件，22、第一支撑段，23、第二支撑段，24、第三支撑段，25、第四支撑段，26、第二连接件，31、调角连接柱，32、旋转角度输出装置外壳，33、调角电机，34、调角转轴，35、主动轮，36、传动皮带，37、从动轮，38、从动轴，39、传动壳，310、转动轴，311、伸缩卡柱，41、连接套，42、操作头，411、卡接孔，421、操作动力执行端，422、电力输入口，423、位置采集口，424、操作输出前端，425、扭矩感应器。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位（旋转90度或处于其他方位），并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：一种高灵活度低精度要求的机械手，包括基座1、支撑柱2、旋转角度输出装置3以及操作端4，基座1包括稳固柱11，稳固柱侧面连接有变向接头12；支撑柱2包括与变向接头12连接的水平设置的第一支撑段22，第一支撑段22后端连接有第二支撑段23，第二支撑段23由竖直的金属波纹管组成，第二支撑段23后端连接有水平设置的第三支撑段24；支撑柱2的第三支撑段24后端连接有旋转角度输出装置3，旋转角度输出装置3包括调角电机33，调角电机33上安装有调角转轴34，旋转角度输出装置3上安装有转动轴310。第三支撑段24和旋转角度输出装置3之间安装有第四支撑段25，第四支撑段25由水平方向设置的金属波纹管组成。变向接头12与第一支撑段22通过第一连接件21可拆卸的连接；旋转角度输出装置3上设置有调角连接柱31，调角连接柱31通过第二连接件26与支撑柱2可拆卸的连接。调角转轴34上套接有主动轮35，主动轮35通过其上安装的传动皮带36连接有从动轮37，从动轮37上安装有从动轴38，从动轴38外侧安装有转动轴310。从动轴38与转动轴310之间设置有传动壳39。操作端4包括与旋转角度输出装置3连接的连接套41，连接套41后端设置有操作头42。转动轴310前端设置有伸缩卡柱311；连接套41上设置有与伸缩卡柱311相对应的卡接孔411。操作头42包括操作动力执行端421，操作动力执行端421上安装有电力输入口422和位置采集口423，操作头42前端安装有操作输出前端424。操作端4上安装有扭矩感应器425。基座1底部设置有连接座13；旋转角度输出装置3外部安装有旋转角度输出装置外壳32。

实施例1：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作。

使用时将基座固定在合适的平面上，调整第二支撑段23的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。

实施例2：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段24后端焊接有第四支撑段25，第四支撑段25由金属波纹管组成，第四支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作。

使用时将基座固定在合适的平面上，调整第二支撑段23和第四支撑段25的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。其中第二支撑段23和第四支撑段25分别满足其两个坐标方向的自由度，旋转角度输出装置3调整了其第三个坐标方向的自由度。

实施例3：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端通过第一连接件21连接有第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段24后端焊接有第四支撑段25，第四支撑段25由金属波纹管组成，第四支撑段后端通过第二连接件26连接在调角连接柱31上，调角连接柱31连接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作。

使用时将基座固定在合适的平面上，分别通过第一连接件21和第二连接件26将基座1、支撑柱2和旋转角度输出装置3连接，同时调整第二支撑段23和第四支撑段25的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。其中第二支撑段23和第四支撑段25分别满足其两个坐标方向的自由度，旋转角度输出装置3调整了其第三个坐标方向的自由度。

实施例4：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端通过第一连接件21连接有第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段24后端焊接有第四支撑段25，第四支撑段25由金属波纹管组成，第四支撑段后端通过第二连接件26连接在调角连接柱31上，调角连接柱31连接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，其中调角转轴34为长方体结构，其外周套接有中心有对应长方体孔的主动轮35，主动轮外套接有传动皮带36，传动皮带另一端安装有从动轮37，同理从动轮中心处插接有从动轴38，而从动轴38外周安装转动轴310，通过调角转轴34带动传动皮带36，再带动从动轮37，从而使得转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作。

使用时将基座固定在合适的平面上，分别通过第一连接件21和第二连接件26将基座1、支撑柱2和旋转角度输出装置3连接，同时调整第二支撑段23和第四支撑段25的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。其中第二支撑段23和第四支撑段25分别满足其两个坐标方向的自由度，旋转角度输出装置3调整了其第三个坐标方向的自由度，也即旋转角度输出装置3使得操作端4可以在一个固定平面内360度旋转以适应不同的操作要求。

实施例5：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端通过第一连接件21连接有第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段24后端焊接有第四支撑段25，第四支撑段25由金属波纹管组成，第四支撑段后端通过第二连接件26连接在调角连接柱31上，调角连接柱31连接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，其中调角转轴34为长方体结构，其外周套接有中心有对应长方体孔的主动轮35，主动轮外套接有传动皮带36，传动皮带另一端安装有从动轮37，同理从动轮中心处插接有从动轴38，从动轴末端外侧安装有传动壳39，而传动壳39外周安装转动轴310，通过调角转轴34带动传动皮带36，再带动从动轮37，从而使得转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作。

使用时将基座固定在合适的平面上，分别通过第一连接件21和第二连接件26将基座1、支撑柱2和旋转角度输出装置3连接，同时调整第二支撑段23和第四支撑段25的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。其中第二支撑段23和第四支撑段25分别满足其两个坐标方向的自由度，旋转角度输出装置3调整了其第三个坐标方向的自由度。

实施例6：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作，其中转动轴310与操作端4的连接套41相连，连接套41后端安装操作头42。

使用时将基座固定在合适的平面上，调整第二支撑段23的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。

实施例7：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作，其中转动轴310与操作端4的连接套41相连，连接套41后端安装操作头42。转动轴310前端设置有伸缩卡柱311，伸缩卡柱是通过其内部的弹簧实现伸缩操作，将其对准连接套41上的卡接孔411，实现旋转角度输出装置3和操作端4的连接。

使用时将基座固定在合适的平面上，调整第二支撑段23的方向以适应待加工的位置要求，将操作端4与旋转角度输出装置3通过伸缩卡柱311卡入卡接孔411的方式进行连接，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。

实施例8：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作，其中转动轴310与操作端4的连接套41相连，连接套41后端安装操作头42。操作头内部为操作动力执行端421，操作动力执行端421为电动机及其对应的相关附属部件，如电路板、散热器等，通过其上的电力输入口422输入电力和操作指令进行操作，而操作头上还安装有位置采集口423可将位置信息通过电力输入口422向外部反馈，进而判断下一步所要执行的操作，指挥前部的操作输出前端424进行对应的操作。

使用时将基座固定在合适的平面上，调整第二支撑段23的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。

实施例9：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3的调角电机33上起到支撑作用。调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作，其中转动轴310与操作端4的连接套41相连，连接套41后端安装操作头42。操作头内部为操作动力执行端421，操作动力执行端421为电动机及其对应的相关附属部件，如电路板、散热器等，通过其上的电力输入口422输入电力和操作指令进行操作，而操作头上还安装有位置采集口423可将位置信息通过电力输入口422向外部反馈，进而判断下一步所要执行的操作，指挥前部的操作输出前端424进行对应的操作。在进行扭转操作时可以在操作头上安装扭矩感应器425，为扭矩进行检测并反馈供下一步执行操作参考。

使用时将基座固定在合适的平面上，调整第二支撑段23的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。

实施例10：

使用圆柱型的实心铁柱作为基座1的稳固柱11部分，在稳固柱11的下部通过安装法兰的方式引入连接座13，连接座通过螺钉的方式固定在所要固定的平面，在稳固柱11侧面焊接空心管作为变向接头12，变向接头12外端焊接第一支撑段22，使得支撑柱得到延长，在第一支撑段22末端焊接由不锈钢波纹管组成的第二支撑段23，通过第二支撑段23实现支撑柱由水平方向向竖直方向的转向，第二支撑段23末端设置有弯头，弯头后端再焊接有第三支撑段24，使得第三支撑段24与第一支撑段22平行且上下设置，第三支撑段后端焊接在旋转角度输出装置3外侧设置的旋转角度输出装置外壳32上，旋转角度输出装置外壳32内部安装有调角电机33，调角电机33出口段连接调角转轴34，通过调角转轴带动转动轴310旋转，转动轴310后端连接操作端4进行机械手操作。

使用时将基座1通过连接座13固定在合适的平面上，调整第二支撑段23的方向以适应待加工的位置要求，启动旋转角度输出装置3带动操作端4进行机械手的执行操作。

通过更换不同的操作端4，可分别实现移动抓取（图5）、圆弧焊接（图6）以及扭转（图7）等操作，也可根据不同的要求在操作端4上再安装不同的动力部件，以实现更多角度的转动或位移，将会使得机械手使用更加灵活，但其本身可实现的三个维度的灵活角度调整，已经可以满足简单使用场景和应用范围的精度和灵活度要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种高灵活度低精度要求的机械手，包括基座（1）、支撑柱（2）、调角器（3）以及操作端（4），其特征在于：所述基座（1）包括稳固柱（11），稳固柱侧面连接有变向接头（12）；所述支撑柱（2）包括与变向接头（12）连接的水平设置的第一支撑段（22），第一支撑段（22）后端连接有第二支撑段（23），第二支撑段（23）由竖直的金属波纹管组成，第二支撑段（23）后端连接有水平设置的第三支撑段（24）；所述支撑柱（2）的第三支撑段（24）后端连接有调角器（3），调角器（3）包括调角电机（33），调角电机（33）上安装有调角转轴（34），调角器（3）上安装有转动轴（310）；所述第三支撑段（24）和调角器（3）之间安装有第四支撑段（25），第四支撑段（25）由水平方向设置的金属波纹管组成。

2.根据权利要求1所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述变向接头（12）与第一支撑段（22）通过第一连接件（21）可拆卸的连接；所述调角器（3）上设置有调角连接柱（31），调角连接柱（31）通过第二连接件（26）与支撑柱（2）可拆卸的连接。

3.根据权利要求1所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述调角转轴（34）上套接有主动轮（35），主动轮（35）通过其上安装的传动皮带（36）连接有从动轮（37），从动轮（37）上安装有从动轴（38），从动轴（38）外侧安装有转动轴（310）。

4.根据权利要求3所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述从动轴（38）与转动轴（310）之间设置有传动壳（39）。

5.根据权利要求1所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述操作端（4）包括与调角器（3）连接的连接套（41），连接套（41）后端设置有操作头（42）。

6.根据权利要求5所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述转动轴（310）前端设置有伸缩卡柱（311）；所述连接套（41）上设置有与伸缩卡柱（311）相对应的卡接孔（411）。

7.根据权利要求5所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述操作头（42）包括操作动力执行端（421），操作动力执行端（421）上安装有电力输入口（422）和位置采集口（423），操作头（42）前端安装有操作输出前端（424）。

8.根据权利要求5或6或7所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述操作端（4）上安装有扭矩感应器（425）。

9.根据权利要求1所述的一种高灵活度低精度要求的机械手，其特征在于：所述基座（1）底部设置有连接座（13）；所述调角器（3）外部安装有调角器外壳（32）。

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