CN111300445A - 一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，包括第一自由度组件、第二自由度组件、第三自由度组件、第四自由度组件、第五自由度组件、第六自由度组件、机械臂安装板，其中，三号自由度连接件为连接柱，连接柱的中部一体成型有空腔，空腔内固定有储存瓶，储存瓶的内部储存有消毒液，加药泵的输出端通过软管分别与输送管连接，输送管与喷嘴连接。本申请由于储存瓶内储存消毒液，可以通过加药泵控制消毒液的喷洒，从而实现对物件的消毒；通过夹具和夹板的设置，使得机械臂可以根据待夹持物件的形状和大小进行更换夹持端的样式，以适应不同物件的夹持需要，在需要更换夹爪样式时，只需更换末端的夹具即可。

Description

一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别涉及一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂。

背景技术

随着随着科技的发展，越来越多机器人被广泛应用于医疗、工业生产等领域，以代替人力完成一些操作。机械臂作为机器人的输入输出结构，其研究与开发越来越受到重视。机械臂作为主从式操作方式中的主操作输入设备，该类型设备能够直接与操作者进行运动信息和力信息的交互，并且能够实现较为直观的操作控制。机械臂作为输出结构时，能够根据输入信息命令，完成一些简单或复杂的动作，以达到人类使用的目的。目前移动机器人使用的机械臂自由度较多，一般都有5-7个自由度；最为常用的是六自由度的关节型机械臂。但是目前的机械臂通常都只有简单的夹持功能，在夹持需要消毒的特殊物件时，无法对物件进行消毒，而且夹持物件的夹爪通常都是固定样式的，若需要夹持的物件需要采用其他样式的夹爪进行夹持时，则需要将整个夹爪进行拆卸更换，操作十分麻烦。

为此，本申请提出一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，可以实现对物件的消毒，在需要更换夹爪样式时，只需更换末端的夹具即可，操作简单方便。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，可以有效解决背景技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，包括第一自由度组件、第二自由度组件、第三自由度组件、第四自由度组件、第五自由度组件、第六自由度组件、以及用于将整套机械臂安装在使用位置的机械臂安装板，所述机械臂安装板留有安装接口；

所述第一自由度组件、第二自由度组件、第三自由度组件、第四自由度组件和第五自由度组件均包括电机、减速器、编码器、制动器、密封、壳体结构，所述第一自由度组件可以带动一号自由度连接件在水平面内旋转，所述第二自由度组件可以带动二号自由度连接件上下旋转，所述第三自由度组件可以带动三号自由度连接件上下旋转，所述第四自由度组件可以带动四号自由度连接件上下旋转，所述第五自由度组件可以带动第六自由度组件和夹爪旋转，所述第六自由度组件包括电机、减速器、推杆、外壳、密封圈，所述第六自由度组件带动夹爪张开与闭合；

所述第一自由度组件和第二自由度组件之间铰接有一号自由度连接件，所述第二自由度组件和第三自由度组件之间铰接有二号自由度连接件，所述第三自由度组件和第四自由度组件之间铰接有三号自由度连接件，所述第四自由度组件和第五自由度组件之间铰接有四号自由度连接件；

其中，所述三号自由度连接件为两端分别与第三自由度组件和第四自由度组件铰接的连接柱，所述连接柱的中部一体成型有空腔，所述空腔内固定有储存瓶，所述储存瓶的内部储存有消毒液，所述储存瓶外壁上固定有加药泵，所述加药泵的输出端通过软管分别与位于三号自由度连接件两侧的输送管连接，所述输送管与喷嘴连接。

进一步的，所述喷嘴分布在消毒板上，所述消毒板固定在活动杆的末端，所述活动杆远离喷嘴的一端固定在一号马达的输出轴末端，所述一号马达通过螺栓固定在三号自由度连接件的两侧，所述活动杆的旋转面平行于三号自由度连接件的旋转面。

进一步的，所述输送管与活动杆平行，所述输送管固定在活动杆上。

进一步的，所述储存瓶上还设置有加药口，所述加药口配套有密封塞。

进一步的，所述夹爪包括由第六自由度组件驱动的两组夹爪板、以及位于夹爪板末端的夹具，每组所述夹爪板包括上下平行的两组条形板，两组所述夹爪板远离第六自由度组件的一端的内侧固定有两块相对设置的夹板。

进一步的，所述夹爪板的两组条形板之间平行设置有丝杆，所述丝杆的一端通过联轴器与二号马达的输出轴固定连接，所述丝杆的另一端焊接有限位板，所述丝杆上螺纹套装有丝套，所述丝套一侧铰接有夹具，位于两组夹爪板上的两组夹具相互配合夹持物件。

进一步的，所述夹具一侧一体成型有连接耳，所述丝套的一侧一体成型有铰耳，所述铰耳位于夹爪板的外侧，所述铰耳上固定有三号马达，所述夹具上的连接耳套装在三号马达的输出轴上。

进一步的，所述夹具靠近夹爪板的末端处开设有凹槽，所述凹槽的开口宽度大于夹爪板的宽度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

由于储存瓶内储存消毒液，并通过喷嘴的配合，在使用时，可以通过加药泵控制消毒液的喷洒，从而实现对物件的消毒，以适应特殊时期或者特殊物件的消毒；

通过将活动杆铰接在三号自由度连接件的两侧，同时利用马达驱动活动杆旋转，且活动杆的旋转面与三号自由度连接件的旋转面平行，从而可以根据物件的方位和大小进行更换消毒喷嘴的喷洒角度，提高机械臂的实用性；

通过夹具和夹板的设置，使得机械臂可以根据待夹持物件的形状和大小进行更换夹持端的样式，以适应不同物件的夹持需要，同时也有利于提高夹爪的实用性，减少更换夹爪样式的麻烦，在需要更换夹爪样式时，只需更换末端的夹具即可，结构简单巧妙，操作简单方便。

附图说明

图1为本发明所述一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂示意图；

图2为图1的A处放大示意图；

图3为本发明所述一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂的夹具不使用状态示意图；

图4为本发明所述一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂的夹具分解示意图。

图中：1、第一自由度组件；2、机械臂安装板；3、一号自由度连接件；4、第二自由度组件；5、二号自由度连接件；6、第三自由度组件；7、三号自由度连接件；8、第四自由度组件；9、四号自由度连接件；10、第五自由度组件；11、第六自由度组件；12、夹爪；13、空腔；14、一号马达；15、储存瓶；16、加药泵；17、软管；18、活动杆；19、消毒板；20、输送管；21、喷嘴；22、夹爪板；23、夹板；24、夹具；25、二号马达；26、丝杆；27、连接耳；28、丝套；29、三号马达；30、铰耳。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

参照图1-4,一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，包括第一自由度组件1、第二自由度组件4、第三自由度组件6、第四自由度组件8、第五自由度组件10、第六自由度组件11、以及用于将整套机械臂安装在使用位置的机械臂安装板2，所述机械臂安装板2留有安装接口；

所述第一自由度组件1、第二自由度组件4、第三自由度组件6、第四自由度组件8和第五自由度组件10均包括电机、减速器、编码器、制动器、密封、壳体结构，电机、减速器、编码器、制动器、密封、壳体结构的安装与连接均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现；所述第一自由度组件1可以带动一号自由度连接件3在水平面内旋转，所述第二自由度组件4可以带动二号自由度连接件5上下旋转，所述第三自由度组件6可以带动三号自由度连接件7上下旋转，所述第四自由度组件8可以带动四号自由度连接件9上下旋转，所述第五自由度组件10可以带动第六自由度组件11和夹爪12旋转，所述第六自由度组件11包括电机、减速器、推杆、外壳、密封圈，电机、减速器、推杆、外壳、密封圈的安装与连接均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现；所述第六自由度组件11带动夹爪12张开与闭合；

所述第一自由度组件1和第二自由度组件4之间铰接有一号自由度连接件3，所述第二自由度组件4和第三自由度组件6之间铰接有二号自由度连接件5，所述第三自由度组件6和第四自由度组件8之间铰接有三号自由度连接件7，所述第四自由度组件8和第五自由度组件10之间铰接有四号自由度连接件9；

其中，所述三号自由度连接件7为两端分别与第三自由度组件6和第四自由度组件8铰接的连接柱，所述连接柱的中部一体成型有空腔13，所述空腔13内固定有储存瓶15，所述储存瓶15的内部储存有消毒液，所述储存瓶15外壁上固定有加药泵16，所述加药泵16的输出端通过软管17分别与位于三号自由度连接件7两侧的输送管20连接，所述输送管20与喷嘴21连接。

参照图1,所述喷嘴21分布在消毒板19上，所述消毒板19固定在活动杆18的末端，所述活动杆18远离喷嘴21的一端固定在一号马达14的输出轴末端，所述一号马达14通过螺栓固定在三号自由度连接件7的两侧，所述活动杆18的旋转面平行于三号自由度连接件7的旋转面。

参照图1,所述输送管20与活动杆18平行，所述输送管20固定在活动杆18上。

参照图1,所述储存瓶15上还设置有加药口，所述加药口配套有密封塞。

通过采用上述技术方案，由于储存瓶15内储存消毒液，并通过喷嘴21的配合，在使用时，可以通过加药泵16控制消毒液的喷洒，从而实现对物件的消毒，以适应特殊时期或者特殊物件的消毒；

通过将活动杆18铰接在三号自由度连接件7的两侧，同时利用马达驱动活动杆18旋转，且活动杆18的旋转面与三号自由度连接件7的旋转面平行，从而可以根据物件的方位和大小进行更换消毒喷嘴21的喷洒角度，提高机械臂的实用性。

参照图1-4,所述夹爪12包括由第六自由度组件11驱动的两组夹爪板22、以及位于夹爪板22末端的夹具24，每组所述夹爪板22包括上下平行的两组条形板，两组所述夹爪板22远离第六自由度组件11的一端的内侧固定有两块相对设置的夹板23。

参照图1-4,所述夹爪板22的两组条形板之间平行设置有丝杆26，所述丝杆26的一端通过联轴器与二号马达25的输出轴固定连接，所述丝杆26的另一端焊接有限位板，所述丝杆26上螺纹套装有丝套28，所述丝套28一侧铰接有夹具24，位于两组夹爪板22上的两组夹具24相互配合夹持物件。

参照图1-4,所述夹具24一侧一体成型有连接耳27，所述丝套28的一侧一体成型有铰耳30，所述铰耳30位于夹爪板22的外侧，所述铰耳30上固定有三号马达29，所述夹具24上的连接耳27套装在三号马达29的输出轴上。

参照图1-4,所述夹具24靠近夹爪板22的末端处开设有凹槽，所述凹槽的开口宽度大于夹爪板22的宽度。

通过采用上述技术方案，通过将活动杆18铰接在三号自由度连接件7的两侧，同时利用马达驱动活动杆18旋转，且活动杆18的旋转面与三号自由度连接件7的旋转面平行，从而可以根据物件的方位和大小进行更换消毒喷嘴21的喷洒角度，提高机械臂的实用性；

在使用时，利用丝杆26和丝套28带动夹具24的移动，同时利用马达驱动夹具24的旋转，从而在需要使用夹具24进行夹持物件时，则可以将夹具24沿着丝杆26移动至夹爪板22的末端，再通过马达驱动夹具24旋转，以使得夹具24的夹持面朝向夹爪12的内侧，此时便可以采用夹具24进行夹持，当不需要时，则将夹具24旋转至夹爪12的外侧，并移动至远离夹爪板22末端的一端，进而可以避免夹具24影响夹爪板22末端的夹板23的夹持动作，。

在本发明中，未提及部分参数或结构均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

需要说明的是，本发明为一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，在使用时，第一自由度组件1可以带动一号自由度连接件3在水平面内旋转，第二自由度组件4可以带动二号自由度连接件5上下旋转，第三自由度组件6可以带动三号自由度连接件7上下旋转，第四自由度组件8可以带动四号自由度连接件9上下旋转，第五自由度组件10可以带动第六自由度组件11和夹爪12旋转，第六自由度组件11带动夹爪12张开与闭合；

当需要对待夹持的物件进行消毒杀菌时，一号马达14驱动活动杆18旋转，将消毒用的喷嘴21旋转至适当的角度，随后加药泵16将储存瓶15内部的消毒液经由软管17泵送至输送管20，并从喷嘴21喷洒出来；消毒完毕后，可通过一号马达14旋转活动杆18，使其旋转至不影响夹爪12夹持的位置；当储存瓶15内的消毒液存量不足时，可以通过加药口注入消毒液；

当需要更换不同样式的夹具24以方便夹持物件时，可以将夹具24末端的连接耳27从铰耳30处拆卸下来，并将新的样式的夹具24铰接在铰耳30处，并使得夹具24的连接耳27固定套装在三号马达29的输出轴上，同时通过三号马达29驱动夹具24旋转，使得夹具24的夹持面朝向夹爪12的内侧，以便于夹具24夹持物件；

当需要采用夹爪板22末端的夹板23进行夹持物件，而不需要夹具24进行夹持时，先通过三号马达29驱动夹具24旋转90°-270°，将夹具24旋转至夹爪12的外侧，随后通过二号马达25驱动丝杆26旋转，在螺纹的作用下，丝套28带动夹具24沿着丝杆26移动，从而将夹具24移动至夹爪12远离夹板23的一端，避免夹具24阻碍夹板23的夹持动作。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，包括第一自由度组件(1)、第二自由度组件(4)、第三自由度组件(6)、第四自由度组件(8)、第五自由度组件(10)、第六自由度组件(11)、以及用于将整套机械臂安装在使用位置的机械臂安装板(2)，所述机械臂安装板(2)留有安装接口；

所述第一自由度组件(1)、第二自由度组件(4)、第三自由度组件(6)、第四自由度组件(8)和第五自由度组件(10)均包括电机、减速器、编码器、制动器、密封、壳体结构，所述第一自由度组件(1)可以带动一号自由度连接件(3)在水平面内旋转，所述第二自由度组件(4)可以带动二号自由度连接件(5)上下旋转，所述第三自由度组件(6)可以带动三号自由度连接件(7)上下旋转，所述第四自由度组件(8)可以带动四号自由度连接件(9)上下旋转，所述第五自由度组件(10)可以带动第六自由度组件(11)和夹爪(12)旋转，所述第六自由度组件(11)包括电机、减速器、推杆、外壳、密封圈，所述第六自由度组件(11)带动夹爪(12)张开与闭合；

所述第一自由度组件(1)和第二自由度组件(4)之间铰接有一号自由度连接件(3)，所述第二自由度组件(4)和第三自由度组件(6)之间铰接有二号自由度连接件(5)，所述第三自由度组件(6)和第四自由度组件(8)之间铰接有三号自由度连接件(7)，所述第四自由度组件(8)和第五自由度组件(10)之间铰接有四号自由度连接件(9)；

其特征在于：所述三号自由度连接件(7)为两端分别与第三自由度组件(6)和第四自由度组件(8)铰接的连接柱，所述连接柱的中部一体成型有空腔(13)，所述空腔(13)内固定有储存瓶(15)，所述储存瓶(15)的内部储存有消毒液，所述储存瓶(15)外壁上固定有加药泵(16)，所述加药泵(16)的输出端通过软管(17)分别与位于三号自由度连接件(7)两侧的输送管(20)连接，所述输送管(20)与喷嘴(21)连接。

2.根据权利要求1所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述喷嘴(21)分布在消毒板(19)上，所述消毒板(19)固定在活动杆(18)的末端，所述活动杆(18)远离喷嘴(21)的一端固定在一号马达(14)的输出轴末端，所述一号马达(14)通过螺栓固定在三号自由度连接件(7)的两侧，所述活动杆(18)的旋转面平行于三号自由度连接件(7)的旋转面。

3.根据权利要求2所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述输送管(20)与活动杆(18)平行，所述输送管(20)固定在活动杆(18)上。

4.根据权利要求1所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述储存瓶(15)上还设置有加药口，所述加药口配套有密封塞。

5.根据权利要求1所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述夹爪(12)包括由第六自由度组件(11)驱动的两组夹爪板(22)、以及位于夹爪板(22)末端的夹具(24)，每组所述夹爪板(22)包括上下平行的两组条形板，两组所述夹爪板(22)远离第六自由度组件(11)的一端的内侧固定有两块相对设置的夹板(23)。

6.根据权利要求5所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述夹爪板(22)的两组条形板之间平行设置有丝杆(26)，所述丝杆(26)的一端通过联轴器与二号马达(25)的输出轴固定连接，所述丝杆(26)的另一端焊接有限位板，所述丝杆(26)上螺纹套装有丝套(28)，所述丝套(28)一侧铰接有夹具(24)，位于两组夹爪板(22)上的两组夹具(24)相互配合夹持物件。

7.根据权利要求6所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述夹具(24)一侧一体成型有连接耳(27)，所述丝套(28)的一侧一体成型有铰耳(30)，所述铰耳(30)位于夹爪板(22)的外侧，所述铰耳(30)上固定有三号马达(29)，所述夹具(24)上的连接耳(27)套装在三号马达(29)的输出轴上。

8.根据权利要求7所述的移动机器人搭载用六自由度关节型机械臂，其特征在于：所述夹具(24)靠近夹爪板(22)的末端处开设有凹槽，所述凹槽的开口宽度大于夹爪板(22)的宽度。

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