CN111376296A

CN111376296A - 机器人手臂

Info

Publication number: CN111376296A
Application number: CN201811646496.4A
Authority: CN
Inventors: 陈剑立; 丁宏钰; 熊友军; 庞建新
Original assignee: Ubtech Robotics Corp
Current assignee: Ubtech Robotics Corp
Priority date: 2018-12-29
Filing date: 2018-12-29
Publication date: 2020-07-07

Abstract

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人手臂，机器人手臂包括：外壳；控制电路板和电机；第一爪勾和第二爪勾，所述第一爪勾的第一端设置有第一扇形齿，所述第二爪勾的第一端设置有与所述第一扇形齿啮合的第二扇形齿；齿轮传动机构，设置于所述外壳内且传动连接于所述电机的输出轴与所述第一扇形齿之间，用于通过所述第一扇形齿驱动所述第一爪勾和所述第二爪勾开合。本发明的机器人手臂，由于采用第一爪勾的第一扇形齿与第二爪勾的第二扇形齿之间啮合，电机驱动齿轮传动机构时能通过第一扇形齿驱动第一爪勾和第二爪勾进行开合运动，使得舵机整体结构紧凑，又能实现功能需求。

Description

机器人手臂

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一种机器人手臂。

背景技术

现有的机器人手臂，如用于抓取积木玩具的机器人手臂，其结构大多较为复杂，整体体积较大，难以满足小型智能化的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人手臂，旨在解决现有技术中的机器人手臂结构复杂、不紧凑的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机器人手臂，包括：

外壳；

控制电路板和电机，所述控制电路板和电机均设置于所述外壳内，所述电机与所述控制电路板电性连接；

第一爪勾和第二爪勾，均包括第一端和第二端，所述第一端转动设置在所述外壳上，所述第二端伸出于所述外壳，所述第一爪勾的第一端设置有第一扇形齿，所述第二爪勾的第一端设置有与所述第一扇形齿啮合的第二扇形齿；

齿轮传动机构，设置于所述外壳内且传动连接于所述电机的输出轴与所述第一扇形齿之间，用于通过所述第一扇形齿驱动所述第一爪勾和所述第二爪勾开合。

进一步地，所述外壳内设置有间隔的第一固定轴和第二固定轴，所述第一爪勾的第一端转动设置在所述第一固定轴上，所述第二爪勾的第一端转动设置在所述第二固定轴上。

进一步地，所述外壳包括顶壳体、与所述顶壳体连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体位于所述顶壳体之下，所述第一壳体和所述第二壳体连接。

进一步地，所述控制电路板安装于所述顶壳体内，所述外壳内设置有安装座，所述第二壳体与所述安装座连接固定，所述电机和齿轮传动机构均安装于所述安装座上。

进一步地，所述控制电路板与所述安装座的延伸方向垂直。

进一步地，所述齿轮传动机构为多级齿轮传动机构。

进一步地，所述多级齿轮传动机构包括马达齿、多个传动轴和多个齿轮组，所述马达齿套设固定于所述电机的输出轴上，各所述传动轴均与所述电机的输出轴平行设置，每个所述传动轴上分别套设有一个所述齿轮组，所述马达齿、各所述齿轮和所述第一扇形齿之间依次啮合。

进一步地，每个所述齿轮组均包括固定连接的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮和所述小齿轮均为直齿轮。

进一步地，所述传动轴包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，所述齿轮组包括第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组，所述第一齿轮组的大齿轮与所述马达齿啮合，所述第二齿轮组的大齿轮与所述第一齿轮组的小齿轮啮合，所述第三齿轮组的大齿轮与所述第二齿轮组的小齿轮啮合，所述第三齿轮组的小齿轮与所述第一扇形齿啮合。

进一步地，所述第一齿轮组和所述第二齿轮组的小齿轮位于所述第三齿轮组的小齿轮的上方，沿所述第一传动轴的轴向方向上，所述第一齿轮组、第二齿轮和第三齿轮组的大齿轮中任意两个大齿轮之间具有重叠区。

本发明的有益效果：本发明的机器人手臂，由于采用第一爪勾的第一扇形齿与第二爪勾的第二扇形齿之间啮合，而第一扇形齿与齿轮传动机构传动连接，电机驱动齿轮传动机构时能通过第一扇形齿驱动第一爪勾和第二爪勾进行开合运动，爪勾与齿轮传动机构之间不必另外设置其它传动部件来驱动两爪勾运动，使得舵机整体结构紧凑，又能实现功能需求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的机器人手臂的立体结构示意图；

图2为图1所示机器人手臂的正视结构示意图；

图3为图1所示机器人手臂的后视结构示意图；

图4为图1所示机器人手臂的侧视结构示意图；

图5为图1所示机器人手臂去除第一壳体的结构示意图；

图6为图1所示机器人手臂的爆炸示意图。

其中，图中各附图标记：

10—机器人手臂 100—外壳 101—开口

110—顶壳体 111—安装部 120—第一壳体

130—第二壳体 131—连接孔 132—连接柱

140—安装座 141—第一固定轴 142—第二固定轴

210—第一爪勾 211—第一扇形齿 220—第二爪勾

221—第二扇形齿 222—贯穿孔 300—控制电路板

400—电机 410—输出轴 500—齿轮传动机构

501—马达齿 510—第一齿轮组 511—第一传动轴

512—大齿轮 520—第二齿轮组 521—第二传动轴

522—大齿轮 530—第三齿轮组 531—第三传动轴

532—大齿轮 533—小齿轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1、图2及图5、图6所示，本发明实施例提供的机器人手臂10，可用于积木类益智类产品，可操作夹爪积木，如圆形积木等。机器人手臂10包括外壳100、控制电路板300、电机400、第一爪勾210和第二爪勾220以及齿轮传动机构500。控制电路板300、电机400和齿轮传动机构500均设置于外壳100内，电机400与控制电路板300电性连接，电机400可接收控制电路板300发出的指令。第一爪勾210和第二爪勾220均包括第一端和第二端，第一端转动设置在外壳100上，第二端伸出于外壳100，即外壳100对称的两侧分别开设有供第一爪勾210和第二爪勾220伸出的开口101；第一爪勾210的第一端设置有第一扇形齿211，第二爪勾220的第一端设置有与第一扇形齿211啮合的第二扇形齿221，如此，第一扇形齿211转动时能带动第二扇形齿221转动，第一扇形齿211和第二扇形齿221的转动角度相等、转动方向相反，进而带动第一爪勾210和第二爪勾220进行开合运动，两爪勾的运动方向相反。齿轮传动机构500传动连接于电机400的输出轴410与第一扇形齿211之间，用于通过第一扇形齿211驱动第一爪勾210和第二爪勾220开合。

本实施例提供的机器人手臂10，由于采用第一爪勾210的第一扇形齿211与第二爪勾220的第二扇形齿221之间啮合，而第一扇形齿211与齿轮传动机构500传动连接，电机400驱动齿轮传动机构500时能通过第一扇形齿211驱动第一爪勾210和第二爪勾220进行开合运动，爪勾与齿轮传动机构500之间不必另外设置其它传动部件来驱动两爪勾运动，使得舵机整体结构紧凑，又能实现功能需求。

在一实施例中，如图5、图6所示，外壳100内设置有间隔的第一固定轴141和第二固定轴142，第一爪勾210的第一端转动设置在第一固定轴141上，第二爪勾220的第一端转动设置在第二固定轴142上，如此，电机400驱动齿轮传动机构500时，齿轮传动机构500带动第一爪勾210的第一扇形齿211绕第一固定轴141转动，进而驱动第二爪勾220的第二扇形齿221绕第二固定轴142转动，第一爪勾210和第二爪勾220的运动方向相反，进而使两爪勾靠拢或张开，两爪勾靠拢至预定位置后能抓取对应积木，机器人手臂10移动至预定位置后，电机400驱动齿轮传动机构500，使第一扇形齿211绕第一固定轴141转动沿反方向转动，进而使两爪勾张开，如此可实现放开积木的操作。

如图1所示，如图1至图4所示，第一爪勾210和第二爪勾220两者采用相同的结构，两侧关于竖直面呈镜像对称布设，第一爪勾210的第一端和第二端之间的区域可间隔设置有多个贯穿孔222，进而减小第一爪勾210的重量，以便于电机400驱动，同样的，第二爪勾220的第一端和第二端之间的区域也可间隔设置有多个贯穿孔222。

在一实施例中，如图1、图2及图5、图6所示，外壳100包括顶壳体110、第一壳体120和第二壳体130。顶壳体110的底部开口，顶部外端面固定有安装部111，该安装部111可用于连接机器人或滑动设置在横梁上；第一壳体120和第二壳体130两者形状和尺寸大致相同，第一壳体120两侧的宽度从上至下逐渐减小。第一壳体120和第二壳体130均与顶壳体110连接，第一壳体120和第二壳体130位于顶壳体110之下，第一壳体120和第二壳体130连接，壳体、第一壳体120和第二壳体130之间可以是卡接连接，也可以通过螺丝连接固定。在一实施方式中，控制电路板300安装于顶壳体110内，外壳100内设置有安装座140，第二壳体130与安装座140连接固定，电机400和齿轮传动机构500均安装于安装座140上。

在一实施例中，如图5、图6所示，控制电路板300与安装座140的延伸方向垂直，顶壳体110底部的开口可设置为圆形，PCB安装在该开口处，控制电路板300靠近安装座140或者可通过螺钉与安装座140连接固定。第二壳体130的内壁设置有连接柱132，安装座140和连接座的对应位置分别开设有连接孔131，连接孔131内壁具有内螺纹，安装时，先将第一壳体120通过螺丝安装在安装座140一侧，然后将第二壳体130通过螺丝穿过连接孔131固定于安装座140。

在一实施例中，齿轮传动机构为多级齿轮传动机构500。在一实施方式中，多级齿轮传动机构500包括马达齿501、多个传动轴和多个齿轮组，马达齿501套设固定于电机400的输出轴410上，各传动轴均与电机400的输出轴410平行设置，每个传动轴上分别套设有一个齿轮组，马达齿501、各齿轮和第一扇形齿211之间依次啮合，如此，电机400转动时带动马达齿501转动，进而驱动各齿轮组同步转动，最后一个齿轮组与第一扇形齿211啮合，进而可驱动第一扇形齿211绕第一固定轴141转动，通过第一扇形齿211驱动第二扇形齿221，从而使第一爪勾210和第二爪勾220实现开合运动。在一实施方式中，传动轴与第二壳体130为一体设置，如此，可省去额外的紧固件的安装操作。

在一实施例中，每个齿轮组均包括固定连接的大齿轮和小齿轮，大齿轮和小齿轮均为直齿轮，设置为直齿轮可节省占用外壳100内的容置空间。

在一实施例中，传动轴包括第一传动轴511、第二传动轴521和第三传动轴531，齿轮组包括第一齿轮组510、第二齿轮组520和第三齿轮组530，安装座140上对应各传动轴的位置可设置有中空的固定柱，各传动轴固定插设在对应的固定柱中。第一齿轮组510的大齿轮512与马达齿501啮合，第二齿轮组520的大齿轮522与第一齿轮组510的小齿轮(图未示)啮合，第三齿轮组530的大齿轮532与第二齿轮组520的小齿轮(图未示)啮合，第三齿轮组530的小齿轮533与第一扇形齿211啮合。通过多级齿轮的传动实现减速的需求，各齿轮组的大齿轮的尺寸参数可设置为相同，也可设置为不同。

在一实施例中，第一齿轮组510和第二齿轮组520的小齿轮位于第三齿轮组530的小齿轮的上方，沿第一传动轴511的轴向方向上，第一齿轮组510、第二齿轮和第三齿轮组530的大齿轮中任意两个大齿轮之间具有重叠区。也就是说，各齿轮组的任意两大齿轮在轴向方向的空间上具有交叠部分，如此，多级齿轮传动机构500只占用较少的空间，整体结构较为紧凑。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种机器人手臂，其特征在于：包括：

外壳；

2.根据权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于：所述外壳内设置有间隔的第一固定轴和第二固定轴，所述第一爪勾的第一端转动设置在所述第一固定轴上，所述第二爪勾的第一端转动设置在所述第二固定轴上。

3.根据权利要求1所述的机器人手臂，其特征在于：所述外壳包括顶壳体、与所述顶壳体连接的第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体位于所述顶壳体之下，所述第一壳体和所述第二壳体连接。

4.根据权利要求3任一项所述的机器人手臂，其特征在于：所述控制电路板安装于所述顶壳体内，所述外壳内设置有安装座，所述电机和齿轮传动机构均安装于所述安装座上。

5.根据权利要求4所述的机器人手臂，其特征在于：所述控制电路板与所述安装座的延伸方向垂直。

6.根据权利要求1～5任一项所述的机器人手臂，其特征在于：所述齿轮传动机构为多级齿轮传动机构。

7.根据权利要求6任一项所述的机器人手臂，其特征在于：所述多级齿轮传动机构包括马达齿、多个传动轴和多个齿轮组，所述马达齿套设固定于所述电机的输出轴上，各所述传动轴均与所述电机的输出轴平行设置，每个所述传动轴上分别套设有一个所述齿轮组，所述马达齿、各所述齿轮和所述第一扇形齿之间依次啮合。

8.根据权利要求7所述的机器人手臂，其特征在于：每个所述齿轮组均包括固定连接的大齿轮和小齿轮，所述大齿轮和所述小齿轮均为直齿轮。

9.根据权利要求7所述的机器人手臂，其特征在于：所述传动轴包括第一传动轴、第二传动轴和第三传动轴，所述齿轮组包括第一齿轮组、第二齿轮组和第三齿轮组，所述第一齿轮组的大齿轮与所述马达齿啮合，所述第二齿轮组的大齿轮与所述第一齿轮组的小齿轮啮合，所述第三齿轮组的大齿轮与所述第二齿轮组的小齿轮啮合，所述第三齿轮组的小齿轮与所述第一扇形齿啮合。

10.根据权利要求9所述的机器人手臂，其特征在于：所述第一齿轮组和所述第二齿轮组的小齿轮位于所述第三齿轮组的小齿轮的上方，沿所述第一传动轴的轴向方向上，所述第一齿轮组、第二齿轮和第三齿轮组的大齿轮中任意两个大齿轮之间具有重叠区。