CN112692870A - 一种机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械结构领域，具体涉及一种机械臂，包括：固定装置；一号臂，一端与所述固定装置可转动连接；二号臂，一端与所述一号臂的另一端可转动连接，所述二号臂具有沿所述二号臂的轴向方向的第一通道；三号臂，可滑动地穿设在所述第一通道内；伸缩装置，可拆卸地固定在所述二号臂的第一通道内，所述伸缩装置的驱动端与所述三号臂连接，用于带动所述三号臂在所述第一通道内往复滑动。伸缩装置可拆卸地固定在二号臂的第一通道内，当需要改变三号臂在二号臂中的伸缩长度时，可以调换伸缩装置，将满足使用要求的伸缩装置换上，从而不需要更换整个机械臂，提高了机械臂的适用性。

Description

一种机械臂

技术领域

本发明涉及机械结构领域，具体涉及一种机械臂。

背景技术

机械臂作为常用的机械结构广泛的应用于生活的方方面面，例如各种机械加工、物品抓取等等，在这些应用中，为了能够适应各种不同的工作环境，机械臂常采用相互连接的多段式结构，且各段机械臂之间能够相互转动。

多段结构的机械臂常常是为了满足各种角度及长度的需求，且在一些机械臂中，为了使得机械臂的长度更长，会采用伸缩气缸的方式来使某些机械臂伸长，但该伸长的长度限制于伸缩气缸，且在制造出来后所能达到的长度即已固定，使得机械臂的适用性不强。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中机械臂的适用性不强的缺陷，从而提供一种机械臂，包括：

固定装置；

一号臂，一端与所述固定装置可转动连接；

二号臂，一端与所述一号臂的另一端可转动连接，所述二号臂具有沿所述二号臂的轴向方向的第一通道；

三号臂，可滑动地穿设在所述第一通道内；

伸缩装置，可拆卸地固定在所述二号臂的第一通道内，所述伸缩装置的驱动端与所述三号臂连接，用于带动所述三号臂在所述第一通道内往复滑动。

优选地，所述伸缩装置包括可拆卸地固定在所述第一通道内的驱动套和驱动件，所述驱动套内具有沿所述驱动套的轴向方向的第二通道，所述驱动件的一端穿设在所述第二通道内，另一端与所述三号臂连接。

优选地，所述三号臂具有沿所述三号臂的轴向方向的第三通道，所述三号臂通过所述第三通道套设在所述伸缩装置上，所述驱动件与所述第三通道的内壁连接。

优选地，所述固定装置上设有第一驱动装置，所述第一驱动装置的驱动端与所述一号臂的一端固定连接，以驱动所述一号臂在所述固定装置上转动。

优选地，还包括转动连接件，所述固定装置上还设置有第二驱动装置，所述第二驱动装置的驱动端与所述转动连接件的一端固定连接，所述转动连接件的另一端与转动轴固定连接，所述一号臂的另一端与所述转动轴转动连接。

优选地，所述转动连接件包括第一转动件、第二转动件以及连接所述第一转动件、第二转动件的传动件；

所述第二驱动装置的驱动端与所述第一转动件连接，所述转动轴与所述第二转动件固定连接。

优选地，所述二号臂的一端设置有固定件，所述固定件的两相对侧延伸出有固定部，两相对设置的所述固定部固定在所述转动轴的相对两端。

优选地，所述三号臂的另一端连接有第一调整器，所述第一调整器包括依次转动连接的第一U形支座、第三驱动装置和第二U形支座；

所述第一U形支座与所述三号臂远离所述二号臂的一端连接，所述第二U形支座连接有设备。

优选地，所述三号臂远离所述二号臂的一端连接有第二调整器，所述设备通过第二调整器连接在所述第一调整器上，所述第二调整器与所述第一调整器交叉连接；

所述第二调整器包括依次转动连接的第三U形支座、第四驱动装置和第四U形支座，所述第三U形支座与所述第二U形支座交叉连接。

优选地，所述第一U形支座可以所述三号臂的轴心为自转轴转动。

本发明技术方案，具有如下优点：

1.在本发明提供的机械臂中，伸缩装置可拆卸地固定在二号臂的第一通道内，当需要改变三号臂在二号臂中的伸缩长度时，可以调换伸缩装置，将满足使用要求的伸缩装置换上，从而不需要更换整个机械臂，提高了机械臂的适用性。

2.在本发明提供的机械臂中，第一驱动装置和第二驱动装置设置在固定装置上，相对于为了促使二号臂转动而将第二驱动装置设置在机械臂上，减少了机械臂转动所要承受的负荷，使得机械臂伸展范围变大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例1机械臂的一种结构示意图；

图2为本发明实施例1机械臂的另一种结构示意图；

图3为图2中去掉二号臂的结构示意图；

图4为图2中去掉一号臂及固定装置的结构示意图；

图5为本发明实施例1机械臂中二号臂及伸缩装置的配合剖面图；

图6为本发明实施例1机械臂中固定装置的结构示意图；

图7为本发明实施例1机械臂中固定装置与一号臂的配合图；

图8为图7中去掉壳体的结构示意图。

附图标记说明：

10、第一驱动装置；101、第一驱动端；11、固定装置；12、第二驱动装置；121、第二驱动端；20、一号臂；201、第一转动端；202、第二转动端；203、壳体；30、转动连接件；301、第一转动件；302、第二转动件；303、转动轴；304、传动件；40、二号臂；401、固定件；4011、固定部；402、固定环；50、三号臂；60、伸缩装置；601、驱动套；602、驱动件；6021、连接部；603、控制器；701、第一U形支座；702、第三驱动装置；703、第二U形支座；704、第三U形支座；705、第四驱动装置；706、第四U形支座；707、设备。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供了一种机械臂，如图1-图3所示，包括固定装置11、一号臂20、二号臂40、三号臂50和伸缩装置60，一号臂20的一端与固定装置11可转动连接，另一端与二号臂40可转动连接，二号臂40具有沿二号臂40的轴向方向的第一通道，三号臂50可滑动地穿设在第一通道内。

伸缩装置60可拆卸地固定在二号臂40的第一通道内，且伸缩装置60的驱动端与三号臂50可拆卸连接，用于带动三号臂50在第一通道内往复滑动。伸缩装置60可以为电动推杆、伸缩气缸、液压缸等。

在上述实施例中，伸缩装置60可拆卸地固定在二号臂40的第一通道内，当需要改变三号臂50在二号臂40中的伸缩长度时，可以调换伸缩装置60，将满足使用要求的伸缩装置换上，从而不需要更换整个机械臂，提高了机械臂的适用性。

如图3-图5所示，伸缩装置60包括可拆卸地固定在第一通道内的驱动套601和驱动件602，驱动套601内具有沿驱动套601的轴向方向的第二通道，驱动件602的一端穿设在第二通道内，另一端与三号臂50可拆卸地连接。当驱动件602在驱动套601的第二通道内往复滑动时，驱动件602的移动将带动三号臂50移动。

如图2-图5所示，在本实施例中，三号臂50具有沿三号臂50的轴向方向的第三通道，三号臂50通过第三通道套设在伸缩装置60上，驱动件602前端的连接部6021与第三通道的内壁可拆卸连接，例如可通过销钉、螺钉等方式可拆卸连接。其中，驱动套601和驱动件602均为柱状结构，其截面可以为矩形、圆形或多边形等。

在该实施例中，如图5所示，图5中三号臂50未示出。驱动装置60可拆卸地固定在第一通道内，例如可通过销钉、螺钉等方式来将驱动装置60可拆卸固定在第一通道内。在需要调整三号臂50所能伸缩的长度时，可将伸缩装置60更换成满足使用条件的伸缩装置，而不需要更换整个伸缩装置。在一些实施例中，驱动件602可以设有沿驱动件602的轴向方向的第四通道，三号臂50穿设在第四通道内，三号臂50与第四通道的内壁可拆卸链接。

如图6-图8所示，固定装置11为U形座结构，固定装置11的底板上具有固定孔，用于配合销钉、螺钉等将固定装置11固定在某个平面上。固定装置11的一侧壁上设有第一驱动装置10，第一驱动装置10的驱动端与一号臂20的一端固定连接，以驱动一号臂20在固定装置11上转动。

固定装置11的另一侧壁上还设有第二驱动装置12，第二驱动装置12的驱动端与转动连接件30的一端固定连接，转动连接件30的另一端与转动轴303固定连接，一号臂20的另一端与转动轴303转动连接。第一驱动装置10和第二驱动装置12设置在固定装置11上，相对于为了促使二号臂40转动而将第二驱动装置12设置在机械臂上，减少了机械臂转动所要承受的负荷，使得机械臂伸展范围变大。

如图6-图8所示，在本实施例中，第一驱动装置10的第一驱动端101穿过固定装置11的侧壁与一号臂20的第一转动端201固定连接，一号臂20的第二转动端202与转动轴303转动连接。当第一驱动装置10开始工作时，第一驱动端101带动一号臂20在固定装置11上转动。第一转动端201和第二转动端202可以为U形座、L形座等，第一转动端201和第二转动端202之间连接部的壳体203可以为空心管，以减少一号臂的重量并保持必要的刚度。壳体203内还固定有控制器603，控制器603用于控制伸缩装置60的开启、关闭及伸缩长度等。

如图7和图8所示，转动连接件30包括第一转动件301、第二转动件302以及连接第一转动件301和第二转动件302的传动件304，第二驱动装置12的第二驱动端121和第一转动件301固定连接，转动轴303与第二转动件302固定连接。当第二驱动装置12开始工作时，第二驱动端121带动第一转动件301开始转动，第一转动件301通过传动件304带动第二转动件302转动，进而带动与第二转动件302固定的转动轴303转动。转动轴303与一号臂20的第二转动端202转动连接，则此时转动轴303的转动不会影响到一号臂20。

在本实施例中，转动连接件30采用同步皮带轮的方式，第一转动件301、第二转动件302为传动轮，传动件304为皮带。在一些实施例中，转动连接件30也可以采用链轮传动的方式，即第一转动件301、第二转动件302为齿轮，传动件304为链条。

如图3和图4所示，在本实施例中，二号臂40的一端设置有固定件401，固定件401与伸缩装置60可拆卸链接，固定件401的两相对侧沿同一方向延伸出有固定部4011，固定部4011和固定件401呈“U”字型，固定部4011固定在转动轴303的相对两端。当第二驱动装置12工作带动转动轴303转动时，转动轴303带动二号臂40转动。二号臂40可以采用空心柱的结构，以减少机械臂的整体重量并保持必要的刚度，二号臂40也可以采用一端空心(该端具有第一通道)、一端实心的结构(该端设有固定件401)。为了使三号臂50平稳的伸缩，二号臂40的第一通道内且远离固定件401的一端设有固定环402，以防止三号臂50在伸缩过程中晃动。

如图2-图4所示，三号臂50与二号臂40相对的一端设置有第一调整器，第一调整器包括依次转动连接的第一U形支座701、第三驱动装置702和第二U形支座703，第一U形支座701和第二U形支座703的两侧壁转动连接在第三驱动装置702的相对两端，其中第一U形支座701与三号臂50远离二号臂40的一端连接，第二U形支座703上连接有设备707。第一U形支座701和第二U形支座703受第三驱动装置702的驱动带动设备707转动。

为了进一步增加机械臂前端的转动灵活性，还设置有第二调整器，设备707通过第二调整器连接在第一调整器上，第二调整器与第一调整器交叉连接。第二调整器包括依次转动连接的第三U形支座704、第四驱动装置705和第四U形支座706，第四U形支座706和第三U形支座704的两侧壁转动连接在第四驱动装置705的相对两端，且第三U形支座704与第二U形支座703交叉连接，第四U形支座706上连接有设备707。

在本实施例中，第一调整器和第二调整器呈90度交叉连接，第三驱动装置702和第四驱动装置705可驱动设备707在机械臂前端两轴灵活运动。设备707可以为微型可见光摄像机、红外摄像机、激光和/或传感器等，可见光摄像机用于光照良好的环境中拍摄，红外摄像机可用于光照不佳的环境中拍摄。在一些实施例中，还可以包括更多的调整器，第一调整器和第二调整器的交叉交底可以为70度、77度、40度等。

为了进一步调整机械臂前端的灵活性，第一U形支座701可以三号臂50的轴心为自转轴转动，即自转。当第一U形支座701转动时可带动第一调整器、第二调整器及设备707发生自转，从而进一步调整机械臂前端的灵活性。

第一驱动装置10、第二驱动装置12、第三驱动装置702及第四驱动装置705可以为舵机、伺服电机等，第一驱动装置10、第二驱动装置12的扭矩可以为180kg/mm，第三驱动装置702及第四驱动装置705的扭矩可以为20kg/mm，可通过信号输入旋转角度控制一号臂20和二号臂40的位置。上述的机械臂均采用碳管，其截面可以为圆形、矩形、多边形等形状。搭载相机等设备时，可用于在复杂环境下、无死角的监控，且该机械臂可为独立的产品，也可以作为配件安装在机械人、机械车、无人机等机器中。同时，还设有走线管，电线可设置在走线管内。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，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。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括：

固定装置(11)；

一号臂(20)，一端与所述固定装置(11)可转动连接；

二号臂(40)，一端与所述一号臂(20)的另一端可转动连接，所述二号臂(40)具有沿所述二号臂(40)的轴向方向的第一通道；

三号臂(50)，可滑动地穿设在所述第一通道内；

伸缩装置(60)，可拆卸地固定在所述二号臂(40)的第一通道内，所述伸缩装置(60)的驱动端与所述三号臂(50)连接，用于带动所述三号臂(50)在所述第一通道内往复滑动。

2.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述伸缩装置(60)包括可拆卸地固定在所述第一通道内的驱动套(601)和驱动件(602)，所述驱动套(601)内具有沿所述驱动套(601)的轴向方向的第二通道，所述驱动件(602)的一端穿设在所述第二通道内，另一端与所述三号臂(50)连接。

3.如权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述三号臂(50)具有沿所述三号臂(50)的轴向方向的第三通道，所述三号臂(50)通过所述第三通道套设在所述伸缩装置(60)上，所述驱动件(602)与所述第三通道的内壁连接。

4.如权利要求1-3任一所述的机械臂，其特征在于，所述固定装置(11)上设有第一驱动装置(10)，所述第一驱动装置(10)的驱动端与所述一号臂(20)的一端固定连接，以驱动所述一号臂(20)在所述固定装置(11)上转动。

5.如权利要求4所述的机械臂，其特征在于，还包括转动连接件(30)，所述固定装置(11)上还设置有第二驱动装置(12)，所述第二驱动装置(12)的驱动端与所述转动连接件(30)的一端固定连接，所述转动连接件(30)的另一端与转动轴(303)固定连接，所述一号臂(20)的另一端与所述转动轴(303)转动连接。

6.如权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述转动连接件(30)包括第一转动件(301)、第二转动件(302)以及连接所述第一转动件(301)、第二转动件(302)的传动件(304)；

所述第二驱动装置(12)的驱动端与所述第一转动件(301)连接，所述转动轴(303)与所述第二转动件(302)固定连接。

7.如权利要求5或6所述的机械臂，其特征在于，所述二号臂(40)的一端设置有固定件(401)，所述固定件(401)的两相对侧延伸出有固定部(4011)，两相对设置的所述固定部(4011)固定在所述转动轴(303)的相对两端。

8.如权利要求1-3任一所述的机械臂，其特征在于，所述三号臂(50)的另一端连接有第一调整器，所述第一调整器包括依次转动连接的第一U形支座(701)、第三驱动装置(702)和第二U形支座(703)；

所述第一U形支座(701)与所述三号臂(50)远离所述二号臂(40)的一端连接，所述第二U形支座(703)连接有设备(707)。

9.如权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述三号臂(50)远离所述二号臂(40)的一端连接有第二调整器，所述设备(707)通过第二调整器连接在所述第一调整器上，所述第二调整器与所述第一调整器交叉连接；

所述第二调整器包括依次转动连接的第三U形支座(704)、第四驱动装置(705)和第四U形支座(706)，所述第三U形支座(704)与所述第二U形支座(703)交叉连接。

10.如权利要求8所述的机械臂，其特征在于，所述第一U形支座(701)可以所述三号臂(50)的轴心为自转轴转动。

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