CN112742767A - 一种自动化机械臂装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动化机械臂装置，属于机械臂领域，包括底座箱，所述底座箱的底壁上安装有移动轮，所述底座箱顶壁的一侧铰接有摆臂板，所述摆臂板的一侧与底座箱的顶壁之间共同安装有液压杆，所述液压杆的顶部与摆臂板的侧壁铰接，所述液压杆的底部与底座箱的顶壁铰接，所述摆臂板顶部的一侧安装有第一电机，且另一侧安装有螺纹杆和滑杆，所述螺纹杆的一端与第一电机的驱动端安装。本发明的机械臂通过各个结构的设置，可实现在竖向位置和水平位置上的全方位位置调节和角度调节，其操作范围为立体的空间范围，同时可以实现在水平移动路线上的周向旋转，使得其操作半径内的各个空间点均可以被机械臂触及，实现真正意义上的无死角操作。

Description

一种自动化机械臂装置
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种自动化机械臂装置。
背景技术
机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影，尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业
经检索，中国专利号CN109822621A公开了一种机械手臂自动化清洗装置，包括转动组件、第一电机、动力板、承载板、连接轴和底板，所述底板上滑动设置有滑板，所述滑板上表面上固定安装有转动组件，所述转动组件带动固定板旋转，所述固定板上转动连接有动力板，所述动力板内部为中空设置，且水平设置有伸缩气缸，所述伸缩气缸一端固定连接动力板的内壁，另一端固定连接动力箱，所述伸缩气缸带动动力箱移动，所述动力箱滑动设置在动力板的上表面，所述动力箱内部安装有第四电机，且第四电机的输出轴上与转轴固定相连，所述转轴转动连接动力箱。
现有技术中的机械臂自动化清洗装置在实际使用时依然存在如下的缺点：机械臂的操作范围有限，仅方便在前后水平位置和竖向角度的调节，因此其操作范围仅为一个竖向的平面，却不能实现在水平和竖直方向上的全方位调节，从而其清洁时十分局限，因此我们在此提出一种自动化机械臂装置。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，而提出的一种自动化机械臂装置。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种自动化机械臂装置，包括底座箱，所述底座箱的底壁上安装有移动轮，所述底座箱顶壁的一侧铰接有摆臂板，所述摆臂板的一侧与底座箱的顶壁之间共同安装有液压杆，所述液压杆的顶部与摆臂板的侧壁铰接，所述液压杆的底部与底座箱的顶壁铰接，所述摆臂板顶部的一侧安装有第一电机，且另一侧安装有螺纹杆和滑杆，所述螺纹杆的一端与第一电机的驱动端安装，所述螺纹杆和滑杆远离第一电机的一端共同与限位板安装；
所述螺纹杆和滑杆共同安装有移动柱，所述移动柱与滑杆滑动安装，所述移动柱与螺纹杆螺纹安装，所述移动柱的两端均转动套设有套环，两个所述套环共同与一个第一U形架安装，所述第一U形架的外壁上转动安装有旋转柱，所述第一U形架的内壁上安装有第三电机和第四电机，所述第四电机的驱动端安装有蜗杆，所述移动柱上套设固定有蜗轮，所述蜗杆与蜗轮啮合传动，所述第三电机的驱动端贯穿第一U形架且延伸至旋转柱的外侧并安装有齿轮，所述旋转柱上套设固定有齿圈，所述齿轮与齿圈啮合传动；
所述旋转柱远离第一U形架的一端有手臂一铰接安装，所述手臂一远离旋转柱的一端与手臂二铰接安装，所述手臂二远离手臂一的一端与操作机构铰接安装，所述手臂一与旋转柱的铰接点、手臂一与手臂二铰接点、手臂二与操作机构的铰接点均通过摆臂电机驱动，所述操作机构包括第二U形架，所述第二U形架与手臂二铰接安装，所述第二U形架内侧安装有第二电机，所述第二电机的驱动端贯穿至第二U形架的外侧并安装有清洁头，所述第二U形架的外侧安装有喷头，所述喷头通过水管外接水泵。
进一步地，所述底座箱内置单片机控制器、蓄电池，所述液压杆、第一电机、摆臂电机、第三电机和第四电机均与单片机控制器和蓄电池电连接。
进一步地，所述底座箱底壁上的移动轮采用电动轮。
进一步地，所述摆臂板的顶部安装有一个螺纹杆和三个滑杆，所述螺纹杆与摆臂板转动安装板，每个所述滑杆均与摆臂板固定安装。
进一步地，所述移动柱轴向开设有与螺纹杆相匹配的螺纹孔，同时还轴向开设有与滑杆相匹配的滑孔。
进一步地，所述蜗杆的一端与第四电机的驱动端固定，另一端与轴承支撑板安装，且轴承支撑板与第一U形架的内壁固定。
进一步地，所述旋转柱通过轴承与第一U形架的外壁转动安装。
进一步地，所述底座箱远离摆臂板的一侧安装有配重块。
进一步地，所述第二U形架的外侧对称安装有两个喷头，所述喷头通过支架与第二U形架固定。
相比于现有技术，本发明的有益效果在于：
1、本发明的机械臂可实现在竖向位置和水平位置上的全方位位置调节和角度调节，因此其操作范围为立体的空间范围。
2、本发明的机械臂不仅可以在立体空间范围内操作，同时在操作时，可以实现在水平移动路线上周向旋转，使得其操作半径内的各个空间点均可以被机械臂很好的触及，实现真正意义上的操作无死角。
综上所述，本发明的机械臂通过各个结构的设置，可实现在竖向位置和水平位置上的全方位位置调节和角度调节，其操作范围为立体的空间范围，同时可以实现在水平移动路线上的周向旋转，使得其操作半径内的各个空间点均可以被机械臂触及，实现真正意义上的无死角操作。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提出的一种自动化机械臂装置的状态一示意图；
图2为本发明提出的一种自动化机械臂装置的状态二示意图；
图3为本发明中操作机构的结构示意图；
图4为本发明中第一U形架与移动柱的安装示意图；
图5为图4中蜗杆与蜗轮的侧视啮合示意图。
图中：1底座箱、2摆臂板、3液压杆、4第一电机、5螺纹杆、6滑杆、7移动柱、8套环、9第一U形架、10旋转柱、11手臂一、12手臂二、13摆臂电机、14操作机构、15第二U形架、16第二电机、17清洁头、18喷头、19第三电机、20齿轮、21齿圈、22第四电机、23蜗杆、24蜗轮。
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。
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1-5，一种自动化机械臂装置，包括底座箱1，底座箱1的底壁上安装有移动轮，底座箱1顶壁的一侧铰接有摆臂板2，摆臂板2的一侧与底座箱1的顶壁之间共同安装有液压杆3，液压杆3的顶部与摆臂板2的侧壁铰接，液压杆3的底部与底座箱1的顶壁铰接，摆臂板2顶部的一侧安装有第一电机4，且另一侧安装有螺纹杆5和滑杆6，螺纹杆5的一端与第一电机4的驱动端安装，螺纹杆5和滑杆6远离第一电机4的一端共同与限位板安装；
整个装置通过底座箱1下侧的移动轮实现方便的移动，液压杆3的伸缩可带动摆臂板2进行竖向平面内的角度调节。第一电机4可驱动螺纹杆5转动。
螺纹杆5和滑杆6共同安装有移动柱7，移动柱7与滑杆6滑动安装，移动柱7与螺纹杆5螺纹安装。
第一电机4可驱动螺纹杆5转动时，移动柱7与螺纹杆5螺纹配合，从而使得移动柱7沿着螺纹杆5和滑杆6实现轴向位置移动。
移动柱7的两端均转动套设有套环8，两个套环8共同与一个第一U形架9安装，第一U形架9的外壁上转动安装有旋转柱10，第一U形架9的内壁上安装有第三电机19和第四电机22，第四电机22的驱动端安装有蜗杆23，移动柱7上套设固定有蜗轮24，蜗杆23与蜗轮24啮合传动。
第四电机22驱动蜗杆23与蜗轮24啮合，此时第一U形架9、第四电机22、蜗杆23和蜗轮24均可以通过套环8围绕着移动柱7转动，转动形式可参照图1中移动柱7处得到箭头指示，第一U形架9可转动至图2中所示的状态。
第三电机19的驱动端贯穿第一U形架9且延伸至旋转柱10的外侧并安装有齿轮20，旋转柱10上套设固定有齿圈21，齿轮20与齿圈21啮合传动。
第三电机19驱动齿轮20与齿圈21啮合，从而促使旋转柱10转动。旋转柱10的转动形式可参照图1中旋转柱10下侧的箭头指示。
旋转柱10远离第一U形架9的一端有手臂一11铰接安装，手臂一11远离旋转柱10的一端与手臂二12铰接安装，手臂二12远离手臂一11的一端与操作机构14铰接安装，手臂一11与旋转柱10的铰接点、手臂一11与手臂二12铰接点、手臂二12与操作机构14的铰接点均通过摆臂电机13驱动。
三个摆臂电机13可分别控制手臂一11、手臂二12和操作机构14按照图1中手臂一11和手臂二12铰接点处的箭头所示进行摇摆伸展。
操作机构14包括第二U形架15，第二U形架15与手臂二12铰接安装，第二U形架15内侧安装有第二电机16，第二电机16的驱动端贯穿至第二U形架15的外侧并安装有清洁头17，第二U形架15的外侧安装有喷头18，喷头18通过水管外接水泵。
第二电机16驱动清洁头17转动，喷头18则可向清洁头17的操作点进行喷水，增加清洁效率，且吸附可能产生的灰尘。
操作机构14以及清洁头17可被移动至摆臂板2的前侧(图1中摇摆臂的左侧)空间内任意点进行操作，实现真正意义上的全方位无死角操作。
进一步地，底座箱1内置单片机控制器、蓄电池，液压杆3、第一电机4、摆臂电机13、第三电机19和第四电机22均与单片机控制器和蓄电池电连接。单片机控制器可采用可编程89S51型号，用于控制液压杆3以及上述各个电机的开关、正转和反转。
底座箱1底壁上的移动轮采用电动轮。电动轮可进一步增加装置的移动便捷性。
摆臂板2的顶部安装有一个螺纹杆5和三个滑杆6，螺纹杆5与摆臂板2转动安装板，每个滑杆6均与摆臂板2固定安装。一个螺纹杆5和三个滑杆6按照图5中所示的截面形式分布，便于增加移动柱7的稳定性。
移动柱7轴向开设有与螺纹杆5相匹配的螺纹孔，同时还轴向开设有与滑杆6相匹配的滑孔。
蜗杆23的一端与第四电机22的驱动端固定，另一端与轴承支撑板(图中未示)安装，且轴承支撑板与第一U形架9的内壁固定。轴承支撑板为现有较为简单的支撑方式，用于增加蜗杆23在转动时的稳定性。
旋转柱10通过轴承与第一U形架9的外壁转动安装。
底座箱1远离摆臂板2的一侧安装有配重块。配重块可安装在底座箱1的后侧位置，用于增加装置的配重，将其重心后移，避免装置前部过重而造成失稳。
进一步地，第二U形架15的外侧对称安装有两个喷头18，喷头18通过支架与第二U形架15固定。如图3中所示，两个喷头18安装在第二U形架15的上下两侧，且确保其喷出的水可以覆盖清洁头17的清洁点出。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种自动化机械臂装置，包括底座箱(1)，所述底座箱(1)的底壁上安装有移动轮，所述底座箱(1)顶壁的一侧铰接有摆臂板(2)，所述摆臂板(2)的一侧与底座箱(1)的顶壁之间共同安装有液压杆(3)，所述液压杆(3)的顶部与摆臂板(2)的侧壁铰接，所述液压杆(3)的底部与底座箱(1)的顶壁铰接，所述摆臂板(2)顶部的一侧安装有第一电机(4)，且另一侧安装有螺纹杆(5)和滑杆(6)，所述螺纹杆(5)的一端与第一电机(4)的驱动端安装，所述螺纹杆(5)和滑杆(6)远离第一电机(4)的一端共同与限位板安装；
所述螺纹杆(5)和滑杆(6)共同安装有移动柱(7)，所述移动柱(7)与滑杆(6)滑动安装，所述移动柱(7)与螺纹杆(5)螺纹安装，所述移动柱(7)的两端均转动套设有套环(8)，两个所述套环(8)共同与一个第一U形架(9)安装，所述第一U形架(9)的外壁上转动安装有旋转柱(10)，所述第一U形架(9)的内壁上安装有第三电机(19)和第四电机(22)，所述第四电机(22)的驱动端安装有蜗杆(23)，所述移动柱(7)上套设固定有蜗轮(24)，所述蜗杆(23)与蜗轮(24)啮合传动，所述第三电机(19)的驱动端贯穿第一U形架(9)且延伸至旋转柱(10)的外侧并安装有齿轮(20)，所述旋转柱(10)上套设固定有齿圈(21)，所述齿轮(20)与齿圈(21)啮合传动；
所述旋转柱(10)远离第一U形架(9)的一端有手臂一(11)铰接安装，所述手臂一(11)远离旋转柱(10)的一端与手臂二(12)铰接安装，所述手臂二(12)远离手臂一(11)的一端与操作机构(14)铰接安装，所述手臂一(11)与旋转柱(10)的铰接点、手臂一(11)与手臂二(12)铰接点、手臂二(12)与操作机构(14)的铰接点均通过摆臂电机(13)驱动，所述操作机构(14)包括第二U形架(15)，所述第二U形架(15)与手臂二(12)铰接安装，所述第二U形架(15)内侧安装有第二电机(16)，所述第二电机(16)的驱动端贯穿至第二U形架(15)的外侧并安装有清洁头(17)，所述第二U形架(15)的外侧安装有喷头(18)，所述喷头(18)通过水管外接水泵。
2.根据权利要求1所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述底座箱(1)内置单片机控制器、蓄电池，所述液压杆(3)、第一电机(4)、摆臂电机(13)、第三电机(19)和第四电机(22)均与单片机控制器和蓄电池电连接。
3.根据权利要求1或2所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述底座箱(1)底壁上的移动轮采用电动轮。
4.根据权利要求1所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述摆臂板(2)的顶部安装有一个螺纹杆(5)和三个滑杆(6)，所述螺纹杆(5)与摆臂板(2)转动安装板，每个所述滑杆(6)均与摆臂板(2)固定安装。
5.根据权利要求1或4所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述移动柱(7)轴向开设有与螺纹杆(5)相匹配的螺纹孔，同时还轴向开设有与滑杆(6)相匹配的滑孔。
6.根据权利要求1所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述蜗杆(23)的一端与第四电机(22)的驱动端固定，另一端与轴承支撑板安装，且轴承支撑板与第一U形架(9)的内壁固定。
7.根据权利要求1所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述旋转柱(10)通过轴承与第一U形架(9)的外壁转动安装。
8.根据权利要求1所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述底座箱(1)远离摆臂板(2)的一侧安装有配重块。
9.根据权利要求1所述的一种自动化机械臂装置，其特征在于，所述第二U形架(15)的外侧对称安装有两个喷头(18)，所述喷头(18)通过支架与第二U形架(15)固定。
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