CN113715009A - 一种可用于野外机器人的机械臂改进结构 - Google Patents

Abstract

本发明专利是基于常用机械臂结构的改进，以舵机为主要动力单元，共6个舵机分级作用在各转动关节，共2个舵机作用于机械臂手爪结构。将机械臂单手爪抓取结构改进为基于丝杠结构的双手爪可开合结构，两机械爪结构间有可伸缩钻孔装置，将两手臂结构中的大臂换为电动推杆；前段结构灵活化，零件常见，成本低，具有更强的经济实用性。采用模块化组件，组装简易，效果直观，体积小，重量轻。转盘的内圈可转动，其中心螺纹连接在底座舵机主舵盘上，由底座舵机带动转盘的内圈转动；转盘的内圈上具有手臂连接件。

Description

一种可用于野外机器人的机械臂改进结构

其特征在于：

机械臂爪抓取结构可开合移动，两抓取结构中增加一个可伸缩的钻孔装置，机械手臂大臂可伸缩，涉及野外作业机器的辅助机构。

技术领域:

本发明属于机械臂技术领域，涉及一种用于探索机器人的机械臂。

背景技术：

在一些复杂地形中，在不同情况下，往往需要一些机器探索搜查人类无法前往的地方，相比而言机械装备具有更强的适应性，机械臂可以在探索机器上可以实现取样或破坏功能，人类社会也在不断进行自动化变革，随之而来的是很多突发情况，为了减少人员伤亡，可以用探索机器代替人类，而本改进机械臂改进正是为了给机器在突发情况下提供有效帮助而进行改进的。在一些特殊环境中，装有本改进机械臂的机器可以完成一系列特殊作业，例如危险物品取样，位置环境探测等工作。

发明内容：

针对现有结构的不足，为了在节约成本的基础上使拼装机械臂具有更强的应对特殊情况能力，提出一些改进。

技术方案如下：

一种拼装机械臂改进结构，其特征在于：所述底部第一舵机(1-1-1)安装在底盘上，带动机械臂整体圆周旋转。所述机械臂第一手臂固定在底部结构上，由第二舵机(1-1-2)作为驱动装置使第一手臂进行底部为基点半圆周转动。

进一步，第二手臂(1-1-11)固定在第一手臂(1-1-10)另一侧的第三舵机(1-1-3)上并由第三舵机(1-1-3)作为驱动装置以舵机为基点近圆周转动。

进一步，第四舵机固定在第二手臂的另一端，与钻孔装置通过L型链接(3-27)链接。

进一步，第六舵机(1-1-6)固定在钻孔装置旁，为钻孔装置的伸缩提供动力。

具体的，所述钻孔装置连接一块固定板，固定板上固定齿条，齿条与舵机上安装的齿轮(4-30)啮合，从而实现了钻孔装置的伸缩。

进一步，第五舵机(1-1-5)在第六舵机(1-1-6)对面安装在钻孔装置另一端，通过齿轮(4-19)啮合中空齿轮(4-18)作为臂与爪间连接件的中空旋转板(4-14)。

进一步，第七舵机(1-1-7)连接在一个控制两爪开合的丝杠(5-1-16)，末端连接抓取装置，第九舵机(1-1-9)和第八舵机(1-1-8)为两个相同的爪抓取结构提供动力。

进一步，手臂连接件包括舵机连接件，L型固定板(3-27)以及舵机为驱动单元的旋转板结构。

进一步，底盘为一个螺旋连接件(2-12)，一侧连接第一舵机(1-1-1)，另一侧通过第二舵机(1-1-2)连接整个机械臂整体结构。

具体的，旋转板以舵机为驱动单元的，通过齿轮进行传动，中空大齿轮(4-18)与中空旋转板(4-14)相接，小齿轮(4-19)作为动力与大齿轮外啮合，安装在舵机上，控制整个爪部结构的旋转。

具体的，爪部抓取装置由两个完全相同的复合铰接齿轮传动装置组成，由舵机带动半齿轮连杆结构(5-3-14)转动，另一个连杆齿轮(5-3-23)与主动齿轮(5-3-24)啮合从动，控制两齿轮机构末端连杆(5-3-22)的开合。

进一步，两爪(抓取结构)开合结构由连接杆(1-1-31)和丝杠(5-1-16)组成，连接杆一侧与爪结构底盘(5-1-17)相连，另一侧与丝杠的一端相连，中间有固定的内齿轮作为传动机构，舵机上有外齿轮，外齿轮与内齿轮外啮合，齿轮旋转带动丝杠从而实现了两爪结构靠近和远离的开合动作。

附图说明

图1是整体结构示意图。

图2是底盘结构示意图。

图3是机械手臂结构示意图。

图4是钻孔和旋转装置整体结构示意图。

图5是爪部抓取结构示意图。

具体实施方式：

下面通过实施例，结合附图，对所述技术方案作进一步说明。

图1为机械臂改进设计整体结构示意图，本机械臂是一个八舵机械臂，包括底座结构、机械臂手臂结构，钻孔装置，机械臂爪部旋转开合结构和机械臂手爪结构五部分。底座结构主要为底座舵机、固定板材料和若干连接件；机械臂手臂结构包括三个手臂舵机、若干连接件、L型固定板；钻孔装置包括一个实现伸缩结构功能的舵机、钻头和电钻、不规则固定板、若干连接件；爪部旋转开合结构包括两个连接齿轮的舵机、丝杠、不同规格齿轮、中空矩形板、固定板、若干连接件；夹爪包括两个夹爪舵机、齿轮连杆结构、若干固定件，连接件为常见的固定件如螺柱等。

图2为底部结构，底部包括一个舵机，两固定板(2-13)，一块带螺纹圆板(2-12)，三板平行放置，底部舵机(2-1)固定在两矩形固定板间为上当整体结构的动力单元，舵机通过螺纹圆板(2-12)连接整体机械臂下段结构并带动整体旋转。

图3为机械臂第一第二手臂基本结构，机械臂第一手臂为电动推杆，机械臂第二手臂由U型连接板(3-28)与舵机通过L型板固定(3-27)，机械臂第一手臂下部通过不规则圆底连接件(3-26)连接第二舵机(1-1-2)，机械臂第一手臂(1-1-10)上部通过不规则连接件(3-26)连接第三舵机(1-1-3)。机械臂第二手臂(1-1-11)一侧通过固定板件连接第三舵机(1-1-3)，机械臂第二手臂(1-1-11)另一端通过固定板件连接第四舵机(1-1-4)。

图4为钻孔旋转装置整体结构示意图，包括核心装置的微型电钻(4-20)、用于控制钻孔装置伸缩的第四舵机(1-1-4)、中空矩形板板(4-14)等连接件。微型电钻(4-20)连接一个L型固定板(4-29)，通过固定板将微型电钻夹在中央固定，第六舵机(1-1-6)在电钻一侧，第六舵机(1-1-6)安装的齿轮与电钻上固定的齿条外啮合，通过第六舵机(1-1-6)带动齿轮，齿条从动实现伸缩功能。旋转结构由一个舵机，空心连接板(1-1-31)，螺柱，中空齿轮(4-18)组成，中空齿轮(4-18)与中空矩形板(4-14)平行放置，两零件以空心圆圆心为中心，中空齿轮部分焊接在矩形板(4-14)上，第五舵机(1-1-5)固定在钻孔装置另一侧，舵机上安装的齿轮与中空齿轮外啮合，通过舵机带动齿轮，实现末端自由旋转功能。

图5为爪部结构示意图，开合结构由舵机，空心连接板，丝杠，螺柱，爪结构组成。中空板下部一侧固定用于控制机械臂两爪开合的丝杠(5-1-16)，丝杠两端通过U型连接杆(1-1-31)连接爪结构下部滑动圆台(5-2-17)。爪结构部分由舵机连接第一半齿轮连杆结构(5-3-24)转动，第二连杆齿轮(5-3-23)与主动齿轮外啮合，通过七八第九舵机控制第一齿轮结构，第二齿轮结构从动，实现两齿轮机构末端连杆机构的开合，进而完成结构抓取动作，两齿轮杆机构下部通过两L型板固定在圆台上。

Claims (6)

1.一种可用于野外机器人的机械臂改进结构，其特征在于：所述底部第一舵机(1-1-1)装在底盘上，带动机械臂整体圆周旋转。所述机械臂第一手臂固定在底部结构上，由第二舵机(1-1-2)作为驱动装置使第一手臂进行底部为基点半圆周转动。所述第二手臂固定在第一手臂另一侧的第三舵机(1-1-3)上并由第三舵机(1-1-3)作为驱动装置以舵机为基点近圆周转动。所述机械第二手臂另一端连接第四舵机(1-1-4)，控制末端部分转动，第五舵机(1-1-5)是转动结构的一部分，为抓取装置的转动提供动力，第六舵机(1-1-6)安装钻孔装置旁，为钻孔装置的伸缩提供动力，通过齿轮连接一中空旋转板(5-1-14)，第七舵机(1-1-7)连接在一个控制两爪开合的丝杠(5-1-16)旁，末段连接抓取装置，由第八舵机(1-1-8)和第九舵机(1-1-9)为两个相同的的爪夹取结构提供动力。

2.根据权利1所述的一种可用于野外机器人的机械臂改进结构，其特征在于：所述手臂连接件包括舵机连接件液压装置以及舵机为驱动单元的中空旋转板结构。所述底盘为一个螺旋连接件(2-12)，连接件一侧连接第一舵机(1-1-1)，连接件另一侧连接整个机械臂整体结构。所述整体结构的机械臂第一手臂(1-1-10)为已有的产品，性能成熟可靠，是可量产小型电动推杆。

3.根据权利2所述的一种可用于野外机器人的机械臂改进结构，其特征在于：所述以舵机为驱动单元的中空旋转板(5-1-14)通过螺柱和大齿轮(4-18)相连接，小齿轮(4-19)为动力，安装在舵机上的小齿轮与大齿轮外啮合。

4.根据权利1所述的一种可用于野外机器人的机械臂改进结构，其特征在于：钻孔装置连接一L型固定板(4-29)，固定板上固定一块齿条，齿条与舵机上安装的齿轮(4-30)外啮合，通过舵机控制齿轮的转动带动装置上的齿条，从而实现了钻孔装置的伸缩。

5.根据权利1所述的一种可用于野外机器人的机械臂改进结构，其特征在于：抓取装置由两个完全相同的复合铰接齿轮传动装置组成，由第八第九舵机带动一个齿轮(5-3-23)转动，另一个齿轮(5-3-14)与主动齿轮(5-3-23)咬合从动，进而带动整个机械爪完成完整的抓取动作。

6.根据权利1所述的一种可用于野外机器人的机械臂改进结构，其特征在于：机械臂两手爪部(抓取结构)开合结构由连接杆一侧与爪底盘相连，另一侧与一个丝杠(5-1-16)相连，丝杠中间有齿轮作为传动机构，通过舵机带动齿轮旋转从而实现了两爪结构靠近和远离的开合动作，使机械臂更加灵活。

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