CN203460188U - 一种串联关节机械臂结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种串联关节机械臂结构,所述机械臂结构包括第一关节组件、第二关节组件、第三关节组件、第四关节组件、第五关节组件，所述第一关节电机安装在腰关节上，两套减速器的输出齿轮又分别对称布置在固定在基座上的大齿轮两边，小齿轮与腰关节是连接一体，所述小齿轮与大齿轮啮合；本实用新型这种结构能很好的消除传动时齿轮之间的间隙，从而提高传动精度。第二关节和第三关节的传动结构是将直线运动转换成机械臂关节的转动，从而省去了传统驱动方案中的谐波减速器或是摆线针轮减速器，所以这种新型机械臂的结构简单不仅提高了机械臂的结构刚度及稳定性，并且降低了成本、缩短了机械臂的制造周期。

Description

一种串联关节机械臂结构

技术领域

本实用新型涉及机械自动化领域，特别是涉及一种串联关节机械臂结构。 

背景技术

现有的机械臂关节的转动是通过电机带动减速器最后传动到关节来实现的，这种驱动方式要求使用减速比大、体积小、重量轻、高精度的减速器，一般是谐波减速器或摆线针轮减速器。这类减速器价格昂贵、加工技术难且订货周期长。如果这类驱动方式中用到的减速器及其配件的精度达不到要求，机械臂很容易发生振动，机械臂的定位精度无法保证。这样很大程度上限制了机械臂在自动化领域的运用。 

实用新型内容

本实用新型的目的是在解决上述现有技术难点，提供一种采用电机带动对称布置在大齿轮两边的小齿轮，小齿轮在自转的同时也围绕着大齿轮公转，从而驱动机械臂转动的关节结构，这种结构能很好的消除传动时齿轮之间的间隙，从而提高传动精度；第二关节和第三关节的传动结构是将直线运动转换成机械臂关节的转动，从而省去了传统驱动方案中的谐波减速器或是摆线针轮减速器，所以这种新型机械臂的结构不仅提高了机械臂的结构刚度及稳定性，且易于实现，精度高、成本低等优点。 

本实用新型采用如下技术方案：一种串联关节机械臂结构，所述机械臂结构包括第一关节组件、第二关节组件、第三关节组件、第四关节组件、第五关节组件，所述第一关节组件包括基座、大齿轮、腰关节、第一关节电机、两套第一关节减速器，所述第一关节电机安装在腰关节上，两套减速器的输出齿轮又分别对称布置在固定在基座上的大齿轮两边，小齿轮与腰关节是连接一体，所述小齿轮与大齿轮啮合。当第一关节电机转动时，通过同步带传动，两套减速器输出轴上的小齿轮开始自转，由于小齿轮与大齿轮啮合，而大齿轮固定不动，所以小齿轮同时也围绕大齿轮公转，而小齿轮与腰关节是连接一体的，从而带动腰关节转动。在腰关节转动时，在大齿轮左侧的小齿轮始终和大齿轮轮齿的左侧相接触，在大齿轮右侧的小齿轮始终和大齿轮轮齿的右侧相接触，从而消除了传动时齿轮之间的传动间隙。 

在上述技术方案中，所述第二关节组件包括大臂、安装在大臂上的第二关节电机、第二关节丝杠、第二关节滑块、第二关节主动连杆，所述第二关节丝杠上设置有第二关节丝杠螺母，第二关节丝杠螺母与第二关节丝杠连接，第二关节丝杠又与第二关节主动连杆连接。当第二关节丝杠转动时，在第二关节丝杠上的第二关节丝杠螺母开始做直线运动，第二关节丝杠螺母与第二关节滑块连接，第二关节滑块又与第二关节主动连杆连接，所以第二关节丝杠螺母开始直线运动时，与第二关节滑块连接的第二关节主动连杆转动，而第二关节主动连杆与大臂、腰关节、第二关节滑块组成曲柄滑块机构，第二关节转动时，将带动大臂转动。 

在上述技术方案中，所述第三关节组件包括大臂、安装在大臂上的第三关节电机、第三关节丝杠，所述第三关节丝杠设置有第三关节丝杠螺母，第三关节丝杠螺母与第三关节丝杠滑块连接，第三关节丝杠滑块又与第三关节主动连杆连接，第三关节主动连杆与第三关节摇杆连接，第三关节摇杆又与小臂连接。这样第三关节丝杠滑块与第三关节主动连杆、第三关节摇杆、大臂组成曲柄滑块机构，所以第三关节丝杠螺母开始做直线运动时，第三关节摇杆转动，从而带动小臂转动。 

机械臂的第四关节传动方案：第四关节的转动是依靠于两套串联的平行四边形连杆机构来实现的，这样不管是第二关节转动还是第三关节转动，第四关节上的手腕与地面的夹角始终不变。如果一开始让手腕与地面垂直。那么在搬运过程中不管其他关节怎么转动，手腕始终与地面垂直，这样搬运的物体始终与地面平行，十分有利于码垛等搬运工作。 

机械臂的第五关节传动方案：第五关节的转动是通过电机带动减速器输出轴来传动的。 

在上述技术方案中，所述大齿轮左侧的小齿轮始终和大齿轮轮齿的左侧相接触，在大齿轮右侧的小齿轮始终和大齿轮轮齿的右侧相接触。 

本实用新型与现有技术相比，该种新型串联关节机械臂第一关节的结构是采用电机带动对称布置在大齿轮两边的小齿轮，小齿轮在自转的同时也围绕着大齿轮公转，从而驱动机械臂转动。这种结构能很好的消除传动时齿轮之间的间隙，从而提高传动精度。第二关节和第三关节的传动结构是将直线运动转换成机械臂关节的转动，从而省去了传统驱动方案中的谐波减速器或是摆线针轮减速器，所以这种新型机械臂的结构简单不仅提高了机械臂的结构刚度及稳定性，并且降低了成本、缩短了机械臂的制造周期。 

附图说明

本实用新型将通过实施例并参照附图的方式说明，其中： 

图1是本结构设计实施例中新型串联关节机械臂的总装图；

图2是本结构设计实施例中第一关节传动结构分解示意图；

图3是本结构设计实施例中第二关节传动结构示意图；

图4是本结构设计实施例中第三关节传动结构示意图；

其中：1是基座，2是第一关节减速器，3是第一关节电机，4是腰关节，5是第二关节电机，6是大臂，7是第三关节电机8是小臂9是腕关节，10是第五关节电机，11是第五关节减速器，12是主动同步带轮，13是从动同步带轮，14是同步带，15是小齿轮，16是大齿轮，17是第二关节主动连杆，18是第二关节滑块，19是第二关节丝杠，20是第二关节减速齿轮，21是第二关节丝杠螺母，22是第三关节滑块，23是第三关节主动连杆，24是第三关节摇杆，25是第三关节丝杠螺母，26是第三关节减速齿轮。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。 

参见图1及图2，整个机械臂包含基座1、第一关节电机3、第一关节减速器2、腰关节4、大臂6、第二关节电机5、第三关节电机7、小臂8、腕关节9、第五关节电机10、第五关节减速器11。第一关节传动组件包含基座1、第一关节减速器2、主动同步带轮12、从动同步带轮13、同步带14、第一关节电机3、小齿轮15、腰关节4、大齿轮16。第一关节电机3通过主动同步带轮12、从动同步带轮13及同步带14，将带动一关节减速器2输出轴上的小齿轮15转动。小齿轮15在自转的同时将围绕大齿轮16公转，小齿轮15与腰关节4相连，大齿轮16与基座1相连，所以小齿轮15在公转时，将带动腰关节4相对于基座1转动。 

参见图3，第二关节传动组件包含腰关节4、第二关节主动连杆17、第二关节滑块18、第二关节丝杠19、大臂6、第二关节减速齿轮20、第二关节电机5、第二关节丝杠螺母21。第二关节电机5转动，通过第二关节减速齿轮20将带动第二关节丝杠19转动，当第二关节丝杠19转动时第二关节丝杠螺母21将做直线运动，从而第二关节滑块18做直线运动。第二关节滑块18做直线运动时第二关节主动连杆17将转动，从而带动大臂6转动。 

参见图4，第三关节传动组件包含第三关节滑块22、第三关节主动连杆23、第三关节摇杆24、小臂8、第三关节丝杠螺母25、第三关节电机7、第三关节减速齿轮26。第三关节电机7转动，从而第三关节减速齿轮26开始转动，第三关节减速齿轮26将带动三关节丝杠转动，从而使第三关节丝杠螺母25做直线运动，第三关节丝杠螺母25又带动第三关节滑块22做直线运动，第三关节滑块22通过第三关节主动连杆23使第三关节摇杆24转动，最终驱动小臂8转动。 

本说明书中公开的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式组合。 

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

Claims (4)

1.一种串联关节机械臂结构，所述机械臂结构包括第一关节组件、第二关节组件、第三关节组件、第四关节组件、第五关节组件，其特征为所述第一关节组件包括基座、大齿轮、腰关节、第一关节电机、两套第一关节减速器，所述第一关节电机安装在腰关节上，两套减速器的输出齿轮又分别对称布置在固定在基座上的大齿轮两边，小齿轮与腰关节是连接一体，所述小齿轮与大齿轮啮合。

2.根据权利要求1所述的一种串联关节机械臂结构，其特征为所述第二关节组件包括大臂、安装在大臂上的第二关节电机、第二关节丝杠、第二关节滑块、第二关节主动连杆，所述第二关节丝杠上设置有第二关节丝杠螺母，第二关节丝杠螺母与第二关节滑块连接，第二关节滑块又与第二关节主动连杆连接。

3.根据权利要求1所述的一种串联关节机械臂结构，其特征为所述第三关节组件包括大臂、安装在大臂上的第三关节电机、第三关节丝杠，所述第三关节丝杠设置有第三关节丝杠螺母，第三关节丝杠螺母与第三关节丝杠滑块连接，第三关节丝杠滑块又与第三关节主动连杆连接，第三关节主动连杆与第三关节摇杆连接，第三关节摇杆又与小臂连接。

4.根据权利要求1所述的一种串联关节机械臂结构，其特征为所述大齿轮左侧的小齿轮始终和大齿轮轮齿的左侧相接触，在大齿轮右侧的小齿轮始终和大齿轮轮齿的右侧相接触。

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