CN205630638U - 一种以超声电机为驱动的机械手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种以超声电机为驱动的机械手臂，其特征在于：包括机座、机座旋转超声电机，所述机座的底部固定所述机座旋转超声电机；还包括主摆动臂、副摆动臂、主臂摆动超声电机、副臂摆动超声电机、第一传动杆，第二传动杆、V形连接件；所述第一传动杆置于所述主摆动臂内，所述第二传动杆置于副摆动臂内并与副摆动臂固定连接，所述主臂摆动超声电机与主摆动臂连接，所述主摆动臂和所述副摆动臂的关节处安装V形连接件；副臂摆动超声电机通过第一传动杆连接V形连接件，V形连接件的连接第二传动杆。本实用新型将超声电机应用于机器手臂上，直接由超声电机作为驱动源，并且不需要减速装置，能够克服传统电机需要复杂的传动机构。

Description

一种以超声电机为驱动的机械手臂

技术领域

本实用新型涉及到机器人及自动化领域，特别涉及一种以超声电机为驱动的机械手臂及工作方法。

背景技术

随着工业自动化的普及应用，无人化工厂已经不是遥不可及的梦想。机械手臂已经广泛使用。在目前的工业领域，包括汽车行业、电子电器行业以及工程机械行业等，机械手臂都已大量使用于自动化生产线上。机械手臂是集精密化、柔性化、智能化以及软件应用开发等先进制造技术于一体，然而其为产生复杂动作而需要使用多数的伺服马达造成机械手臂的制作成本过高是不争的事实，实不利于工厂大量使用机械手臂。并且，在一些只需移动和摆动运作情况下，如加工机上、下料操作，使用前述机械手臂对于工厂而言相当不经济，成本高的问题。

发明内容：

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种以超声电机为驱动的机械手臂。该机械手臂具有结构简单、快速响应、精密定位、静音、低速大扭矩、成本低等特点。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种以超声电机为驱动的机械手臂，其特征在于：包括机座、机座旋转超声电机，机座的底部固机座旋转超声电机；还包括主摆动臂、副摆动臂、主臂摆动超声电机、副臂摆动超声电机、第一传动杆，第二传动杆、V形连接件；主摆动臂一端与机座连接，副摆动臂与主摆动臂的另一端旋转连接，第一传动杆置于主摆动臂内，第二传动杆置于副摆动臂内并与副摆动臂固定连接，主臂摆动超声电机固定于机座与主摆动臂的连接处的一侧，副臂摆动超声电机固定于相对的另一侧，主臂摆动超声电机与主摆动臂连接，主摆动臂和副摆动臂的关节处安装V形连接件；V形连接件包含第一顶点、第二顶点、拐点，拐点通过转动轴承固定于主摆动臂和副摆动臂连接处，副臂摆动超声电机通过第一万向套连接第一传动杆的一端，第一传动杆的另一端通过第二万向套连接V形连接件的第一顶点，第二传动杆的一端通过第三万向套连接V形连接件的第二顶点。

进一步，超声电机包括定子、转子、输出轴、底座和与底座连接的外壳，定子安装在底座上，定子下表面粘贴有压电陶瓷，压电陶瓷的引线通过外壳与底座之间预留的缝隙引出；转子安装在输出轴上，转子上端粘贴有阻尼材料，转子下端面粘贴有摩擦材料层并与定子接触。

进一步的，所述主摆动臂和所述副摆动臂上均设有强化柱。

进一步的，所述主摆动臂或所述副摆动臂上设有通孔，所述通孔包括圆形、矩形或三角形。

有益效果：本实用新型将超声电机应用于机器手臂上，直接由超声电机作为驱动源，并且不需要减速装置，能够克服，传统电机需要复杂的传动机构。超声电机2固定在机械臂的基座上，其主要是驱动整个机械臂的旋转。电机与机械臂的基座直接连接无任何减少机构，使其减少了结构复杂所造成的误差。在运行中实现了快速响应精密定位的功能。

超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应、使定子在超声频段内产生振动，通过定子、转子之间的摩擦获得运动和扭矩，通过超声电机的驱动，可以控制任意尺度的进退滑块的运动。根据超声电机自有的特性，电机断电时间为3毫秒，启动时间为6毫秒，所以超声电机在往复运动时是没有惯性的。机械臂由超声电机直接驱动，无需任何的减少机构及刹车装置。利用超声电机低速大扭矩、断电自锁的特性，使现有的机械臂实现了结构简单、快速响应、精密定位、静音、效率高、成本低等优点。

主摆动臂与副摆动臂的关节处安装了V型连接件。V型结构件取代了复杂的减速机及齿轮传动机构，同时在也能起到陀螺仪作用。在机械臂做运动时副摆动臂电机驱动副摆动臂传动杆，传动杆与V型结构件连接。机械手臂的驱动电机为超声电机直接安装于手臂的关节传动各部位，无需减速机构，直接驱动；轻量化设计，功率消耗低；提高了机械手臂的灵活性。

本实用新型的机器人手臂在满足其功能的情况下，关节传动机构简单可靠、轻量化设计，功率消耗低；自适应型手抓提高了机械手臂的灵活性、降低了成本。

附图说明

图1是机械臂的主视图，

图2是机械臂的侧视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明

如图1、图2所示为一种以超声电机为驱动的机械手臂，包括机座1、机座旋转超声电机2、主摆动臂3、副摆动臂12、主臂摆动超声电机5、副臂摆动超声电机4、第一传动杆8，第二传动杆7、V形连接件等组成。

具体的，机座旋转超声电机2固定在机座1底部上，主摆动臂3的一端与机座1连接，副摆动臂12与主摆动臂3的另一端旋转连接，第一传动杆8置于主摆动臂3内，第二传动杆7置于副摆动臂12内并与副摆动臂12固定连接，主臂摆动超声电机5固定于机座1与主摆动臂3的连接处的一侧，副臂摆动超声电机4固定于相对的另一侧，主臂摆动超声电机5与主摆动臂3连接，主摆动臂3和副摆动臂12的关节处安装V形连接件。

如图2所示，V形连接件包含三个点，分别是第一顶点14、第二顶点15、拐点16，拐点16通过转动轴承固定于主摆动臂和副摆动臂连接处，副臂摆动超声电机4通过第一万向套9连接第一传动杆8的一端，第一传动杆8的另一端通过第二万向套6连接V形连接件的第一顶点14，第二传动杆7的一端通过第三万向套10连接V形连接件的第二顶点15。

超声电机包括定子、转子、输出轴、底座和与底座连接的外壳，所述定子安装在底座上，定子下表面粘贴有压电陶瓷，压电陶瓷的引线通过外壳与底座之间预留的缝隙引出。转子安装在输出轴上，转子上端粘贴有阻尼材料，转子下端面粘贴有摩擦材料层并与定子接触。机械手臂的驱动电机为超声电机直接安装于手臂的关节传动各部位，无需减速机构直接驱动，使其关节传动机构简单可靠。

主摆动臂3和所述副摆动臂12上均设有强化柱。主摆动臂3和副摆动臂12上设有圆形、矩形或三角形通孔，从而减轻摆动臂的重量。

第二传动杆7与第三万向套10连接以确保手臂能做运动时最大角度变化的运动。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种以超声电机为驱动的机械手臂，其特征在于：包括机座(1)、机座旋转超声电机(2)，所述机座的底部固定所述机座旋转超声电机；还包括主摆动臂(3)、副摆动臂(12)、主臂摆动超声电机(5)、副臂摆动超声电机(4)、第一传动杆(8)，第二传动杆(7)、V形连接件；所述主摆动臂(3)一端与机座(1)连接，所述副摆动臂(12)与所述主摆动臂(3)的另一端旋转连接，所述第一传动杆(8)置于所述主摆动臂(3)内，所述第二传动杆(7)置于副摆动臂(12)内并与副摆动臂(12)固定连接，所述主臂摆动超声电机(5)固定于所述机座(1)与所述主摆动臂(3)的连接处的一侧，所述副臂摆动超声电机(4)固定于相对的另一侧，所述主臂摆动超声电机(5)与主摆动臂(3)连接，所述主摆动臂(3)和所述副摆动臂(12)的关节处安装V形连接件；所述V形连接件包含第一顶点(14)、第二顶点(15)、拐点(16)，所述拐点(16)通过转动轴承固定于主摆动臂和副摆动臂连接处，所述副臂摆动超声电机(4)通过第一万向套(9)连接所述第一传动杆(8)的一端，所述第一传动杆(8)的另一端通过第二万向套(6)连接所述V形连接件的第一顶点(14)，所述第二传动杆(7)的一端通过第三万向套(10)连接所述V形连接件的第二顶点(15)。

2.如权利要求1所述的一种以超声电机为驱动的机械手臂，其特征在于：所述超声电机(2)包括定子、转子、输出轴、底座和与底座连接的外壳，所述定子安装在底座上，定子下表面粘贴有压电陶瓷，压电陶瓷的引线通过外壳与底座之间预留的缝隙引出；所述转子安装在输出轴上，转子上端粘贴有阻尼材料，转子下端面粘贴有摩擦材料层并与定子接触。

3.如权利要求1所述的一种以超声电机为驱动的机械手臂，其特征在于：所述主摆动臂(3)和所述副摆动臂(12)上均设有强化柱。

4.如权利要求3所述的一种以超声电机为驱动的机械手臂，其特征在于：所述主摆动臂(3)或所述副摆动臂(12)上设有通孔，所述通孔包括圆形、矩形或三角形。