CN206123661U - 一种具有多关节、多自由度的机械手 - Google Patents

Abstract

一种具有多关节、多自由度的机械手，包括底板、舵机控制板、电源、关节臂和平行夹持机械手爪；所述舵机控制板和所述电源分别固定设置于所述底板；所述关节臂通过旋转底盘立式设置在所述底板的机械手底座上，所述关节臂包括摆动臂、摆动肘和摆动腕，所述摆动臂、摆动肘和摆动腕分别设有用于驱动其摆动或旋转的驱动电机，各所述驱动电机与所述舵机控制板连接；所述关节臂上任意两相邻的驱动电机，其两者的转动轴的轴心不位于同一平面内。本实用新型出一种具有多关节、多自由度的机械手，实现前后摆动或左右摆动，使机械手的夹持点在同一区域内大大的增多，更具有灵活性。

Description

一种具有多关节、多自由度的机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其涉及一种具有多关节、多自由度的机械手。

背景技术

机械手它是在早期出现的古代机器人基础上发展起来的，随着计算机和自动控制技术的发展，同时大批量生产的迫切需求推动了机器人的发展；在生产中有着许多环节人不能进行直接工作，或者说对人的健康不利，因而大量的机器人投入到生产中，例如搬运货物、高危险条件下工作等；因此操作者就要非常熟悉机器人，学习掌握机器人的运用，遗憾的是，在生产应用中的机器人大都体积较大、较笨重，不易于大规模的教学，另外，把学员带到生产前线学习，这样既危险同时还会影响正常的生产；因此如何解决机械手体积大、笨重，不利于大规模应用于教学的问题便是本技术领域人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提出一种具有多关节、多自由度的机械手，实现前后摆动或左右摆动，使机械手的夹持点在同一区域内大大的增多，更具有灵活性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有多关节、多自由度的机械手，包括底板、舵机控制板、电源、关节臂和平行夹持机械手爪；

所述舵机控制板和所述电源分别固定设置于所述底板；

所述关节臂通过旋转底盘立式设置在所述底板的机械手底座上，所述关节 臂包括摆动臂、摆动肘和摆动腕，所述摆动臂的摆动端设于所述旋转底盘上，所述摆动臂的末端连接于所述摆动肘的始端，所述摆动肘的末端连接于所述摆动腕的始端，所述摆动腕的末端安装有所述平行夹持机械手爪；

所述摆动臂、摆动肘和摆动腕分别设有用于驱动其摆动或旋转的驱动电机，各所述驱动电机与所述舵机控制板连接；

所述关节臂上任意两相邻的驱动电机，其两者的转动轴的轴心不位于同一平面内。

更进一步的说明，所述摆动肘设置有多个，多个所述摆动肘的摆动端和末端依次相连。

更进一步的说明，所述平行夹持机械手爪与所述摆动腕之间还设置有旋转电机。

更进一步的说明，所述关节臂设置有两副，两所述关节臂共用一个摆动臂，所述摆动臂的末端设有两个转接部，所述转接部分别转接有所述摆动肘。

更进一步的说明，所述转接部为L型板件。

更进一步的说明，所述关节臂设置于转接部的延伸板的外板面上，转接部的底板设置有配重块。

更进一步的说明，所述舵机控制板的串口兼具USB模式开关和PS2模式开关两种模式。

更进一步的说明，所述平行夹持机械手爪包括舵机固定板、舵盘、左夹持爪、右夹持爪、左连杆、右连杆、左啮合齿轮杆和右啮合齿轮杆；

所述左啮合齿轮杆和所述右啮合齿轮杆安装于所述舵机固定板，且其两者的齿轮端相互啮合；

所述左夹持爪和所述右夹持爪可开合的相对设置，所述左夹持爪和所述右 夹持爪的内侧壁均设有凹槽；

所述左夹持爪的主动端铰接于所述左啮合齿轮杆的连杆端，所述左夹持爪的限位端通过所述左连杆连接于所述舵机固定板；

所述右夹持爪的主动端铰接于所述右啮合齿轮杆的连杆端，所述右夹持爪的限位端通过所述右连杆连接于所述舵机固定板；

所述左连杆和所述右连杆相互平行；

所述舵盘控制所述左啮合齿轮杆或所述右啮合齿轮杆的转动。

更进一步的说明，所述摆动臂、所述摆动肘和摆动腕分别由U型板构成。

更进一步的说明，所述舵机控制板设有用于检测电源电量的检测器和用于报警提醒充电的蜂鸣器。

本实用新型的有益效果：

1、任意两相邻的驱动电机，两者的转动轴不位于同一平面内，使摆动臂、摆动肘或摆动腕的摆动方向各不相同，实现前后摆动或左右摆动，使机械手的夹持点在同一区域内大大的增多，更具有灵活性；

2、通过多个摆动肘的设置，实现4个关节以上的机械手运动，可组装成多种形态的机械手；

3、通过程序或手柄控制所述的双臂机械手臂部前后摆动和360度旋转、第一关节臂的摆动肘和第二关节臂的摆动肘的上下摆动，及其旋转平行夹持机械手爪完成其所需完成的指定动作，同一时间内可操控两个关节臂的同步运作，可有效的提高生产效率。

附图说明

图1是本实用新型的一个实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的另一个实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的平行夹持机械手爪的结构示意图。

其中：底板1、机械手底座11、舵机控制板2、电源3、关节臂4、平行夹持机械手爪5、旋转底盘6、摆动臂41、摆动肘42、摆动腕43、驱动电机44、旋转电机51、转接部411、延伸板411a、转接部411的底板411b、舵机固定板51、舵盘52、左夹持爪53、主动端531、限位端532、右夹持爪54、左连杆55、右连杆56、左啮合齿轮杆57、右啮合齿轮杆58。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图1或图2所示，一种具有多关节、多自由度的机械手，包括底板1、舵机控制板2、电源3、关节臂4和平行夹持机械手爪5；

所述舵机控制板2和所述电源3分别固定设置于所述底板1；

所述关节臂4通过旋转底盘6立式设置在所述底板1的机械手底座11上，所述关节臂4包括摆动臂41、摆动肘42和摆动腕43，所述摆动臂41的摆动端设于所述旋转底盘6上，所述摆动臂41的末端连接于所述摆动肘42的始端，所述摆动肘42的末端连接于所述摆动腕43的始端，所述摆动腕43的末端安装有所述平行夹持机械手爪5；

所述摆动臂41、摆动肘42和摆动腕43分别设有用于驱动其摆动或旋转的驱动电机44，各所述驱动电机44与所述舵机控制板2连接；

所述关节臂4上任意两相邻的驱动电机44，其两者的转动轴的轴心不位于同一平面内。

所述机械手的各个关节都受到舵机控制板2控制，其运动后的位置都会被记忆在舵机控制板2，通过信号线把各个关节的驱动电机44连接到舵机控制板2，舵机控制板2则通过串口接受程序信号控制所属机械手的各个关节的驱动电 机44，使其驱动各个关节到达指定位置完成指定的动作；或者采用人工示教，操作者通过手柄给舵机控制板发送信号，指定各个关节动作完成指定的动作；无论是程序控制还是手柄控制，只要是在同一条件下，都无需再次人工控制。

更进一步的说明，任意两相邻的驱动电机，两者的转动轴不位于同一平面内，使摆动臂、摆动肘或摆动腕的摆动方向各不相同，实现前后摆动或左右摆动，使机械手的夹持点在同一区域内大大的增多，更具有灵活性。

关节臂4各摆动端的驱动电机由舵机控制板2来控制，实现其关节臂4的转动或伸缩运动，关节臂4的末端设有平行夹持机械手爪5，使关节臂可用于夹持。

更进一步的说明，机械手底座11用于固定旋转电机，所述旋转电机驱动关节臂4的整体旋转运动。

更进一步的说明，所述摆动肘42设置有多个，多个所述摆动肘42的摆动端和末端依次相连，通过多个摆动肘42的设置，实现4个关节以上的机械手运动，可组装成多种形态的机械手。

更进一步的说明，所述平行夹持机械手爪5与所述摆动腕43之间还设置有旋转电机51。旋转电机51实现所述平行夹持机械手爪5的360度旋转。

更进一步的说明，所述关节臂4设置有两副，两所述关节臂4共用一个摆动臂41，所述摆动臂41的末端设有两个转接部411，所述转接部411分别转接有所述摆动肘42。

如图2所示，双臂机械手至少有十个自由度且双臂共用一摆动臂，包括平行夹持机械手爪5、驱动电机、舵机控制板2等部件；通过程序或手柄控制所述的双臂机械手臂部前后摆动和360度旋转、第一关节臂的摆动肘和第二关节臂的摆动肘的上下摆动，及其旋转平行夹持机械手爪完成其所需完成的指定动作， 同一时间内可操控两个关节臂的同步运作，可有效的提高生产效率。

更进一步的说明，所述转接部411为L型板件。

更进一步的说明，所述关节臂4设置于转接部411的延伸板411a的外板面上，转接部411的底板411b设置有配重块。避免其摆动肘设置较多时，转接部411不可承重而发生偏倒，另外，关节臂4设置于外板面上，中部留空位置大大增多，使其两副关节臂4的运动互不干扰，互不受限。

更进一步的说明，所述舵机控制板2的串口兼具USB模式开关和PS2模式开关两种模式。舵机控制板2的串口带有USB/PS2模式开关可设置自动或手动，操作者可通过舵机控制板2的串口输送程序信号或者通过手柄操控机械手，有利于操作者的示教展示，机械手由操作者操作示教后即可转为机械操作，效率高。舵机控制板2通过串口接受程序信号，从而控制机械手的各个关节的驱动电机的运作，驱动电机驱动关节上下左右摆动或旋转，从而到达指定位置。

如图3所示，所述平行夹持机械手爪5包括舵机固定板51、舵盘52、左夹持爪53、右夹持爪54、左连杆55、右连杆56、左啮合齿轮杆57和右啮合齿轮杆58；

所述左啮合齿轮杆57和所述右啮合齿轮杆58安装于所述舵机固定板51，且其两者的齿轮端相互啮合；

所述左夹持爪53和所述右夹持爪54可开合的相对设置，所述左夹持爪53和所述右夹持爪54的内侧壁均设有凹槽；

所述左夹持爪53的主动端531铰接于所述左啮合齿轮杆57的连杆端，所述左夹持爪53的限位端532通过所述左连杆55连接于所述舵机固定板51；

所述右夹持爪54的主动端铰接于所述右啮合齿轮杆58的连杆端，所述右夹持爪54的限位端通过所述右连杆56连接于所述舵机固定板51；

所述左连杆55和所述右连杆56相互平行；

所述舵盘52控制所述左啮合齿轮杆57或所述右啮合齿轮杆58的转动。

铰接固定结构采用螺柱和螺钉的配合进行安装，并通过左右连杆55、56的平行设置，使平行夹持机械手爪可实现稳定的夹持。另外，通过两齿轮杆的齿轮端相互啮合，确保夹持时展开和合并时运动的精准性。

更进一步的说明，所述摆动臂、所述摆动肘和摆动腕分别由U型板构成。

更进一步的说明，驱动电机安装于U型板的开口端处，且其转动轴所述U型板的摆动。

更进一步的说明，所述舵机控制板2设有用于检测电源3电量的检测器和用于报警提醒充电的蜂鸣器。

舵机控制板2设有用于报警提醒充电的蜂鸣器，优选的，设定电源电量低于7V时，蜂鸣器就会报警提醒充电，避免生产过程中没有充足的电量提供，而导致机械手中途停下，影响整个生产过程。

优选的，所述电源3通过降压芯片与舵机控制板连接，电源3型号选用7.4V1500mAh20c。

以上结合具体实施例描述了本实用新型的技术原理。这些描述只是为了解释本实用新型的原理，而不能以任何方式解释为对本实用新型保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本实用新型的其它具体实施方式，这些方式都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：包括底板、舵机控制板、电源、关节臂和平行夹持机械手爪；

所述舵机控制板和所述电源分别固定设置于所述底板上；

所述关节臂通过旋转底盘立式设置在所述底板的机械手底座上，所述关节臂包括摆动臂、摆动肘和摆动腕，所述摆动臂的摆动端设于所述旋转底盘上，所述摆动臂的末端连接于所述摆动肘的始端，所述摆动肘的末端连接于所述摆动腕的始端，所述摆动腕的末端安装有所述平行夹持机械手爪；

所述摆动臂、摆动肘和摆动腕分别设有用于驱动其摆动或旋转的驱动电机，各所述驱动电机与所述舵机控制板连接；

所述关节臂上任意两相邻的驱动电机，其两者的转动轴的轴心不位于同一平面内。

2.根据权利要求1所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述摆动肘设置有多个，多个所述摆动肘的摆动端和末端依次相连。

3.根据权利要求1所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述平行夹持机械手爪与所述摆动腕之间还设置有旋转电机。

4.根据权利要求1或2所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述关节臂设置有两副，两所述关节臂共用一个摆动臂，所述摆动臂的末端设有两个转接部，所述转接部分别转接有所述摆动肘。

5.根据权利要求4所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述转接部为L型板件。

6.根据权利要求5所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述关节臂设置于转接部的延伸板的外板面上，转接部的底板设置有配重块。

7.根据权利要求1所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述舵机控制板的串口兼具USB模式开关和PS2模式开关两种模式。

8.根据权利要求4所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述平行夹持机械手爪包括舵机固定板、舵盘、左夹持爪、右夹持爪、左连杆、右连杆、左啮合齿轮杆和右啮合齿轮杆；

所述左啮合齿轮杆和所述右啮合齿轮杆安装于所述舵机固定板，且其两者的齿轮端相互啮合；

所述左夹持爪和所述右夹持爪可开合的相对设置，所述左夹持爪和所述右夹持爪的内侧壁均设有凹槽；

所述左夹持爪的主动端铰接于所述左啮合齿轮杆的连杆端，所述左夹持爪的限位端通过所述左连杆连接于所述舵机固定板；

所述右夹持爪的主动端铰接于所述右啮合齿轮杆的连杆端，所述右夹持爪的限位端通过所述右连杆连接于所述舵机固定板；

所述左连杆和所述右连杆相互平行；

所述舵盘控制所述左啮合齿轮杆或所述右啮合齿轮杆的转动。

9.根据权利要求4所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述摆动臂、所述摆动肘和摆动腕分别由U型板构成。

10.根据权利要求1所述的一种具有多关节、多自由度的机械手，其特征在于：所述舵机控制板设有用于检测电源电量的检测器和用于报警提醒充电的蜂鸣器。