CN206663251U - 一种多自由度连杆式轻型机械臂 - Google Patents

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张庆华
王伟
孙立新
孙凌宇
周旭明
霍建玲
黄哲轩
黄晓辰
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Abstract

本实用新型公开了一种多自由度连杆式轻型机械臂，包括蜗轮蜗杆减速器、大臂右肋板、大臂左肋板、小臂左肋板和小臂右肋板，所述蜗轮蜗杆减速器和底座的底部连接，所述大臂右肋板和大臂左肋板分别位于底座顶部的两侧，该多自由度连杆式轻型机械臂，具备三个自由度，分别为机械臂整体绕安装平台的旋转、大臂的俯仰、小臂的俯仰，三自由度能使得机械臂能达到三维空间任意一点，且该机械臂基于模块化设计思想，其绕安装平台的旋转自由度为可拆卸式的连接，机械臂的安装拆卸非常简易；该机械臂大臂与小臂关节的俯仰运动由电动推杆驱动，抛弃了液动与气动等传统驱动方式带来的零部件多、不易控制、维护困难等缺点。

Description

一种多自由度连杆式轻型机械臂
技术领域
本实用新型涉及机械臂技术领域，具体为一种多自由度连杆式轻型机械臂。
背景技术
随着劳动力成本的日益增长以及工业生产自动化程度的提高，机器人代替人工执行简单重复、危险性高、劳动强度大的任务逐渐成为一种趋势，机器人以其高效率、低成本、高可靠性等特点，在现代化建设、生产过程中发挥着越来越重要的作用，其广泛应用于核工业、石化企业、造船业、建筑等众多行业内，为我国国民经济的持续健康增长做出了巨大贡献；机械臂作为机器人的主要执行部件，其灵巧性、运动空间、体积、重量等参数，很大程度上影响着机器人的应用范围，决定着国家工业自动化水平；机械臂按照负载大小分为大型、中型、小型三类，大型机械臂主要用于搬运、码垛等大负载场合，中小型主要用于焊接、喷漆、检测等小负载场合；国外发达国家在中小型机械臂的研究和应用上较国内先进，其具有体积小、重量轻、精度高等特点；
然而，现如今国内中小型机械臂普遍存在笨重、体积大、灵活性较差等缺陷，严重阻碍了其轻量化、自动化、智能化的发展趋势，随着作业任务多样化以及作业环境复杂化，亟需一种轻型、多自由度、负载/自重比高的机械臂，使其不仅可满足复杂的作业要求还具有较轻的质量，针对上述不足，本发明提出一种多自由度连杆式轻型机械臂。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多自由度连杆式轻型机械臂，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种多自由度连杆式轻型机械臂，包括蜗轮蜗杆减速器、大臂右肋板、大臂左肋板、小臂左肋板和小臂右肋板，所述蜗轮蜗杆减速器和底座的底部连接，所述大臂右肋板和大臂左肋板分别位于底座顶部的两侧，且大臂右肋板的末端和大臂左肋板的末端均与底座顶部两侧通过转动件连接，所述大臂右肋板和大臂左肋板的之间安置有大臂驱动电动推杆和小臂驱动电动推杆，且大臂驱动电动推杆的末端铰接在底座前侧中下部位置，所述大臂驱动电动推杆的首端铰接在大臂右肋板和大臂左肋板之间的设有的第一固定轴上；
所述小臂左肋板和小臂右肋板均呈现为“7”字型，小臂左肋板的下端和小臂右肋板的下端均插接在末端执行器固定件上，所述小臂左肋板的拐点和小臂右肋板的拐点之间通过第二固定轴转动连接，且第二固定轴的两端分别与大臂右肋板的前端和大臂左肋板的前端连接，所述小臂驱动电动推杆的末端铰接在大臂右肋板和大臂左肋板之间的设有的第三固定轴上，所述小臂驱动电动推杆的首端同时与小臂左肋板的上端和小臂右肋板的上端转动连接。
优选的，所述大臂右肋板的侧壁上和小臂左肋板的侧壁上均设有肋板位置传感器。
优选的，所述肋板位置传感器和控制器电性连接。
优选的，所述大臂右肋板和大臂左肋板之间平行设置。
优选的，所述第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴之间均平行设置。
优选的，所述小臂左肋板和小臂右肋板均与末端执行器固定件之间通过螺钉螺纹连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：此多自由度连杆式轻型机械臂结构简单，该多自由度连杆式轻型机械臂，其底座、大臂肋板、小臂肋板均采用轻质高强度金属材料，航空铝加工制造而成，整体重量不足8Kg，整体较轻，但其末端小臂负载高达40Kg，其负载/自重比较高。
该多自由度连杆式轻型机械臂，具备三个自由度，分别为机械臂整体绕安装平台的旋转、大臂的俯仰、小臂的俯仰，三自由度能使得机械臂能达到三维空间任意一点，且该机械臂基于模块化设计思想，其绕安装平台的旋转自由度为可拆卸式的连接，机械臂的安装拆卸非常简易；该机械臂大臂与小臂关节的俯仰运动由电动推杆驱动，抛弃了液动与气动等传统驱动方式带来的零部件多、不易控制、维护困难等缺点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型中控制器的电路原理示意图。
图中：1蜗轮蜗杆减速器、2底座、3大臂右肋板、4大臂驱动电动推杆、5小臂驱动电动推杆、6末端执行器固定件、7小臂左肋板、8小臂右肋板、9大臂左肋板、10肋板位置传感器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1，本实用新型提供一种技术方案：
一种多自由度连杆式轻型机械臂，包括蜗轮蜗杆减速器1、大臂右肋板3、大臂左肋板9、小臂左肋板7和小臂右肋板8，蜗轮蜗杆减速器1和底座2的底部连接，蜗轮蜗杆减速器1通过转轴与电动机连接，大臂右肋板3和大臂左肋板9分别位于底座2顶部的两侧，大臂右肋板3和大臂左肋板9之间平行设置，且大臂右肋板3的末端和大臂左肋板9的末端均与底座2顶部两侧通过转动件连接，大臂右肋板3和大臂左肋板9的之间安置有大臂驱动电动推杆4和小臂驱动电动推杆5，且大臂驱动电动推杆4的末端铰接在底座2前侧中下部位置，大臂驱动电动推杆4的首端铰接在大臂右肋板3和大臂左肋板9之间的设有的第一固定轴上，大臂驱动电动推杆4的推杆伸缩直线运动带动机械臂大臂绕底座顶部连接点的旋转运动。
小臂左肋板7和小臂右肋板8均呈现为“7”字型，小臂左肋板7的下端和小臂右肋板8的下端均插接在末端执行器固定件6上，小臂左肋板7的拐点和小臂右肋板8的拐点之间通过第二固定轴转动连接，且第二固定轴的两端分别与大臂右肋板3的前端和大臂左肋板9的前端连接，小臂左肋板7和小臂右肋板8均与末端执行器固定件6之间通过螺钉螺纹连接，小臂驱动电动推杆5的末端铰接在大臂右肋板3和大臂左肋板9之间的设有的第三固定轴上，第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴之间均平行设置，小臂驱动电动推杆5的首端同时与小臂左肋板7的上端和小臂右肋板8的上端转动连接，小臂驱动电动推杆5的推杆直线伸缩运动实现小臂绕大臂末端的俯仰旋转运动。
大臂右肋板3的侧壁上和小臂左肋板7的侧壁上均设有肋板位置传感器10，肋板位置传感器10即为距离传感器，距离传感器传递信号给控制器，控制器控制电动机，产生动力，作为动力源，控制器采用AT89C51型号的单片机，以上功能靠本领域人员以及单片机程序即可实现。
本实用新型的机械臂，具备三个自由度，分别为机械臂整体绕安装平台的旋转、大臂的俯仰、小臂的俯仰，三自由度能使得机械臂能达到三维空间任意一点，该机械臂基于模块化设计思想，其绕安装平台的旋转自由度为可拆卸式的连接，机械臂的安装拆卸非常简易，该机械臂的大臂与小臂关节的俯仰运动由电动推杆驱动，抛弃了液动与气动等传统驱动方式带来的零部件多、不易控制、维护困难等缺点。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种多自由度连杆式轻型机械臂，包括蜗轮蜗杆减速器（1）、大臂右肋板（3）、大臂左肋板（9）、小臂左肋板（7）和小臂右肋板（8），其特征在于：所述蜗轮蜗杆减速器（1）和底座（2）的底部连接，所述大臂右肋板（3）和大臂左肋板（9）分别位于底座（2）顶部的两侧，且大臂右肋板（3）的末端和大臂左肋板（9）的末端分别与底座（2）顶部两侧通过转动件连接，所述大臂右肋板（3）和大臂左肋板（9）的之间安置有大臂驱动电动推杆（4）和小臂驱动电动推杆（5），且大臂驱动电动推杆（4）的末端铰接在底座（2）前侧中下部位置，所述大臂驱动电动推杆（4）的首端铰接在大臂右肋板（3）和大臂左肋板（9）之间的设有的第一固定轴上；
所述小臂左肋板（7）和小臂右肋板（8）均呈现为“7”字型，小臂左肋板（7）的下端和小臂右肋板（8）的下端均插接在末端执行器固定件（6）上，所述小臂左肋板（7）的拐点和小臂右肋板（8）的拐点之间通过第二固定轴转动连接，且第二固定轴的两端分别与大臂右肋板（3）的前端和大臂左肋板（9）的前端连接，所述小臂驱动电动推杆（5）的末端铰接在大臂右肋板（3）和大臂左肋板（9）之间的设有的第三固定轴上，所述小臂驱动电动推杆（5）的首端同时与小臂左肋板（7）的上端和小臂右肋板（8）的上端转动连接。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度连杆式轻型机械臂，其特征在于：所述大臂右肋板（3）的侧壁上和小臂左肋板（7）的侧壁上均设有肋板位置传感器（10）。
3.根据权利要求2所述的一种多自由度连杆式轻型机械臂，其特征在于：所述肋板位置传感器（10）和控制器电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度连杆式轻型机械臂，其特征在于：所述大臂右肋板（3）和大臂左肋板（9）之间平行设置。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度连杆式轻型机械臂，其特征在于：所述第一固定轴、第二固定轴和第三固定轴之间均平行设置。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度连杆式轻型机械臂，其特征在于：所述小臂左肋板（7）和小臂右肋板（8）均与末端执行器固定件（6）之间通过螺钉螺纹连接。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106826803A (zh) * 2017-03-24 2017-06-13 洛阳圣瑞智能机器人有限公司 一种多自由度连杆式轻型机械臂
CN112091945A (zh) * 2020-09-09 2020-12-18 南华大学 核应急多功能作业机器人机械臂总成

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Denomination of utility model: Multi-degree-of-freedom connecting rod type light mechanical arm

Effective date of registration: 20190618

Granted publication date: 20171124

Pledgee: Bank of China Limited Luoyang Station Branch

Pledgor: LUOYANG SHENGRUI INTELLIGENT ROBOT CO., LTD.

Registration number: 2019990000579

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Date of cancellation: 20200528

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Pledgor: LUOYANG SHENGRUI INTELLIGENT ROBOT Co.,Ltd.

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Denomination of utility model: Multi-degree-of-freedom connecting rod type light mechanical arm

Effective date of registration: 20200528

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Pledgor: LUOYANG SHENGRUI INTELLIGENT ROBOT Co.,Ltd.

Registration number: Y2020990000535

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Granted publication date: 20171124

Pledgee: Bank of China Limited by Share Ltd. Luoyang branch

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