CN207359073U - 一种适用于狭小空间的七自由度机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，机械臂包括一次连接的肩部回转关节、肩关节、大臂、小臂、小臂回转关节和腕关节，所述腕关节内设置有滚动轴承，所述滚动轴承上设置有回转体；所述回转体内设置有伸缩体；本实用新型具有肩部回转、肩关节旋转、大臂旋转、小臂旋转、小臂回转、腕关节旋转、腕关节回转和腕关节伸缩等多个自由度，提高了机械臂的可操作性和调整的精确性，进而提高了机械臂在狭小空间内的作业能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种适用于狭小空间的七自由度机械臂。
背景技术
机械手是一种能够模仿人手的某些动作功能，用以按照固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置，其特点是可以通过编程来完成各种预期的作业；机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可以替代人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。但是现有的机械手一般为6个自由度，其肩关节固定在地面或由轨道搭载相对底面移动，运动范围较小，无法实现在大范围空间的全覆盖运动，同时其各个关节均为旋转关节，末端无法自由伸缩，对狭小空间的适应性较差。
公开号为CN105252549A的中国专利于2016年1月20日公开了一种核辐射环境下的吊挂伸缩筒与机械手臂快速拆装系统，主要包括行车架、伸缩筒装置、机械手和拆装装置，行车架为大型立方体框架结构，安装有连接两相对长边并且可以沿相对长边平移的导轨，伸缩筒装置主要包括固定座、伸缩筒、吊装链条、吊装滑轮和滑轮驱动装置，机械手包括上下结构固定的连接部分、盘状挡板与动力部分，连接部分为一机械手臂，拆装装置主要由拆装对接机构和储存卡座组成，拆装对接机构主要包括一对卡设对接块和配重块。
发明内容
针对现有技术中存在的机械臂在狭小空间中作业能力有限、适应能力差的缺陷，本实用新型公开了一种适用于狭小空间的五自由度机械臂，本实用新型大大提高了机械臂对狭小空间的适应能力，其在狭小空间的作业能力得到了提高，扩大了机械臂的使用范围。
本实用新型通过以下技术方案实现上述目的：
一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，包括肩关节，其特征在于：所述机械臂还包括肩部回转关节、大臂、小臂、小臂回转关节和腕关节，所述肩部回转关节、肩关节、大臂、小臂、小臂回转关节和腕关节依次接连，所述腕关节内转动设置有回转体，所述回转体内滑动设置有伸缩体。
所述肩部回转关节一端设置有固定连接头，另一端设置有旋转连接轴，所述肩部回转关节内设置有电机，所述旋转连接轴上设置有回转齿轮，所述电机输出端通过行星减速器和传动齿轮与回转齿轮相连。
所述肩关节、大臂和小臂的一端均设置有固定连接头，另一端设置有旋转连接轴，所述肩关节、大臂和小臂内均设置有电机，旋转连接轴上设置有蜗轮，所述电机输出端设置有行星减速器，所述行星减速器输出端通过蜗杆与涡轮连接。
所述小臂回转关节一端设置有固定连接头，另一端设置有回转接头；所述小臂回转关节内设置有电机，所述电机与回转接头之间依次连接有行星减速器、回转齿轮和摆线针轮减速器连接。
所述腕关节包括支撑壳，支撑壳内设置有回转体，所述支撑壳与回转体通过滚动轴承连接；所述支撑壳内还设置有电机，所述电机的输出端与设置于回转体上的回转齿轮连接。
所述回转体内滑动安装有伸缩体，回转体内设置有电机、传动丝杠和传动螺母，所述传动丝杆一端与伸缩体固定连接，另一端与传动螺母丝扣连接，所述传动螺母与电机输出端相连，所述传动螺母还通过滚动轴承与回转体相连。
所述电机上还设置有电机制动器。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
1、本实用新型的机械臂包括依次连接的肩部回转关节、肩关节、大臂、小臂、小臂回转关节和腕关节，使机械臂具有了肩关节回转、大臂旋转、小臂旋转、小臂回转、腕关节旋转、腕关节回转和腕关节伸缩等多个自由度，大大提高了机械臂的可调节性，操作者能够根据需要将机械臂精确的调整到作业空间内的任意工作位置，提高了机械臂工作的准确性；同时自由度的增多使操作者能够更加方便的根据作业环境对机械臂进行微调，极大的提高了机械臂在狭小空间中的作业能力，避免机械臂发生剧烈的碰撞，提高了安全性。
2、本实用新型设置有肩部回转关节，所述肩部回转关节内设置有电机、行星减速器和传动齿轮，通过肩部回转关节的回转运动，使机械臂作为一个整体具有在水平面内的回转运动功能，便于调整机械臂的工作方向和工作角度，提高了机械臂对于狭小工作空间的适应能力。
3、本实用新型的肩关节、大臂和小臂内设置有电机，电机通过蜗轮蜗杆与机电一体接头连接，一方面提高了传动的稳定性，保证对机械臂调节的精确度，另一方面减小机械臂各部分的体积，进一步提高了机械臂对狭小工作环境的适应能力。
4、本实用新型还设置有小臂回转关节，所述小臂回转关节内设置有电机和回转接头，所述电机通过行星减速器、回转齿轮和摆线针轮减速器，方便调整腕关节及末端工具的工作角度，一方面增加了机械臂的自由度，使操作更加简便、高效，另一方面能够有效避免在狭小作业空间中发生碰撞，提高了设备工作的安全性。
5、本实用新型的腕关节内通过滚动轴承安装有回转体，所述回转体通过回转齿轮与电机相连，所述回转体内通过传动丝杠和传动螺母连接有伸缩体，使机械臂在具有平面内的回转调节自由度的同时能够自由伸缩，一方面方便操作者通过旋转来调节工位，另一方面通过伸缩运动方便机械臂能够进入一些不便进入的工作死角或入口狭小的作业空间，提高机械臂在狭小空间内的适应能力。
6、本实用新型的电机上还设置有电机制动器，提高对电机的制动能力，保证机械臂运动的准确性和操作性。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型肩部回转关节结构示意图；
图3为本实用新型肩关节传动示意图；
图4为本实用新型大臂传动示意图；
图5为本实用新型小臂传动结构图；
图6为本实用新型小臂回转关节结构示意图；
图7为本实用新型腕关节传动结构图；
附图标记：1、肩关节，2、肩部回转关节，3、大臂，4、小臂，5、小臂回转关节，6、腕关节，7、回转体，8、伸缩体，9、固定连接头，10、旋转连接轴，11、电机，12、回转齿轮，13、行星减速器，14、传动齿轮，15、蜗轮，16、蜗杆，17、滚动轴承，18、回转接头，19、摆线针轮减速器，20、支撑壳，21、传动丝杠，22、传动螺母，23、电机制动器。
具体实施例
下面将通过具体实施例对本实用新型做进一步说明
实施例1
本实施例作为本实用新型的最佳实施例，其公开了一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其具体结构图如1所示，包括肩关节1、肩部回转关节2、大臂3、小臂4、小臂回转关节5和腕关节6，所述肩部回转关节1的一端设置有固定连接头9，另一端设置有旋转连接轴10，所述肩部回转关节1的旋转连接轴10与肩关节1的固定连接头9相连，所述肩关节1的旋转连接轴10与大臂3的固定连接头9相连，所述大臂3的旋转连接轴10与小臂4的固定连接头9相连，所述小臂4的固定连接头与小臂回转关节5的固定连接头9相连，所述小臂回转关节5的回转接头18与腕关节6相连；所述腕关节6内设置有电机11和回转体7，所述电机11输出端连接有行星减速器13，所述回转体7上设置有回转齿轮12，所述行星减速器13与回转齿轮12之间通过传动齿轮14连接；所述回转体7内设置有电机11和传动螺母22，回转体7的一端通过滑动副安装有伸缩体8，回转体7通过滚动轴承17安装于支撑壳内；所述电机11输出端设置有行星减速器13，所述传动螺母22通过滚动轴承17安装于回转体7内，传动螺母22上设置有传动齿轮14，所述行星减速器13通过传动齿轮14与传动螺母22相连，所述传动螺母22上套置有传动丝杠21，所述传动丝杠21一端与伸缩体8固定连接；
所述肩部回转关节2一端设置有固定连接头9，另一端设置有旋转连接轴10，所述肩部回转关节2内固定安装有电机11，所述旋转连接轴10上设置有回转齿轮12，所述电机11输出端连接有行星减速器13，所述行星减速器13输出端通过传动齿轮14与回转齿轮12相连。
所述肩关节1、大臂3和小臂4的一端均设置有固定连接头9，另一端设置有旋转连接轴10，所述肩关节1、大臂3和小臂4内均固定安装有电机11，旋转连接轴10上设置有蜗轮15，所述电机11输出端连接有行星减速器13，所述行星减速器13输出端通过蜗杆16与蜗轮15连接。
所述小臂回转关节5一端设置有固定连接头9，另一端设置有回转接头18；所述小臂回转关节5内设置有电机11，所述电机11与回转接头18之间设置有行星减速器13，所述行星减速器输出端设置有传动齿轮14，所述传动齿轮14通过回转齿轮12和摆线针轮减速器19与回转接头18连接。
所述电机11上还设置有电机制动器23。
本实用新型肩关节回转和小臂回转自由度综合调节机械臂在水平面内的工位，通过肩关节旋转、大臂旋转、小臂旋转和腕关节旋转等自由度调节机械臂在竖直方向上的工位，从而实现在空间内对机械臂工位的精确调整，再通过腕关节伸缩和腕关节回转自由度的作用，一方面方便操作者通过回转来调节工位，另一方面通过伸缩运动方便机械臂能够进入一些不便进入的工作死角或入口狭小的作业空间，提高机械臂在狭小空间内的适应能力。
Claims (7)
1.一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，包括肩关节（1），其特征在于：所述机械臂还包括肩部回转关节（2）、大臂（3）、小臂（4）、小臂回转关节（5）和腕关节（6），所述肩部回转关节（2）、肩关节（1）、大臂（3）、小臂（4）、小臂回转关节（5）和腕关节（6）依次连接，所述腕关节（6）内转动设置有回转体（7），所述回转体（7）内滑动设置有伸缩体（8）。
2.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其特征在于：所述肩部回转关节（2）一端设置有固定连接头（9），另一端设置有旋转连接轴（10），所述肩部回转关节（2）内设置有电机（11），所述旋转连接轴（10）上设置有回转齿轮（12），所述电机（11）输出端通过行星减速器（13）和传动齿轮（14）与回转齿轮（12）相连。
3.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其特征在于：所述肩关节（1）、大臂（3）和小臂（4）的一端均设置有固定连接头（9），另一端设置有旋转连接轴（10），所述肩关节（1）、大臂（3）和小臂（4）内均设置有电机（11），旋转连接轴（10）上设置有蜗轮（15），所述电机（11）输出端设置有行星减速器（13），所述行星减速器（13）输出端通过蜗杆（16）与蜗轮（15）连接。
4.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其特征在于：所述小臂回转关节（5）一端设置有固定连接头（9），另一端设置有回转接头（18）；所述小臂回转关节（5）内设置有电机（11），所述电机（11）与回转接头（18）之间依次连接有行星减速器（13）、回转齿轮（12）和摆线针轮减速器（19）连接。
5.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其特征在于：所述腕关节（6）包括支撑壳（20），支撑壳（20）内设置有回转体（7），所述支撑壳（20）与回转体（7）通过滚动轴承（17）连接；所述支撑壳（20）内还设置有电机（11），所述电机（11）的输出端与设置于回转体（7）上的回转齿轮（12）连接。
6.根据权利要求1所述的一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其特征在于：所述回转体（7）内滑动安装有伸缩体（8），回转体（7）内设置有电机（11）、传动丝杠（21）和传动螺母（22），所述传动丝杠（21）一端与伸缩体（8）固定连接，另一端与传动螺母（22）丝扣连接，所述传动螺母（22）与电机（11）输出端相连，所述传动螺母（22）还通过滚动轴承（17）与回转体（7）相连。
7.根据权利要求2所述的一种适用于狭小空间的七自由度机械臂，其特征在于：所述电机（11）上还设置有电机制动器（23）。
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