CN208880728U - 机械臂和执法机器人 - Google Patents

Abstract

本公开提供的机械臂和执法机器人，涉及机器人技术领域。该机械臂包括第一舵机总成、机械肩部、第二舵机总成、机械上臂、第三舵机总成、机械下臂、第四舵机总成和机械手。机械肩部与第一舵机总成旋转连接，第一舵机总成用于驱动机械肩部旋转；第二舵机总成安装于机械肩部内，机械上臂与第二舵机总成连接，第二舵机总成用于驱动机械上臂相对机械肩部摆动。第三舵机总成安装于机械上臂内，机械下臂与第三舵机总成连接，第三舵机总成用于驱动机械下臂相对机械上臂旋转。第四舵机总成安装于机械下臂内，机械手与第四舵机总成连接，第四舵机总成用于驱动机械手相对机械下臂摆动。该机械臂结构紧凑，灵敏度高，并且灵活度高。

Description

机械臂和执法机器人

技术领域

本公开涉及机器人技术领域，具体而言，涉及一种机械臂和执法机器人。

背景技术

同时随着人力成本的不断上升，采用“固定摄像头+中控室+机器人巡逻”的方式成为发展的大趋势：机器人代替保安，执行24小时巡逻任务以及初步的场景检查。

机器人可以模拟工作人员对来询问的人员指引方向。由于空间多变，机器人在巡逻过程中还要准确指引某个具体位置需要具有灵活的机械臂，以实现不同角度不同高度的位置的指引。

实用新型内容

本公开的目的包括提供一种机械臂，其结构紧凑，灵敏度高，并且灵活度高。

本公开的目的还包括提供一种执法机器人，其采用本公开提供的机械臂，能够根据使用者需要，精准指引方向。

本公开解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的：

本公开提供的一种机械臂，包括第一舵机总成、机械肩部、第二舵机总成、机械上臂、第三舵机总成、机械下臂、第四舵机总成和机械手；

所述机械肩部与所述第一舵机总成旋转连接，所述第一舵机总成用于驱动所述机械肩部旋转；所述第二舵机总成安装于所述机械肩部内，所述机械上臂与所述第二舵机总成连接，所述第二舵机总成用于驱动所述机械上臂相对所述机械肩部摆动；所述第三舵机总成安装于所述机械上臂内，所述机械下臂与所述第三舵机总成连接，所述第三舵机总成用于驱动所述机械下臂相对所述机械上臂旋转；所述第四舵机总成安装于所述机械下臂内，所述机械手与所述第四舵机总成连接，所述第四舵机总成用于驱动所述机械手相对所述机械下臂摆动。

进一步地，所述第一舵机总成包括第一驱动件、转动臂盘、第一主轴、第一舵机固定板和第一舵机安装座；

所述第一驱动件穿过所述第一舵机固定板并与所述转动臂盘连接，所述转动臂盘与所述第一主轴连接，所述第一主轴穿过所述第一舵机安装座并与所述机械肩部连接，所述第一舵机固定板和所述第一舵机安装座连接，并在两者之间形成容置腔，所述转动臂盘设置于所述容置腔内。

进一步地，所述第一驱动件包括相连的驱动部和转动轴，所述驱动部安装于所述第一舵机固定板，所述转动轴的截面呈异形，所述转动臂盘上开设有异形孔，所述转动轴穿过所述第一舵机固定板并与所述异形孔配合。

进一步地，所述转动轴与所述第一舵机固定板之间设置有第一导滑件，所述第一主轴与所述第一舵机安装座之间设置有第二导滑件。

进一步地，所述第二舵机总成包括第二舵机安装座、第二驱动件及传动组件；所述第二舵机安装座包括固定座和相对设置于所述固定座两侧的第一安装面板和第二安装面板，所述第二驱动件安装于所述固定座上，并与所述传动组件传动连接，所述机械上臂的一侧与所述第二安装面板转动连接，另一侧与所述传动组件连接，所述第二驱动件驱动所述传动组件动作，以带动所述机械上臂相对所述第二舵机安装座摆动。

进一步地，所述传动组件包括第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮和传送带，所述第一传动轮与所述第二驱动件传动，所述第二传动轮与所述固定座旋转连接，所述第三传动轮与所述机械上臂的一侧连接，所述传送带套设于所述第一传动轮、所述第二传动轮及所述第三传动轮外周，以分别与所述第一传动轮、所述第二传动轮及所述第三传动轮传动。

进一步地，所述机械肩部为中空结构，所述第二舵机安装座、所述第二驱动件及所述传动组件均设置于所述机械肩部内，所述机械肩部的一端开设有第一通孔，所述机械肩部的一侧开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔连通，所述机械上臂在所述第一通孔与所述第二通孔之间摆动。

进一步地，所述第三舵机总成包括第三驱动件、旋转盘、轴承座及第三导滑件；所述第三驱动件安装于所述轴承座上，并与所述旋转盘连接，所述旋转盘通过所述第三导滑件与所述轴承座连接，所述旋转盘与所述机械下臂的端面连接，所述轴承座安装于所述机械上臂的内周壁。

进一步地，所述第四舵机总成包括安装底座和第四驱动件，所述第四驱动件包括主驱动和设置于所述主驱动两端的两个转轴，所述机械手与两个所述转轴连接；

所述机械下臂为中空结构，所述安装底座和所述第四驱动件均设置于所述机械肩部内，所述机械下臂的一端开设有第三通孔，所述机械下臂的一侧开设有第四通孔，所述第三通孔与所述第四通孔连通，所述机械手在所述第三通孔与所述第四通孔之间摆动。

本公开提供的执法机器人包括底盘、躯干外壳、头部结构和两个所述的机械臂，所述底盘连接于所述躯干外壳的下侧，所述头部结构连接于所述躯干外壳的上侧，两个所述机械肩部分别与所述躯干外壳的两侧旋转配合。

本公开实施例的有益效果是：

本公开提供的机械臂其第二舵机总成安装于机械肩部内，第三舵机总成安装于机械上臂内，第四舵机总成安装于机械下臂内，使得机械臂的机械肩部、机械上臂、机械下臂和机械手结构紧凑，并且，第一舵机总成能够驱动机械肩部旋转，第二舵机总成能够驱动机械上臂相对机械肩部摆动，第三舵机总成能够驱动机械下臂相对机械上臂旋转，第四舵机总成能够驱动机械手相对机械下臂摆动。因此实现四级运动，使得机械臂的灵敏度及灵活度均较高。

本公开提供的执法机器人其采用本公开提供的灵敏度及灵活度均较高的机械臂，在用于向使用者指引方向时，能够根据使用者需要，精准指引方向。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某个实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本公开具体实施例提供的机械臂的分解结构示意图。

图2为本公开具体实施例提供的机械臂的第一舵机总成的分解结构示意图。

图3为本公开具体实施例提供的机械臂的第一驱动件的结构示意图。

图4为本公开具体实施例提供的机械臂的转动臂盘的结构示意图。

图5为本公开具体实施例提供的机械臂的第二舵机总成和机械上臂的分解结构示意图。

图6为本公开具体实施例提供的机械臂的第三舵机总成的分解结构示意图。

图7为本公开具体实施例提供的机械臂的第四舵机总成和机械手的分解结构示意图。

图8为本公开具体实施例提供的执法机器人的结构示意图。

图9为本公开具体实施例提供的机械臂的结构示意图。

图标：100-机械臂；110-第一舵机总成；112-第一驱动件；1121-驱动部；1123-转动轴；113-转动臂盘；1131-异形孔；114-第一主轴；115-第一舵机固定板；116-第一舵机安装座；117-第一导滑件；118-第二导滑件；119-舵机转接盘；120-机械肩部；121-第一通孔；122-第二通孔；130-第二舵机总成；131-第二舵机安装座；1311-固定座；1312-第一安装面板；1313-第二安装面板；132-第二驱动件；133-传动组件；1331-第一传动轮；1332-第二传动轮；1333-第三传动轮；1334-传送带；134-第四导滑件；135-机罩；140-机械上臂；150-第三舵机总成；151-第三驱动件；152-旋转盘；153-轴承座；154-第三导滑件；160-机械下臂；161-第三通孔；162-第四通孔；170-第四舵机总成；171-安装底座；172-第四驱动件；1721-主驱动；1722-转轴；180-机械手；200-执法机器人；210-底盘；220-躯干外壳；230-头部结构。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本公开实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本公开的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本公开的范围，而是仅仅表示本公开的选定实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该公开产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本公开的描述中，还需要说明的是，除非另外有更明确的规定与限定，术语“设置”、“连接”应做更广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或是一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

下面结合附图，对本公开的一个实施方式作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互组合。

图1为本实施例提供的机械臂100的分解结构示意图。请参照图1，本公开提供了一种机械臂100，该机械臂100可以用于安装于机器人上。该机械臂100包括第一舵机总成110、机械肩部120、第二舵机总成130、机械上臂140、第三舵机总成150、机械下臂160、第四舵机总成170和机械手180。

其中，机械肩部120、机械上臂140及机械下臂160均为中空结构，以方便安装固定第二舵机总成130、第三舵机总成150及第四舵机总成170。

本实施例中，机械肩部120与第一舵机总成110旋转连接，第一舵机总成110用于驱动机械肩部120旋转。第二舵机总成130安装于机械肩部120内，机械上臂140与第二舵机总成130连接，第二舵机总成130用于驱动机械上臂140相对机械肩部120摆动。第三舵机总成150安装于机械上臂140内，机械下臂160与第三舵机总成150连接，第三舵机总成150用于驱动机械下臂160相对机械上臂140旋转。第四舵机总成170安装于机械下臂160内，机械手180与第四舵机总成170连接，第四舵机总成170用于驱动机械手180相对机械下臂160摆动。

图2为本实施例提供的机械臂100的第一舵机总成110的分解结构示意图。请参照图2，本实施例中，第一舵机总成110包括第一驱动件112、转动臂盘113、第一主轴114、第一舵机固定板115和第一舵机安装座116。

其中，第一舵机安装座116可以用于固定在机器人上。

本实施例中，第一驱动件112穿过第一舵机固定板115并与转动臂盘113连接，转动臂盘113与第一主轴114连接，第一主轴114穿过第一舵机安装座116并与机械肩部120连接，第一舵机固定板115和第一舵机安装座116连接，并在两者之间形成容置腔(图未标)，转动臂盘113设置于容置腔内。这种结构可以使得第一舵机总成110结构紧凑。

需要说明的是，第一舵机安装座116可以为法兰盘。

图3为本实施例提供的机械臂100的第一驱动件112的结构示意图。请参照图3，第一驱动件112包括相连的驱动部1121和转动轴1123，驱动部1121安装于第一舵机固定板115，转动轴1123的截面呈异形，转动轴1123穿过第一舵机固定板115以与转动臂盘113连接。

需要说明的是，第一驱动件112可以选用伺服电机。

图4为本实施例提供的机械臂100的转动臂盘113的结构示意图。请参照图4，本实施例中，转动臂盘113上开设有异形孔1131，第一驱动件112的转动轴1123与异形孔1131配合。可以理解的是，这种结构方便装配，并且能够方便驱动部1121驱动转动臂盘113转动。

转动臂盘113和第一主轴114可以通过螺栓固定。

为了保证工作效率，本实施例中，转动轴1123与第一舵机固定板115之间设置有第一导滑件117，第一主轴114与第一舵机安装座116之间设置有第二导滑件118。

其中，第一导滑件117和第二导滑件118均为轴承。为了方便第二导滑件118的安装，本实施例中第一舵机总成110还包括轴承固定盘，轴承固定盘与第一舵机安装座116可以通过螺栓连接，并将第二导滑件118夹持于二者之间。

为了保证第一舵机总成110和机械肩部120的连接稳定性，保证第一舵机总成110驱动机械肩部120转动的精度，本实施例中，第一舵机总成110还包括舵机转接盘119，舵机转接盘119用于和机械上臂140连接。

图5为本实施例提供的机械臂100的第二舵机总成130和机械上臂140的分解结构示意图。请参照图5，本实施例中，第二舵机总成130包括第二舵机安装座131、第二驱动件132及传动组件133。第二舵机安装座131、第二驱动件132及传动组件133均设置于中空的机械肩部120内。

第二舵机安装座131包括固定座1311和相对设置于固定座1311两侧的第一安装面板1312和第二安装面板1313，第二驱动件132安装于固定座1311上，并与传动组件133传动连接，机械上臂140的一侧与第二安装面板1313转动连接，另一侧与传动组件133连接，第二驱动件132驱动传动组件133动作，以带动机械上臂140相对第二舵机安装座131摆动。

本实施例中，传动组件133包括第一传动轮1331、第二传动轮1332、第三传动轮1333和传送带1334，第一传动轮1331与第二驱动件132传动，第二传动轮1332与固定座1311旋转连接，第三传动轮1333与机械上臂140的一侧连接，传送带1334套设于第一传动轮1331、第二传动轮1332及第三传动轮1333外周，以分别与第一传动轮1331、第二传动轮1332及第三传动轮1333传动。

需要说明的是，第二驱动件132可以选用伺服电机。需要说明的是，为了保证机械上臂140的转动的灵敏度，本实施例中，第二舵机总成130还包括第四导滑件134，机械上臂140和第二安装面板1313通过第四导滑件134连接。第四导滑件134可以是轴承。

需要说明的是，为了方便安装以及尽可能地保证灵敏度，本实施例中，固定座1311呈圆盘状，固定座1311安装于机械肩部120，并且固定座1311与舵机转接盘119连接。

为了保证与机械肩部120内壁的良好配合关系，第二舵机总成130还包括两个机罩135，两个机罩135分别设置于第一安装面板1312和第二安装面板1313的两侧。

需要说明的是，为了限制机械上臂140过度摆动，本实施例中，机械肩部120的一端开设有第一通孔121，机械肩部120的一侧开设有第二通孔122，第一通孔121与第二通孔122连通，机械上臂140在第一通孔121与第二通孔122之间摆动。

图6为本实施例提供的机械臂100的第三舵机总成150的分解结构示意图。请参照图6，本实施例中，第三舵机总成150包括第三驱动件151、旋转盘152、轴承座153及第三导滑件154。

第三驱动件151安装于轴承座153上，并与旋转盘152连接，旋转盘152通过第三导滑件154与轴承座153连接，旋转盘152与机械下臂160的端面连接，轴承座153安装于机械上臂140的内周壁。

可以理解的是，本实施例中，旋转盘152和机械下臂160的端面连接，能够尽可能地增大接触面积，保证机械下臂160运行的稳定性。

本实施例中，第三驱动件151可以选用伺服电机，第三导滑件154可以为轴承。

图7为本实施例提供的机械臂100的第四舵机总成170和机械手180的分解结构示意图。请参照图7，本实施例中，第四舵机总成170包括安装底座171和第四驱动件172，安装底座171和第四驱动件172均设置于中空的机械肩部120内。

第四驱动件172包括主驱动1721和设置于主驱动1721两端的两个转轴1722，机械手180与两个转轴1722连接。可以理解的是，这种双轴驱动的第四驱动件172能够使得机械手180摆动非常稳定。

需要说明的是，为了限制机械手180过度摆动，本实施例中，机械下臂160的一端开设有第三通孔161，机械下臂160的一侧开设有第四通孔162，第三通孔161与第四通孔162连通，机械手180在第三通孔161与第四通孔162之间摆动。

图8为本实施例提供的执法机器人200的结构示意图。请参照图8，基于上述机械臂100，本实施例还提供了一种执法机器人200，其包括底盘210、躯干外壳220、头部结构230和两个机械臂100。

底盘210连接于躯干外壳220的下侧，头部结构230连接于躯干外壳220的上侧，两个机械肩部120分别与躯干外壳220的两侧旋转配合。

图9为本实施例提供的机械臂100的结构示意图。请结合参照图1和图9，可以理解的是，本公开提供的机械臂100其第二舵机总成130安装于机械肩部120内，第三舵机总成150安装于机械上臂140内，第四舵机总成170安装于机械下臂160内，使得机械臂100的机械肩部120、机械上臂140、机械下臂160和机械手180结构紧凑，并且，第一舵机总成110能够驱动机械肩部120旋转，第二舵机总成130能够驱动机械上臂140相对机械肩部120摆动，第三舵机总成150能够驱动机械下臂160相对机械上臂140旋转，第四舵机总成170能够驱动机械手180相对机械下臂160摆动。因此实现四级运动，使得机械臂100的灵敏度及灵活度均较高。

本公开提供的执法机器人200其采用本公开提供的灵敏度及灵活度均较高的机械臂100，在用于向使用者指引方向时，能够根据使用者需要，精准指引方向。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括第一舵机总成、机械肩部、第二舵机总成、机械上臂、第三舵机总成、机械下臂、第四舵机总成和机械手；

所述机械肩部与所述第一舵机总成旋转连接，所述第一舵机总成用于驱动所述机械肩部旋转；所述第二舵机总成安装于所述机械肩部内，所述机械上臂与所述第二舵机总成连接，所述第二舵机总成用于驱动所述机械上臂相对所述机械肩部摆动；所述第三舵机总成安装于所述机械上臂内，所述机械下臂与所述第三舵机总成连接，所述第三舵机总成用于驱动所述机械下臂相对所述机械上臂旋转；所述第四舵机总成安装于所述机械下臂内，所述机械手与所述第四舵机总成连接，所述第四舵机总成用于驱动所述机械手相对所述机械下臂摆动。

2.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一舵机总成包括第一驱动件、转动臂盘、第一主轴、第一舵机固定板和第一舵机安装座；

所述第一驱动件穿过所述第一舵机固定板并与所述转动臂盘连接，所述转动臂盘与所述第一主轴连接，所述第一主轴穿过所述第一舵机安装座并与所述机械肩部连接，所述第一舵机固定板和所述第一舵机安装座连接，并在两者之间形成容置腔，所述转动臂盘设置于所述容置腔内。

3.如权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述第一驱动件包括相连的驱动部和转动轴，所述驱动部安装于所述第一舵机固定板，所述转动轴的截面呈异形，所述转动臂盘上开设有异形孔，所述转动轴穿过所述第一舵机固定板并与所述异形孔配合。

4.如权利要求3所述的机械臂，其特征在于，所述转动轴与所述第一舵机固定板之间设置有第一导滑件，所述第一主轴与所述第一舵机安装座之间设置有第二导滑件。

5.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第二舵机总成包括第二舵机安装座、第二驱动件及传动组件；所述第二舵机安装座包括固定座和相对设置于所述固定座两侧的第一安装面板和第二安装面板，所述第二驱动件安装于所述固定座上，并与所述传动组件传动连接，所述机械上臂的一侧与所述第二安装面板转动连接，另一侧与所述传动组件连接，所述第二驱动件驱动所述传动组件动作，以带动所述机械上臂相对所述第二舵机安装座摆动。

6.如权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述传动组件包括第一传动轮、第二传动轮、第三传动轮和传送带，所述第一传动轮与所述第二驱动件传动，所述第二传动轮与所述固定座旋转连接，所述第三传动轮与所述机械上臂的一侧连接，所述传送带套设于所述第一传动轮、所述第二传动轮及所述第三传动轮外周，以分别与所述第一传动轮、所述第二传动轮及所述第三传动轮传动。

7.如权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述机械肩部为中空结构，所述第二舵机安装座、所述第二驱动件及所述传动组件均设置于所述机械肩部内，所述机械肩部的一端开设有第一通孔，所述机械肩部的一侧开设有第二通孔，所述第一通孔与所述第二通孔连通，所述机械上臂在所述第一通孔与所述第二通孔之间摆动。

8.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第三舵机总成包括第三驱动件、旋转盘、轴承座及第三导滑件；所述第三驱动件安装于所述轴承座上，并与所述旋转盘连接，所述旋转盘通过所述第三导滑件与所述轴承座连接，所述旋转盘与所述机械下臂的端面连接，所述轴承座安装于所述机械上臂的内周壁。

9.如权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第四舵机总成包括安装底座和第四驱动件，所述第四驱动件包括主驱动和设置于所述主驱动两端的两个转轴，所述机械手与两个所述转轴连接；

所述机械下臂为中空结构，所述安装底座和所述第四驱动件均设置于所述机械肩部内，所述机械下臂的一端开设有第三通孔，所述机械下臂的一侧开设有第四通孔，所述第三通孔与所述第四通孔连通，所述机械手在所述第三通孔与所述第四通孔之间摆动。

10.一种执法机器人，其特征在于，包括底盘、躯干外壳、头部结构和两个如权利要求1-9任意一项所述的机械臂，所述底盘连接于所述躯干外壳的下侧，所述头部结构连接于所述躯干外壳的上侧，两个所述机械肩部分别与所述躯干外壳的两侧旋转配合。