CN209699145U

CN209699145U - 机器人的夹取机械臂

Info

Publication number: CN209699145U
Application number: CN201920415757.5U
Authority: CN
Inventors: 张玉薇; 陈海杰; 林川; 邓珂; 张晴
Original assignee: Guangxi University of Science and Technology
Current assignee: Guangxi University of Science and Technology
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2019-11-29
Anticipated expiration: 2029-03-29

Abstract

本实用新型旨在提供一种机器人的夹取机械臂，包括动臂Ⅰ、动臂Ⅱ、电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、机械手；动臂Ⅰ后端与电机Ⅰ的输出轴固定连接，动臂Ⅰ的前端上设有转轴Ⅰ，动臂Ⅱ的后端安装于转轴Ⅰ上，动臂Ⅱ的前端设有转轴Ⅱ，电机Ⅱ的尾部安装于转轴Ⅱ上；电机Ⅲ的尾部安装于电机Ⅱ的转动轴上；动臂Ⅰ的上侧面的后部设有连接座Ⅰ，气缸Ⅰ的缸体端部与连接座Ⅰ活动铰接，气缸Ⅰ的活塞杆前端与动臂Ⅱ的后端活动铰接；动臂Ⅱ的上侧面的后部设有连接座Ⅱ，气缸Ⅱ的缸体端部与连接座Ⅱ活动铰接，气缸Ⅱ的活塞杆前端与电机Ⅱ的尾部上侧的连接座Ⅲ活动铰接。该机械臂克服现有技术缺陷，具有结构简单、控制简便、成本低的特点。

Description

机器人的夹取机械臂

技术领域

本实用新型涉及机器人结构领域，具体涉及一种机器人的夹取机械臂。

背景技术

移动机器人的研究始于20世纪60年代，随着智能制造业的发展，移动机器人发展前景十分广阔。移动机器人涉及电子，智能控制，机械设计等多个学科。目前，移动机器人许多任务是通过机器臂完成，但是现有的机器臂结构通常比较复杂、成本较高、控制过程比较繁琐。

发明内容

本实用新型旨在提供一种机器人的夹取机械臂，该机械臂克服现有技术缺陷，具有结构简单、控制简便、成本低的特点。

本实用新型的技术方案如下：

一种机器人的夹取机械臂，包括动臂Ⅰ、动臂Ⅱ、电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、气缸Ⅰ、气缸Ⅱ、机械手；

所述的动臂Ⅰ后端与电机Ⅰ的输出轴固定连接，动臂Ⅰ能够在电机Ⅰ带动下转动，动臂Ⅰ的前端上设有转轴Ⅰ，所述的动臂Ⅱ的后端安装于转轴Ⅰ上，能够相对于转轴Ⅰ转动，动臂Ⅱ的前端设有转轴Ⅱ，所述的电机Ⅱ的尾部安装于转轴Ⅱ上，能够相对于转轴Ⅱ转动，所述的动臂Ⅰ、动臂Ⅱ、电机Ⅱ的转动轨迹位于同一平内；

所述的电机Ⅲ的尾部安装于电机Ⅱ的转动轴上，电机Ⅲ的转动轴向前延伸与机械手连接，驱动机械手；

所述的动臂Ⅰ的上侧面的后部设有连接座Ⅰ，所述的气缸Ⅰ的缸体端部与连接座Ⅰ活动铰接，气缸Ⅰ的活塞杆前端与动臂Ⅱ的后端活动铰接，该活动铰接处位于转轴Ⅰ的上方；

所述的动臂Ⅱ的上侧面的后部设有连接座Ⅱ，所述的气缸Ⅱ的缸体端部与连接座Ⅱ活动铰接，气缸Ⅱ的活塞杆前端与电机Ⅱ的尾部上侧的连接座Ⅲ活动铰接，连接座Ⅲ位于转轴Ⅱ的上方。

优选地，所述的机械手包括齿轮、支撑臂Ⅰ、支撑臂Ⅱ、导块Ⅰ、导块Ⅱ、导条Ⅰ、导条Ⅱ、夹持臂Ⅰ、夹持臂Ⅱ、夹持条Ⅰ、夹持条Ⅱ；

所述的支撑臂Ⅰ、支撑臂Ⅱ的后端分别设于电机Ⅲ的上下两侧，支撑臂Ⅰ、支撑臂Ⅱ的前端延伸至电机Ⅲ的转动轴处，分别位于转动轴的上方和下方；所述的支撑臂Ⅰ的前端上设有导块Ⅰ和导条Ⅰ，所述的导块Ⅰ的底部设有的滑块，所述的导条Ⅰ顶部的设有左右水平方向的滑轨，所述的滑块安装于滑轨内，导条Ⅰ基于滑轨与滑块配合能够相对于导块Ⅰ沿左右水平方向滑动；所述的滑轨末端设有用于避免滑块脱出的限位块，所述的导条Ⅰ的下端面的右侧上设有齿条Ⅰ，所述的支撑臂Ⅱ前端上设有导块Ⅱ和导条Ⅱ，所述的导块Ⅱ顶部设有的滑块，所述的导条Ⅱ底部的设有左右水平方向的的滑轨，所述的滑块安装于滑轨内，导条Ⅱ基于滑轨与滑块配合能够相对导块Ⅱ沿左右水平方向滑动；所述的滑轨末端设有用于避免滑块脱出的限位块，所述的导条Ⅱ的上端面的左侧上设有齿条Ⅱ，所述的导条Ⅰ和导条Ⅱ相互平行，所述的齿条Ⅰ和齿条Ⅱ平行；所述的电机Ⅲ的转动轴上固定设置有齿轮，所述的齿轮的上下侧分别与齿条Ⅰ和齿条Ⅱ啮合；

所述的导条Ⅰ下端面的左侧设有垂直向下的夹持臂Ⅰ，所述的导条Ⅱ下端面的右侧设有垂直向下的夹持臂Ⅱ，所述的夹持臂Ⅰ和夹持臂Ⅱ相互平行；所述的夹持臂Ⅰ和夹持臂Ⅱ的末端齐平，夹持臂Ⅰ的末端上设有夹持条Ⅰ，夹持臂Ⅱ的末端上设有夹持条Ⅱ，所述的夹持条Ⅰ、夹持条Ⅱ相对设置并且平行。

优选地，还包括控制器，所述的电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、气缸Ⅰ、气缸Ⅱ均与控制器电连接，控制器用于控制电机Ⅰ、电机Ⅱ、电机Ⅲ、气缸Ⅰ、气缸Ⅱ的运动。

优选地，还包括角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ、角度传感器Ⅲ、角度传感器Ⅳ、显示器；所述的角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ、角度传感器Ⅲ、角度传感器Ⅳ均与控制器电连接，显示器与控制器无线连接，角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ、分别安装于动臂Ⅰ、动臂Ⅱ上，角度传感器Ⅲ、角度传感器Ⅳ分别安装于电机Ⅱ、电机Ⅲ上，角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ、角度传感器Ⅲ、角度传感器Ⅳ将检测到的角度信号发送至控制器，控制器将角度信号发送至显示器进行显示。

优选地，还包括压力传感器，所述的压力传感器与控制器电连接，所述的压力传感器设于夹持条Ⅰ或夹持条Ⅱ上；压力传感器用于将检测到的压力信号传输至控制器，控制器将压力信号发送至显示器进行显示。

优选地，所述的压力传感器的型号为ZNHM-Ⅰ。

优选地，所述的角度传感器Ⅰ-角度传感器Ⅳ均为翼盟103旋转角度传感器。

优选地，所述的控制器为STM32F103C8T6的处理器。

优选地，所述的显示器为正点原子RGB触摸显示屏。

本实用新型的工作过程如下：

夹取机械臂的动臂Ⅰ安装于机器人上，电机Ⅰ转动带动动臂Ⅰ摆动，气缸Ⅰ的活塞杆收缩或伸出带动动臂Ⅱ摆动，气缸Ⅱ的活塞杆收缩或伸出带动电机Ⅱ摆动，电机Ⅱ的转动带动电机Ⅲ及机械手的摆动，电机Ⅲ的转动带动通过齿轮、齿条Ⅰ、Ⅱ的传动，使得机械手完成夹紧或松开的运动；运动过程中，角度传感器Ⅰ、角度传感器Ⅱ、角度传感器Ⅲ、角度传感器Ⅳ分别检测动臂Ⅰ、动臂Ⅱ、电机Ⅱ、电机Ⅲ的摆动角度，并将摆动信号发送至控制器，经由显示器进行显示；压力传感器检测夹持部位的压力，将压力信号反馈至控制器并经由显示器进行显示。

本实用新型的夹取机械臂结构简单、设计合理，采用齿轮结合齿条的组合实现机械手的夹持操作，通过电机与气缸的结合实现机械臂的多段摆动，同时结合角度传感器能够对当前机械臂的运行状态进行实时监控，避免出现控制故障导致机械臂错误运行的情况；同时压力传感器对夹持部位的夹持力进行监控，避免出现由于机械手故障导致夹持力过大损坏夹持物的情况。

附图说明

图1为本实用新型提供的机器人的夹取机械臂的结构示意图；

图2为本实用新型提供的机器人的夹取机械臂的机械手结构示意图；

图中各部分名称及序号如下：

1为动臂Ⅰ，2为动臂Ⅱ，3为电机Ⅰ，4为电机Ⅱ，5为电机Ⅲ，6为气缸Ⅰ，7为气缸Ⅱ，8为机械手，9为连接座Ⅰ，10为齿轮，11为支撑臂Ⅰ，12为支撑臂Ⅱ，13为导块Ⅰ，14为导块Ⅱ，15为导条Ⅰ，16为导条Ⅱ，17为夹持臂Ⅰ，18为夹持臂Ⅱ，19为夹持条Ⅰ，20为夹持条Ⅱ，21为滑块，22为导轨，23为连接座Ⅲ，24为角度传感器Ⅰ，25为角度传感器Ⅱ，26为角度传感器Ⅲ，27为角度传感器Ⅳ，28为压力传感器，29为转轴Ⅰ，30为转轴Ⅱ，31为连接座Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图和实施例具体说明本实用新型。

实施例1

如图1-2所示，一种机器人的夹取机械臂，包括动臂Ⅰ1、动臂Ⅱ2、电机Ⅰ3、电机Ⅱ4、电机Ⅲ5、气缸Ⅰ6、气缸Ⅱ7、机械手8、控制器；

所述的动臂Ⅰ1后端与电机Ⅰ3的输出轴固定连接，动臂Ⅰ1能够在电机Ⅰ3带动下转动，动臂Ⅰ1的前端上设有转轴Ⅰ29，所述的动臂Ⅱ2的后端安装于转轴Ⅰ29上，能够相对于转轴Ⅰ29转动，动臂Ⅱ2的前端设有转轴Ⅱ30，所述的电机Ⅱ4的尾部安装于转轴Ⅱ30上，能够相对于转轴Ⅱ30转动，所述的动臂Ⅰ1、动臂Ⅱ2、电机Ⅱ4的转动轨迹位于同一平内；

所述的电机Ⅲ5的尾部安装于电机Ⅱ4的转动轴上，电机Ⅲ5的转动轴向前延伸与机械手8连接，驱动机械手8；

所述的动臂Ⅰ1的上侧面的后部设有连接座Ⅰ9，所述的气缸Ⅰ6的缸体端部与连接座Ⅰ9活动铰接，气缸Ⅰ6的活塞杆前端与动臂Ⅱ2的后端活动铰接，该活动铰接处位于转轴Ⅰ29的上方；

所述的动臂Ⅱ2的上侧面的后部设有连接座Ⅱ31，所述的气缸Ⅱ7的缸体端部与连接座Ⅱ31活动铰接，气缸Ⅱ7的活塞杆前端与电机Ⅱ4的尾部上侧的连接座Ⅲ23活动铰接，连接座Ⅲ23位于转轴Ⅱ30的上方；

所述的机械手8包括齿轮10、支撑臂Ⅰ11、支撑臂Ⅱ12、导块Ⅰ13、导块Ⅱ14、导条Ⅰ15、导条Ⅱ16、夹持臂Ⅰ17、夹持臂Ⅱ18、夹持条Ⅰ19、夹持条Ⅱ20；

所述的支撑臂Ⅰ11、支撑臂Ⅱ12的后端分别设于电机Ⅲ5的上下两侧，支撑臂Ⅰ11、支撑臂Ⅱ12的前端延伸至电机Ⅲ5的转动轴处，分别位于转动轴的上方和下方；所述的支撑臂Ⅰ11的前端上设有导块Ⅰ13和导条Ⅰ15，所述的导块Ⅰ13的底部设有的滑块21，所述的导条Ⅰ15顶部的设有左右水平方向的滑轨22，所述的滑块21安装于滑轨22内，导条Ⅰ15基于滑轨22与滑块21配合能够相对于导块Ⅰ13沿左右水平方向滑动；所述的滑轨22末端设有用于避免滑块脱出的限位块，所述的导条Ⅰ15的下端面的右侧上设有齿条Ⅰ，所述的支撑臂Ⅱ12前端上设有导块Ⅱ14和导条Ⅱ16，所述的导块Ⅱ14顶部设有的滑块21，所述的导条Ⅱ16底部的设有左右水平方向的的滑轨22，所述的滑块21安装于滑轨22内，导条Ⅱ16基于滑轨22与滑块21配合能够相对导块Ⅱ14沿左右水平方向滑动；所述的滑轨22末端设有用于避免滑块脱出的限位块，所述的导条Ⅱ16的上端面的左侧上设有齿条Ⅱ，所述的导条Ⅰ15和导条Ⅱ16相互平行，所述的齿条Ⅰ和齿条Ⅱ平行；所述的电机Ⅲ5的转动轴上固定设置有齿轮10，所述的齿轮10的上下侧分别与齿条Ⅰ和齿条Ⅱ啮合；

所述的导条Ⅰ15下端面的左侧设有垂直向下的夹持臂Ⅰ17，所述的导条Ⅱ16下端面的右侧设有垂直向下的夹持臂Ⅱ18，所述的夹持臂Ⅰ17和夹持臂Ⅱ18相互平行；所述的夹持臂Ⅰ17和夹持臂Ⅱ18的末端齐平，夹持臂Ⅰ17的末端上设有夹持条Ⅰ19，夹持臂Ⅱ18的末端上设有夹持条Ⅱ20，所述的夹持条Ⅰ19、夹持条Ⅱ20相对设置并且平行；

还包括控制器，所述的电机Ⅰ3、电机Ⅱ4、电机Ⅲ5、气缸Ⅰ6、气缸Ⅱ7均与控制器电连接，控制器用于控制电机Ⅰ3、电机Ⅱ4、电机Ⅲ5、气缸Ⅰ6、气缸Ⅱ7的运动；

还包括角度传感器Ⅰ24、角度传感器Ⅱ25、角度传感器Ⅲ26、角度传感器Ⅳ27、显示器；所述的角度传感器Ⅰ24、角度传感器Ⅱ25、角度传感器Ⅲ26、角度传感器Ⅳ27均与控制器电连接，显示器与控制器无线连接，角度传感器Ⅰ24、角度传感器Ⅱ25、分别安装于动臂Ⅰ1、动臂Ⅱ2上，角度传感器Ⅲ26、角度传感器Ⅳ27分别安装于电机Ⅱ4、电机Ⅲ5上，角度传感器Ⅰ24、角度传感器Ⅱ25、角度传感器Ⅲ26、角度传感器Ⅳ27将检测到的角度信号发送至控制器，控制器将角度信号发送至显示器进行显示；

还包括压力传感器28，所述的压力传感器28与控制器电连接，所述的压力传感器28设于夹持条Ⅰ19或夹持条Ⅱ20上；压力传感器28用于将检测到的压力信号传输至控制器，控制器将压力信号发送至显示器进行显示；

所述的压力传感器的型号为ZNHM-Ⅰ；

所述的角度传感器Ⅰ-角度传感器Ⅳ均为翼盟103旋转角度传感器；

所述的控制器为STM32F103C8T6的处理器；

所述的显示器为正点原子RGB触摸显示屏。

本实施例的工作过程如下：

夹取机械臂安装于机器人上，电机Ⅰ3转动带动动臂Ⅰ1摆动，气缸Ⅰ6的活塞杆收缩或伸出带动动臂Ⅱ2摆动，气缸Ⅱ7的活塞杆收缩或伸出带动电机Ⅱ4摆动，电机Ⅱ4的转动带动电机Ⅲ5及机械手8的摆动，电机Ⅲ5的转动带动通过齿轮10、齿条的传动，使得机械手8完成夹紧或松开的运动；运动过程中，角度传感器Ⅰ24、角度传感器Ⅱ25、角度传感器Ⅲ26、角度传感器Ⅳ27分别检测动臂Ⅰ1、动臂Ⅱ2、电机Ⅱ4、电机Ⅲ5的摆动角度，并将摆动信号发送至控制器，经由显示器进行显示；压力传感器28检测夹持部位的压力，将压力信号反馈至控制器并经由显示器进行显示。

Claims

1.一种机器人的夹取机械臂，包括动臂Ⅰ（1）、动臂Ⅱ（2）、电机Ⅰ（3）、电机Ⅱ（4）、电机Ⅲ（5）、气缸Ⅰ（6）、气缸Ⅱ（7）、机械手（8）；其特征在于：

所述的动臂Ⅰ（1）后端与电机Ⅰ（3）的输出轴固定连接，动臂Ⅰ（1）能够在电机Ⅰ（3）带动下转动，动臂Ⅰ（1）的前端上设有转轴Ⅰ（29），所述的动臂Ⅱ（2）的后端安装于转轴Ⅰ（29）上，能够相对于转轴Ⅰ（29）转动，动臂Ⅱ（2）的前端设有转轴Ⅱ（30），所述的电机Ⅱ（4）的尾部安装于转轴Ⅱ（30）上，能够相对于转轴Ⅱ（30）转动，所述的动臂Ⅰ（1）、动臂Ⅱ（2）、电机Ⅱ（4）的转动轨迹位于同一平内；

所述的电机Ⅲ（5）的尾部安装于电机Ⅱ（4）的转动轴上，电机Ⅲ（5）的转动轴向前延伸与机械手（8）连接，驱动机械手（8）；

所述的动臂Ⅰ（1）的上侧面的后部设有连接座Ⅰ（9），所述的气缸Ⅰ（6）的缸体端部与连接座Ⅰ（9）活动铰接，气缸Ⅰ（6）的活塞杆前端与动臂Ⅱ（2）的后端活动铰接，该活动铰接处位于转轴Ⅰ（29）的上方；

所述的动臂Ⅱ（2）的上侧面的后部设有连接座Ⅱ（31），所述的气缸Ⅱ（7）的缸体端部与连接座Ⅱ（31）活动铰接，气缸Ⅱ（7）的活塞杆前端与电机Ⅱ（4）的尾部上侧的连接座Ⅲ（23）活动铰接，连接座Ⅲ（23）位于转轴Ⅱ（30）的上方。

2.如权利要求1所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

所述的机械手（8）包括齿轮（10）、支撑臂Ⅰ（11）、支撑臂Ⅱ（12）、导块Ⅰ（13）、导块Ⅱ（14）、导条Ⅰ（15）、导条Ⅱ（16）、夹持臂Ⅰ（17）、夹持臂Ⅱ（18）、夹持条Ⅰ（19）、夹持条Ⅱ（20）；

所述的支撑臂Ⅰ（11）、支撑臂Ⅱ（12）的后端分别设于电机Ⅲ（5）的上下两侧，支撑臂Ⅰ（11）、支撑臂Ⅱ（12）的前端延伸至电机Ⅲ（5）的转动轴处，分别位于转动轴的上方和下方；所述的支撑臂Ⅰ（11）的前端上设有导块Ⅰ（13）和导条Ⅰ（15），所述的导块Ⅰ（13）的底部设有的滑块（21），所述的导条Ⅰ（15）顶部的设有左右水平方向的滑轨（22），所述的滑块（21）安装于滑轨（22）内，导条Ⅰ（15）基于滑轨（22）与滑块（21）配合能够相对于导块Ⅰ（13）沿左右水平方向滑动；所述的滑轨（22）末端设有用于避免滑块脱出的限位块，所述的导条Ⅰ（15）的下端面的右侧上设有齿条Ⅰ，所述的支撑臂Ⅱ（12）前端上设有导块Ⅱ（14）和导条Ⅱ（16），所述的导块Ⅱ（14）顶部设有的滑块（21），所述的导条Ⅱ（16）底部的设有左右水平方向的滑轨（22），所述的滑块（21）安装于滑轨（22）内，导条Ⅱ（16）基于滑轨（22）与滑块（21）配合能够相对导块Ⅱ（14）沿左右水平方向滑动；所述的滑轨（22）末端设有用于避免滑块脱出的限位块，所述的导条Ⅱ（16）的上端面的左侧上设有齿条Ⅱ，所述的导条Ⅰ（15）和导条Ⅱ（16）相互平行，所述的齿条Ⅰ和齿条Ⅱ平行；所述的电机Ⅲ（5）的转动轴上固定设置有齿轮（10），所述的齿轮（10）的上下侧分别与齿条Ⅰ和齿条Ⅱ啮合；

所述的导条Ⅰ（15）下端面的左侧设有垂直向下的夹持臂Ⅰ（17），所述的导条Ⅱ（16）下端面的右侧设有垂直向下的夹持臂Ⅱ（18），所述的夹持臂Ⅰ（17）和夹持臂Ⅱ（18）相互平行；所述的夹持臂Ⅰ（17）和夹持臂Ⅱ（18）的末端齐平，夹持臂Ⅰ（17）的末端上设有夹持条Ⅰ（19），夹持臂Ⅱ（18）的末端上设有夹持条Ⅱ（20），所述的夹持条Ⅰ（19）、夹持条Ⅱ（20）相对设置并且平行。

3.如权利要求2所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

还包括控制器，所述的电机Ⅰ（3）、电机Ⅱ（4）、电机Ⅲ（5）、气缸Ⅰ（6）、气缸Ⅱ（7）均与控制器电连接，控制器用于控制电机Ⅰ（3）、电机Ⅱ（4）、电机Ⅲ（5）、气缸Ⅰ（6）、气缸Ⅱ（7）的运动。

4.如权利要求2所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

还包括角度传感器Ⅰ（24）、角度传感器Ⅱ（25）、角度传感器Ⅲ（26）、角度传感器Ⅳ（27）、显示器；所述的角度传感器Ⅰ（24）、角度传感器Ⅱ（25）、角度传感器Ⅲ（26）、角度传感器Ⅳ（27）均与控制器电连接，显示器与控制器无线连接，角度传感器Ⅰ（24）、角度传感器Ⅱ（25）、分别安装于动臂Ⅰ（1）、动臂Ⅱ（2）上，角度传感器Ⅲ（26）、角度传感器Ⅳ（27）分别安装于电机Ⅱ（4）、电机Ⅲ（5）上，角度传感器Ⅰ（24）、角度传感器Ⅱ（25）、角度传感器Ⅲ（26）、角度传感器Ⅳ（27）将检测到的角度信号发送至控制器，控制器将角度信号发送至显示器进行显示。

5.如权利要求4所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

还包括压力传感器（28），所述的压力传感器（28）与控制器电连接，所述的压力传感器（28）设于夹持条Ⅰ（19）或夹持条Ⅱ（20）上；压力传感器（28）用于将检测到的压力信号传输至控制器，控制器将压力信号发送至显示器进行显示。

6.如权利要求5所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

所述的压力传感器的型号为ZNHM-Ⅰ。

7.如权利要求4所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

所述的角度传感器Ⅰ（24）-角度传感器Ⅳ（27）均为翼盟103旋转角度传感器。

8.如权利要求4所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

所述的控制器为STM32F103C8T6的处理器。

9.如权利要求4所述的机器人的夹取机械臂，其特征在于：

所述的显示器为正点原子RGB触摸显示屏。