CN210025291U

CN210025291U - 一种二自由度机械臂

Info

Publication number: CN210025291U
Application number: CN201920779521.XU
Authority: CN
Inventors: 冷红明; 于浩然; 张玉
Original assignee: China Three Gorges University CTGU
Current assignee: China Three Gorges University CTGU
Priority date: 2019-05-23
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2020-02-07
Anticipated expiration: 2029-05-23

Abstract

本实用新型公开了一种二自由度机械臂，它包括底板，所述底板的底部通过轴承固定板固定安装有轴承，所述轴承的内圈上、下两端分别固定有上轴承固定板和下轴承固定板，所述上轴承固定板的顶部固定有转盘体，所述转盘体的顶部固定有齿条，所述齿条上通过齿轮齿条传动机构配合安装有升降滑台，所述升降滑台上安装有机械臂；所述下轴承固定板与用于驱动其转动的齿轮传动机构相连。此机械臂在现有多自由度机械臂的抓取物块左右旋转和上下移动的基础上还能减少电机个数，从而降低了制造成本和编程难度。

Description

一种二自由度机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械手领域，特别涉及一种二自由度机械臂。

背景技术

现有的机械臂主要为三自由度的机械臂或三个以上自由度的机械臂，其缺点有：第一，在多个电机的驱动下导致积累误差比较大，要求的抓取精度就对编程要求较高。第二，要实现多个自由度就要多个电机，成本较高，另外前期验证的时间长。第三，由于关节间隙的存在，关节力和关节力矩导致每个关节坐标系会产生偏移量和倾斜量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种二自由度机械臂，此机械臂在现有多自由度机械臂的抓取物块左右旋转和上下移动的基础上还能减少电机个数，从而降低了制造成本和编程难度。

为了实现上述的技术特征，本实用新型的目的是这样实现的：一种二自由度机械臂，它包括底板，所述底板的底部通过轴承固定板固定安装有轴承，所述轴承的内圈上、下两端分别固定有上轴承固定板和下轴承固定板，所述上轴承固定板的顶部固定有转盘体，所述转盘体的顶部固定有齿条，所述齿条上通过齿轮齿条传动机构配合安装有升降滑台，所述升降滑台上安装有机械臂；所述下轴承固定板与用于驱动其转动的齿轮传动机构相连。

所述齿轮齿条传动机构包括固定在升降滑台上的步进电机，所述步进电机的输出轴上安装有第一齿轮，所述第一齿轮与齿条啮合传动，并驱动整个升降滑台沿齿条升降。

所述升降滑台上固定有安装有多根竖直布置的滑轨，所述滑轨与安装在升降滑台上的多个滑块构成滑动配合。

所述齿轮传动机构包括固定在下轴承固定板底端的第二齿轮，所述第二齿轮与第三齿轮啮合传动，所述第三齿轮安装在舵机的输出轴上，所述舵机通过舵机盘固定安装在下轴承固定板的底端。

所述滑轨的顶端固定有齿条上固定板。

所述步进电机通过紧定螺栓固定安装在升降滑台上。

本实用新型有如下有益效果：

1、本实用新型由于只有两个自由度，所以只用两个电机就可以满足工能，其中要求旋转180度又要要求旋转时保证旋转度数的大小和精度，所以用舵机控制机械臂的旋转。

2、本实用新型机械臂的上下移动时采用步进电机与齿轮相连加齿条，步进电机的优点在于控制精度较高，这样能实现机械臂在竖直方向移动距离的精准控制，同时又能保证机械臂上下移动的速度。

3、采用一个舵机和一个步进电机作为驱动，降低了制造成本和控制难度的同时，又能达到多自由度机械臂的抓取精度。

4、旋转是采用舵机倒置与齿轮相连，采用一级齿轮传动降低了机械臂的高度。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1 本实用新型的第一视角三维图。

图2 本实用新型的底板和轴承的安装结构图。

图3 本实用新型的底板上的部件安装结构图。

图4本实用新型的底板上的部件安装三维结构图。

图5本实用新型的去掉升降滑台之后的三维图。

图6本实用新型的升降滑台零部件俯视图。

图7本实用新型的主视图。

图8本实用新型的第二视角三维图。

图中：齿条上固定板1、齿条2、滑轨3、滑块4、机械臂5、轴承6、舵机盘8、舵机9、第三齿轮10、轴承固定板13、第二齿轮15、下轴承固定板16、底板17、转盘体18、上轴承固定板19、升降滑台20、步进电机21、第一齿轮23。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式做进一步的说明。

参见图1-8，一种二自由度机械臂，它包括底板17，所述底板17的底部通过轴承固定板13固定安装有轴承6，所述轴承6的内圈上、下两端分别固定有上轴承固定板19和下轴承固定板16，所述上轴承固定板19的顶部固定有转盘体18，所述转盘体18的顶部固定有齿条2，所述齿条2上通过齿轮齿条传动机构配合安装有升降滑台20，所述升降滑台20上安装有机械臂5；所述下轴承固定板16与用于驱动其转动的齿轮传动机构相连。通过采用上述结构的二自由度机械臂，其能够实现机械臂5的升降动作和旋转动作，工作过程中，通过齿轮齿条传动机构能够驱动机械臂5沿着齿条2实现升降运动，而通过齿轮传动机构能够驱动机械臂5实现旋转运动，进而满足二自由度的要求，而且上述的传动精度高。

进一步的，所述齿轮齿条传动机构包括固定在升降滑台20上的步进电机21，所述步进电机21的输出轴上安装有第一齿轮23，所述第一齿轮23与齿条2啮合传动，并驱动整个升降滑台20沿齿条2升降。通过上述的齿轮齿条传动机构，工作过程中，通过步进电机21能够驱动第一齿轮23，进而通过第一齿轮23与齿条2之间的配合来带动升降滑台20沿着齿条2进行升降。

进一步的，所述升降滑台20上固定有安装有多根竖直布置的滑轨3，所述滑轨3与安装在升降滑台20上的多个滑块4构成滑动配合。通过上述的滑块4和滑轨3之间的配合保证了升降的平稳性。

进一步的，所述齿轮传动机构包括固定在下轴承固定板16底端的第二齿轮15，所述第二齿轮15与第三齿轮10啮合传动，所述第三齿轮10安装在舵机9的输出轴上，所述舵机9通过舵机盘8固定安装在下轴承固定板16的底端。通过上述的齿轮传动机构，工作过程中，通过舵机9能够驱动第三齿轮10，再由第三齿轮10驱动第二齿轮15，再由第二齿轮15驱动下轴承固定板16转动，进而实现旋转运动。

进一步的，所述滑轨3的顶端固定有齿条上固定板1。通过齿条上固定板1能够对滑轨3和齿条的顶端进行固定，使其始终保持平行。

进一步的，所述步进电机21通过紧定螺栓22固定安装在升降滑台20上。通过上述的固定方式，保证了能够将步进电机21固定在升降滑台20上，保证了固定的可靠性。

本实用新型的工作过程和原理：

在使用过程中，首先，启动舵机9，通过舵机9驱动第三齿轮10，再由第三齿轮10驱动第二齿轮15，再由第二齿轮15驱动下轴承固定板16转动，进而通过下轴承固定板16带动上轴承固定板19，最终通过上轴承固定板19带动其顶部的齿条和滑轨整体转动，并实现机械臂的旋转自由度；

同时，启动步进电机21，通过步进电机21驱动第一齿轮23，进而通过第一齿轮23与齿条2之间的配合来带动升降滑台20沿着齿条2进行升降。这样就完成了机械臂的旋转和上下移动。

Claims

1.一种二自由度机械臂，其特征在于：它包括底板（17），所述底板（17）的底部通过轴承固定板（13）固定安装有轴承（6），所述轴承（6）的内圈上、下两端分别固定有上轴承固定板（19）和下轴承固定板（16），所述上轴承固定板（19）的顶部固定有转盘体（18），所述转盘体（18）的顶部固定有齿条（2），所述齿条（2）上通过齿轮齿条传动机构配合安装有升降滑台（20），所述升降滑台（20）上安装有机械臂（5）；所述下轴承固定板（16）与用于驱动其转动的齿轮传动机构相连。

2.根据权利要求1所述的一种二自由度机械臂，其特征在于：所述齿轮齿条传动机构包括固定在升降滑台（20）上的步进电机（21），所述步进电机（21）的输出轴上安装有第一齿轮（23），所述第一齿轮（23）与齿条（2）啮合传动，并驱动整个升降滑台（20）沿齿条（2）升降。

3.根据权利要求1或2所述的一种二自由度机械臂，其特征在于：所述升降滑台（20）上固定有安装有多根竖直布置的滑轨（3），所述滑轨（3）与安装在升降滑台（20）上的多个滑块（4）构成滑动配合。

4.根据权利要求1所述的一种二自由度机械臂，其特征在于：所述齿轮传动机构包括固定在下轴承固定板（16）底端的第二齿轮（15），所述第二齿轮（15）与第三齿轮（10）啮合传动，所述第三齿轮（10）安装在舵机（9）的输出轴上，所述舵机（9）通过舵机盘（8）固定安装在下轴承固定板（16）的底端。

5.根据权利要求3所述的一种二自由度机械臂，其特征在于：所述滑轨（3）的顶端固定有齿条上固定板（1）。

6.根据权利要求2所述的一种二自由度机械臂，其特征在于：所述步进电机（21）通过紧定螺栓（22）固定安装在升降滑台（20）上。