CN210452718U - 一种二自由度机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种二自由度机械手，包括通过运动副相互连接的传动件、驱动件和执行件，驱动件的伸缩运动使传动件以连动的方式运动，带动位于二自由度机械手末端的执行件在水平方向和竖直方向作相应运动。解决了关节式机器人整机重量大，电机能耗高，移动困难，执行器定位不准等问题。

Description

一种二自由度机械手

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种二自由度机械手。

背景技术

机械手被广泛应用于工业生产中的抓取，搬运和装箱等工序，不仅解放了劳动力，还有效提高了生产效率，代替人工完成单一的搬运，堆码等工作。

通常机械手采用关节式设计。为了实现末端执行器的在空间中的任意运动，往往是用多个关节串联成一条运动连链，通过控制各个关节的运动，实现末端抓取机构的灵巧操作。通常是将电机安装在各个关节上，关节式机器人研究得较为成熟，但是由于所有的关节都集中在一条运动链上，各个关节的运动误差和缺点会渐渐累积，逐级放大，到了末端执行器那里就会不精确，而且由于串联的关节较长，离心力较大，且残余震动大。各个电机安装在关节上也会造成转动惯量大、负载能力差等缺点。并且关节式机器人整机重量大，造成电机功率高。

实用新型内容

本实用新型公开了一种二自由度机械手，解决了关节式机器人整机重量大，电机能耗高，执行器定位不准等问题。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种二自由度机械手，包括通过运动副相互连接的传动件、驱动件和执行件，驱动件的伸缩运动使传动件以连动的方式运动，带动位于二自由度机械手末端的执行件在水平方向和竖直方向作相应运动。

具体的，传动件包括大臂组件、小臂组件、肩部连接块、肘部连接块和腕部连接块；大臂组件的一端转动连接于肩部连接块，大臂组件的另一端转动连接于肘部连接块；小臂组件的一端转动连接于肘部连接块，小臂组件的另一端转动连接于腕部连接块。

进一步的，所述大臂组件包括两条平行且长度相等的第一大臂杆和第二大臂杆，所述小臂组件包括两条平行且长度相等的第一小臂杆和第二小臂杆，所述驱动件包括大臂驱动杆和小臂驱动杆。

进一步的，小臂驱动杆的一端转动连接于第二小臂杆或腕部连接块，另一端转动连接于肘部连接块或第一小臂杆，小臂驱动杆的伸缩运动使小臂组件作相应的平动。

进一步的，大臂驱动杆的一端转动连接于大臂组件，另一端转动连接于肩部连接块，大臂驱动杆的伸缩运动使大臂组件作相应的平动。

进一步的，小臂驱动杆包括第一伸缩座和第一伸缩杆，第一伸缩杆移动到第一伸缩座内部，使小臂驱动杆缩短；第一伸缩杆移出第一伸缩座，使小臂驱动杆伸长。

进一步的，大臂驱动杆包括第二伸缩座和第二伸缩杆，第二伸缩杆移动到第二伸缩座内部，使大臂驱动杆缩短；第二伸缩杆移出第二伸缩座，使大臂驱动杆伸长。

本实用新型的有益效果在于：

（1）与传统的关节式机械手相比，本实用新型种二自由度机械手通过机构实现对末端执行件的控制，具有结构紧凑、承载能力大，精度高的优点。

（2）用机构作为机械手臂的驱动件，相比关节式机器人的关节驱动，所需的电机功率大大降低，杆件机构更加轻便，各个关节的转动惯量小，残余震动小，动力矩小，是整个机械手的精确度更高。

附图说明

图1为一种二自由度机械手的原理图；

图2为二自由度机械手一种实施例的原理图；

图3为二自由度机械手的另一种实施例的原理图；

图中，

24.肩部连接块，25.腕部连接块，26.肘部连接块，211.大臂驱动杆，212.小臂驱动杆，221.第一小臂杆，222.第二小臂杆，231.第一大臂杆，232.第二大臂杆，A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、B₃、C₁、C₂为转动副。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外，还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

实施例1

参考图1，该图为二自由度机械手的原理图，二自由度机械手包括大臂组件、小臂组件、驱动杆和各连接块，具体的，大臂组件包括第一大臂杆231和第二大臂杆232，第一大臂杆的一端转动连接于肩部连接块23，另一端转动连接于肘部连接块26；小臂组件包括第一小臂杆221和第二小臂杆222，小臂组件的一端转动连接于肘部连接块26，另一端转动连接于腕部连接块25。驱动杆包括大臂驱动杆211和小臂驱动杆212，大臂驱动杆211的一端转动于大臂组件，另一端转动连接于肩部连接块23；小臂驱动杆212的一端转动连接于第二小臂杆222或腕部连接块25，另一端转动连接于肘部连接块26或第一小臂杆221。

具体的，第一大臂杆231的一端通过转动副A₃连接于肩部连接块23，第一大臂杆231的另一端通过转动副B₃连接于肘部连接块26；第二大臂杆232的一端通过转动副A₂连接于肩部连接块23，第二大臂杆232的另一端通过转动副B₂连接于肘部连接块26；第一大臂杆231、第二大臂杆232、B₂和B₃的连线_、A₂和A₃的连线,这四条边组成一个可活动的平行四边形，大臂驱动杆211的伸缩运动驱动该平行四边形产生相应平动。

第一小臂杆221的一端通过转动副B₂连接于肘部连接块26，第一小臂杆221的另一端通过转动副C₂连接于腕部连接块25；第二小臂杆222的一端通过转动副B₁连接于肘部连接块26，第二小臂杆222的另一端通过转动副C₁连接于腕部连接块25；第一小臂杆221、第二小臂杆222、C₁和C₂的连线_、B₁和B₂的连线,这四条边组成一个可活动的平行四边形，小臂驱动杆212的伸缩运动驱动该平行四边形产生相应平动。

小臂驱动杆212包括第一伸缩座2122和第一伸缩杆2121，第一伸缩杆2121通过转动副C₁连接于腕部连接块25，第一伸缩座2122通过转动副B₂连接于肘部连接块26； 大臂驱动杆211包括第二伸缩座2112和第二伸缩杆2111，第二伸缩杆2111通过转动副B₃连接于肘部连接块26，第二伸缩座2112通过转动副A₁连接于肘部连接块26。

小臂驱动杆212和大臂驱动杆211为电动伸缩杆，驱动杆内壁安装电机马达，伸缩杆和伸缩座通过齿轮咬合，电机马达的转动带动轴承的转动，从而推动伸缩杆的伸缩运动，电机马达顺时针转动时，伸缩杆移出伸缩座，驱动杆长度伸长；电机马达逆时针转动时，伸缩杆移入伸缩座内，驱动杆长度缩短。

实施例2

参考图2，该图为二自由度机械手处于收拢状态的结构示意图，当二自由度机械手需要收拢时，启动大臂驱动杆的马达，并使电机轴承按逆时针转动，推动第二伸缩杆2111相对第二伸缩座2112进行转动，使第二伸缩杆2111缓慢进入第二伸缩座2112内部，从而使第一大臂杆231和第二大臂杆232向前向下运动。同时启动小臂驱动杆的马达，并使电机轴承按逆时针转动，推动第一伸缩杆2121相对第一伸缩座2122进行转动，使第一伸缩杆2121缓慢进入第一伸缩座2122内部，从而使第一小臂杆221和第二小臂杆222向后向下运动。大臂组件和小臂组件的夹角减小，二自由度机械手处于收拢状态。

实施例3

参考图3，该图为二自由度机械手处于伸展状态的结构示意图，当二自由度机械手需要伸展时，启动大臂驱动杆的马达，并使电机轴承按顺时针转动，推动第二伸缩杆2111相对第二伸缩座2112进行转动，使第二伸缩杆2111缓慢移出第二伸缩座2112，从而使第一大臂杆231和第二大臂杆232向后向上运动。同时启动小臂驱动杆的马达，并使电机轴承按顺时针转动，推动第一伸缩杆2121相对第一伸缩座2122进行转动，使第一伸缩杆2121缓慢移出第一伸缩座2122，从而使第一小臂杆221和第二小臂杆222向前向上运动。大臂组件和小臂组件的夹角增大，二自由度机械手处于伸展状态。

Claims (7)

1.一种二自由度机械手，其特征在于，包括通过运动副相互连接的传动件、驱动件和执行件，驱动件的伸缩运动使传动件以连动的方式运动，带动位于二自由度机械手末端的执行件在水平方向和竖直方向作相应运动。

2.根据权利要求1所述的二自由度机械手，其特征在于，所述传动件包括大臂组件、小臂组件、肩部连接块、肘部连接块和腕部连接块；大臂组件的一端转动连接于肩部连接块，大臂组件的另一端转动连接于肘部连接块；小臂组件的一端转动连接于肘部连接块，小臂组件的另一端转动连接于腕部连接块。

3.根据权利要求2所述的二自由度机械手，其特征在于，所述大臂组件包括两条平行且长度相等的第一大臂杆和第二大臂杆，所述小臂组件包括两条平行且长度相等的第一小臂杆和第二小臂杆，所述驱动件包括大臂驱动杆和小臂驱动杆。

4.根据权利要求3所述的二自由度机械手，其特征在于，所述小臂驱动杆的一端转动连接于第二小臂杆或腕部连接块，另一端转动连接于肘部连接块或第一小臂杆，小臂驱动杆的伸缩运动使小臂组件作相应的平动。

5.根据权利要求3所述的二自由度机械手，其特征在于，所述大臂驱动杆的一端转动连接于大臂组件，另一端转动连接于肩部连接块，大臂驱动杆的伸缩运动使大臂组件作相应的平动。

6.根据权利要求3所述的二自由度机械手，其特征在于，所述小臂驱动杆包括第一伸缩座和第一伸缩杆，第一伸缩杆移动到第一伸缩座内部，使小臂驱动杆缩短；第一伸缩杆移出第一伸缩座，使小臂驱动杆伸长。

7.根据权利要求3所述的二自由度机械手，其特征在于，所述大臂驱动杆包括第二伸缩座和第二伸缩杆，第二伸缩杆移动到第二伸缩座内部，使大臂驱动杆缩短；第二伸缩杆移出第二伸缩座，使大臂驱动杆伸长。

Images