CN210452807U - 一种单自由度直线伸缩机械手 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种单自由度直线伸缩机械手，包括转动连接的伸缩构件和伸缩驱动组件；所述伸缩构件包括大臂组件、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。工作时，伸缩构件在伸缩驱动组件的驱动下产生伸缩运动，驱动位于末端的工作端沿水平方向运动。本实用新型机械手能有效降低电机功率，通过伸缩手臂的伸缩运动，驱动末端在水平方向移动，适用于工作端只需要水平移动的场所。

Description

一种单自由度直线伸缩机械手
技术领域
本实用新型涉及机械手臂技术领域，尤其涉及一种单自由度直线伸缩机械手。
背景技术
机械手臂广泛应用于工业、生活、娱乐服务、军事、半导体制造等领域，目前，市场上存在的大部分机械手臂为关节型机械手，关节之间的相对运动通过电机的驱动实现，关节型的内部构造对驱动电机的要求较高，因此驱动电机功率比较大、体积大，增加了整机的体积，而且，关节型机器人在作业过程中，占用空间大，不使用时，手臂不能收拢，在一些工作端只需要水平移动的场所，小型的，重量轻的机械手更加适用。
实用新型内容
本实用新型公开了一种单自由度直线伸缩机械手，采用机构式手臂，能有效降低电机功率，通过伸缩手臂的伸缩运动，驱动末端在水平方向移动，适用于工作端只需要水平移动的场所。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种单自由度直线伸缩机械手，包括转动连接的伸缩构件和伸缩驱动组件；所述伸缩构件包括大臂组件、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工作时，伸缩构件在伸缩驱动组件的驱动下产生伸缩运动，驱动位于末端的工作端沿水平方向运动。
进一步的，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。
进一步的，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。
进一步的，伸缩驱动组件包括联动臂、导轨和滑块，所述滑块可移动地安装在所述导轨内。
进一步的，导轨为肩部连接块在水平方向的延伸。
具体的，联动臂包括第一联动臂和第二联动臂，第一联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二小臂，第二联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二大臂，滑块的移动带动联动臂以连动的方式运动，联动臂的运动驱动大臂组件和小臂组件运动。
进一步的，所述第一联动臂与第二大臂杆平行，第二联动臂与第二小臂杆平行。
本实用新型的有益效果在于：
1.本实用新型为单自由度直线伸缩机械手，简化了结构，占用空间小，能有效降低电机功率，机械手在水平方向进行伸缩，适用于工作端只需要在水平方向移动的场所。
2.本实用新型的机械手，大臂组件和连接块转动连接构成一个平行四边形，小臂组件和连接块转动连接构成一个平行四边形，伸缩驱动组件和大臂组件、小臂组件转动连接构成一个平行四边形，以上3个可活动的平行四边形，能够实现机构式伸缩手臂的伸缩运动，其中伸缩驱动组件中的滑块在电机的驱动下，通过短距离的移动使联动臂驱动大臂组件和小臂组件的夹角增大或减小，即可驱动手臂末端抓手的在水平方向的长距离移动，因此，相比关节式手臂，电机功率大大减少。
3.本实用新型的移动式码垛机器人，伸缩手臂机构末端的抓手只能在水平方向移动，有利于准确定位工作端，简化控制系统。
附图说明
图1为本实用新型一种移动式码垛机器人的伸缩手臂机构的一种实施例的结构示意图；
图2为本实用新型一种移动式码垛机器人的伸缩手臂机构的原理图。
图中，
2.伸缩手臂机构,221.为大臂组件，222.为小臂组件，223.肩部连接块，224.肘部连接块，225.腕部连接块；211.联动臂，212.导轨，213.滑块；2211.第一大臂杆，2212.第二大臂杆，2221.第一小臂杆，2222.为第二小臂杆； A1、A2、B1、B2、B3、C1、C2、D1、D2、D3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。
参考图1，该图为单自由度直线伸缩机械手的结构示意图，伸缩手臂机构2包括伸缩驱动组件和伸缩构件，伸缩驱动组件与伸缩构件通过运动副连接，伸缩构件在伸缩驱动组件的驱动下产生伸缩运动。连接伸缩驱动组件和伸缩构件的运动副可以是滑轨连接，也可以转轴连接或者齿轮咬合等。
其中，伸缩构件包括大臂组件221、小臂组件222、肩部连接块223、肘部连接块224和腕部连接块225；大臂组件221的一端转动连接于肩部连接块223，大臂组件221的另一端转动连接于肘部连接块224；小臂组件222的一端转动连接于肘部连接块224，小臂组件222的另一端转动连接于腕部连接块225。
伸缩手臂机构2相比关节式机械手臂具有更大的优势，机构的构件数和自由度可变，具有多功能阶段变化、多拓扑结构变化、多自由度变化等特征，可以根据功能需求或环境等的变化，适应不同任务，灵活应用于不同场合。
具体地，参考图2，肩部连接块223上设置有两个转动副A1和A2，肘部连接块224上设置有三个转动副B1、B2和B3，腕部连接块225上设置有两个转动副C1和C2;
大臂组件221包括第一大臂杆2211和第二大臂杆2212，小臂组件222包括第一小臂杆2221和第二小臂杆2222。
第一大臂杆2211的一端连接转动副A1，第一大臂杆2211的另一端连接转动副B1，第二大臂杆2212一端连接转动副A2，第二大臂杆2212的另一端连接转动副B2;第一小臂杆2221的一端连接转动副B3,第一小臂杆2221的另一端连接转动副C2;第二小臂杆2222的一端连接转动副B2,第二小臂杆2222的另一端连接转动副C1。
进一步地，转动副A1和A2两点所连成的直线与转动副B1和B2两点所连成的直线平行且长度相等；由A1和A2的连线，B1和B2的连线，第一大臂杆2211和第二大臂杆2212四条边组成平行四边形；转动副B2和B3两点所连成的直线与转动副C1和C2两点所连成的直线平行且长度相等；由B2和B3的连线，C1和C2的连线，第一小臂杆2221和第二小臂杆2222四条边组成平行四边形。
其中，伸缩驱动组件包括联动臂211、导轨212和滑块213，导轨212为肩部连接块223在水平方向的延伸，滑块213可移动的安装在所述导轨内。
具体地，联动臂211包括第一联动臂2111和第二联动臂2112；第二小臂杆2222上设置有转动副D1，第二大臂杆2212上设置有转动副D2，滑块213上设置有转动副D3;第一联动臂2111的一端连接转动副D1，第一联动臂2111的另一端连接转动副D3，第二联动臂2112的一端连接转动副D2，第二联动臂2112的另一端连接转动副D3；D1和D3两点所连成的直线与D2和B2两点所连成的直线平行且相等；D2和D3两点所连成的直线与D1和B2两点所连成的直线平行且相等。
肩部连接块223在水平方向的延伸出导轨212，导轨212为直线滑动导轨或滚动导轨，导轨212的横截面为“C”型。滑块213可移动的安装在所述导轨内。导轨212靠近肩部连接块223的一端安装有驱动电机，用于驱动滑块213在导轨212内水平移动，在本实施例中，驱动电机为舵机，能够通过舵机的反馈机制实现对滑块213移动长度的精确控制，且体积较小，有利于电机的安装和设置。当滑块213移动到靠近肩部连接块223的一侧时，滑块213带动联动臂211同方向移动，联动臂211驱动伸缩构件往码垛机器人方向缩回，大臂组件221和小臂组件222呈弯曲状态；当滑块213移动到远离肩部连接块223的一侧时，滑块213带动联动臂211同方向移动，联动臂211驱动伸缩构件往前延伸，大臂组件221和小臂组件222呈伸展状态。
本实施例中所述的转动副可以是活动铰链、销钉、转轴等。肩部连接块223、肘部连接块224和腕部连接块225的形状可以是三角形、方形，平行四边形等，肘部连接块224优选为三角形，肘部连接块224上设置的三个转动副B1、B2和B3在三角形的三个顶角，有利于受力平衡和机构的稳定。
为使伸缩构件在水平方向有尽量长的伸缩范围，优选小臂222的长度大于大臂221的长度，第一联动臂2111的长度小于大臂221的长度，第二联动臂2112的长度小于小臂222的长度。
腕部连接块225固定或可拆卸地安装有一抓手或者托盘，工作时，程序控制抓手的抓取或放开动作。

Claims (7)

1.一种单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，包括转动连接的伸缩构件和伸缩驱动组件；所述伸缩构件包括大臂组件、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工作时，伸缩构件在伸缩驱动组件的驱动下产生伸缩运动，驱动位于末端的工作端沿水平方向运动。
2.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，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。
3.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，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。
4.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，所述伸缩驱动组件包括联动臂、导轨和滑块，所述滑块可移动地安装在所述导轨内。
5.根据权利要求4所述的单自由度直线伸缩机械手，所述导轨为肩部连接块在水平方向的延伸。
6.根据权利要求4所述的单自由度直线伸缩机械手，所述联动臂包括第一联动臂和第二联动臂，第一联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二小臂，第二联动臂的两端分别转动连接所述滑块和第二大臂，滑块的移动带动联动臂以连动的方式运动，联动臂的运动驱动大臂组件和小臂组件运动。
7.根据权利要求6所述的单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，所述第一联动臂与第二大臂杆平行，第二联动臂与第二小臂杆平行。
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CN114310976A (zh) * 2021-11-29 2022-04-12 共享智能装备有限公司 一种操作手柄及机械手

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