CN210650745U - 一种单自由度直线伸缩机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单自由度直线伸缩机械手，包括驱动杆和伸缩构件，驱动杆与伸缩构件转动连接，伸缩构件末端的执行件在驱动杆的转动下进行水平运动。采用机构式手臂代替传统的关节式手臂，在机器人的负载能力不减小的情况下，大大减轻了机器人的整机重量，同时减小了占用空间。

Description

一种单自由度直线伸缩机械手

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种单自由度直线伸缩机械手。

背景技术

机械手广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线等场合使用机器人，目前，市场上存在的大部分机械手为关节型机械手，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，采用机构式手臂代替传统的关节式手臂，在机器人的负载能力不减小的情况下，大大减轻了机器人的整机重量，同时减小了占用空间。

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，包括驱动杆和伸缩构件，驱动杆与伸缩构件转动连接，伸缩构件末端的执行件在驱动杆的转动下进行水平运动；

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；所述驱动杆的一端转动连接于小臂组件，驱动杆的另一端转动连接于肩部连接块。

具体的，驱动杆以肩部连接块为圆心顺时针转动时，大臂组件和小臂组件的夹角减小，伸缩构件呈收拢状态。

具体的，驱动杆以肩部连接块为圆心逆时针转动时，大臂组件和小臂组件的夹角增大，伸缩构件呈展开状态。

进一步的，大臂组件由两条平行且长度相等的第一大臂杆和第二大臂杆组成。

进一步的，小臂组件由两条平行且长度相等的第一小臂杆和第二小臂杆组成。

进一步的，肩部连接块包括底部支撑座和固定连接于底部支撑座上的肩架。

进一步的，驱动杆的一端转动连接于底部支撑座。

进一步的，大臂组件的一端转动连接于肩架。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型的机械手用机构式手臂代替传统的关节式手臂，在机器人负载不变的情况下，能够大大降低整机的重量，从而使电机功率降低，减少能耗。

(2)本实用新型的机械手以大臂组件、小臂组件和驱动杆组成机构式伸缩手臂，驱动杆的一端与小臂组件转动连接，以驱动杆的转动带动小臂组件相应连动，从而使大臂组件和小臂组件的夹角增大或减小；相比关节式手臂，把电机安装在关节中，本发明机器人用电机带动驱动杆的转动，可以大大减小电机功率，同时使机器人整机重量减轻。

(3)本实用新型的码垛机器人，伸缩手臂机构末端的工作端只能在水平方向移动，有利于工作端的准确定位适用于工作端只需要在水平方向移动的场所。

附图说明

图1为本实用新型一种单自由度直线伸缩机械手的一种实施例的结构示意图；

图2为本实用新型一种单自由度直线伸缩机械手的原理图。

图中：21.驱动杆，22.为小臂组件，23.为大臂组件24.肩部连接块，25.腕部连接块，26.肘部连接块，231.第一大臂杆，232.第二大臂杆，221.第一小臂杆，222.为第二小臂杆；A₁、A₂、A₃、B₁、B₂、 B₃、C₁、D₁、D₂、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，该图为单自由度直线伸缩机械手的结构示意图，单自由度直线伸缩机械手包括驱动杆21、大臂组件23、小臂组件22、肩部连接块24、肘部连接块26和腕部连接块25，各构件通过运动副转动连接，大臂组件23的一端转动连接于肩部连接块24，大臂组件23 的另一端转动连接于肘部连接块26；小臂组件22的一端转动连接于肘部连接块26，小臂组件22的另一端转动连接于腕部连接块25。大臂组件23和小臂组件22在驱动杆21的转动下进行伸缩运动，从而使连接于腕部连接块的抓手在水平方向上移动。

具体的，参考图2，肩部连接块24上设置有三个转动副A₁、A₂和A₃，肘部连接块26上设置有三个转动副B₁、B₂和B_3，腕部连接块 25上设置有两个转动副D₁和D₂；大臂组件23包括第一大臂杆231和第二大臂杆232，小臂组件22包括第一小臂杆221和第二小臂杆222。

第一大臂杆231的一端连接转动副A₂，第一大臂杆231的另一端连接转动副B₂，第二大臂杆232一端连接转动副A₁，第二大臂杆232 的另一端连接转动副B₃；第一小臂杆221的一端连接转动副B₁,第一小臂杆221的另一端连接转动副D₁；第二小臂杆222的一端连接转动副B₂,第二小臂杆222的另一端连接转动副D₂。

进一步地，转动副A₁和A₂两点所连成的直线与转动副B₂和B₃两点所连成的直线平行且长度相等；由A₁和A₂的连线，B₃和B₂的连线，第一大臂杆231和第二大臂杆232四条边组成平行四边形；转动副 B₂和B₁两点所连成的直线与转动副D₁和D₂两点所连成的直线平行且长度相等；由B₂和B₁的连线，D₁和D₂的连线，第一小臂杆221和第二小臂杆222四条边组成平行四边形。由于转动连接的平行四边形相对的两边能够产生位移，在平面内只能有平动，不会产生转动，因此能对位于末端的抓手进行准确定位。

驱动杆21的一端转动连接于小臂组件22，另一端转动连接于肩部连接块24。肩部连接块24上设置有转动副A₃，小臂组件上设置有转动副C₁，驱动杆21通过转动副A₃与肩部连接块24相连，驱动杆 21通过转动副C₁与小臂组件22相连。驱动杆21以A₃为圆心进行转动，从而驱动大臂组件和小臂组件的进行相应平动。

具体的，驱动杆21以A₃为圆心，顺时针转动时，小臂组件22 向上向右平动，大臂组件23向下向右平动，大臂组件23和小臂组件 22的夹角减小，腕部连接块25水平向右移动，手臂呈收拢状态。

驱动杆21以A₃为圆心，逆时针转动时，小臂组件22向下向左平动，大臂组件23向上向左平动，大臂组件23和小臂组件22的夹角增大，腕部连接块25水平向左移动，手臂呈伸展状态。

进一步的，肩部连接块24包括底部支撑座241和固定连接于底部支撑座上的肩架242，驱动杆21的一端转动连接于底部支撑座241，大臂组件23的一端转动连接于肩架。

优选的，底部支撑座241外形为长方体，底部为方形平面，用于固定安装在升降调节组件上。底部支撑座241的上表面设有有一凹槽，转动副A₃设置在该凹槽内，驱动杆21通过转动副A₃与肩部连接块转动连接，该凹槽可以为“U”或“C”形，驱动杆21可以在凹槽内自由地转动。该凹槽内设置有驱动电机，用于使驱动杆21以A₃为圆心转动。

底部支撑座241上设置有长条形的肩架242，为了使驱动杆21 转动时用力最省，大臂组件23通过转动副A₁、A₂转动连接于肩架242 的顶部，使大臂组件23的连接于肩部连接块24的一端与驱动杆21 连接与肩部连接块24的一端有一定的高度，能充分利用力矩的作用，减少驱动杆的功率。

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24、肘部连接块26和腕部连接块25的形状可以是三角形、方形，平行四边形等，肘部连接块26优选为三角形，肘部连接块26 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。

为使伸缩手臂构件在水平方向有尽量长的伸缩范围，优选小臂22的长度大于大臂23的长度。

腕部连接块25固定或可拆卸地安装有一抓手，工作时，程序控制抓手的抓取或放开动作。

Claims (8)

1.一种单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，包括驱动杆和伸缩构件，驱动杆与伸缩构件转动连接，伸缩构件末端的执行件在驱动杆的转动下进行水平运动；

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；

所述驱动杆的一端转动连接于小臂组件，驱动杆的另一端转动连接于肩部连接块。

2.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，所述驱动杆以肩部连接块为圆心顺时针转动时，大臂组件和小臂组件的夹角减小，伸缩构件呈收拢状态。

3.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，所述驱动杆以肩部连接块为圆心逆时针转动时，大臂组件和小臂组件的夹角增大，伸缩构件呈展开状态。

4.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，所述大臂组件由两条平行且长度相等的第一大臂杆和第二大臂杆组成。

5.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，所述小臂组件由两条平行且长度相等的第一小臂杆和第二小臂杆组成。

6.根据权利要求1所述的单自由度直线伸缩机械手，其特征在于，所述肩部连接块包括底部支撑座和固定连接于底部支撑座上的肩架。

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，所述驱动杆的一端转动连接于底部支撑座。

8.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，所述大臂组件的一端转动连接于肩架。

Images