CN211250093U - 机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机械技术领域，提供一种机械臂及机器人，机械臂包括舵机、杠杆、抓取组件以及配重调节组件。舵机位于抓取组件与配重调节组件之间，抓取组件包括水平感应器。本实用新型的机械臂，当抓取组件抓取重物时，重物破坏了杠杆绕于舵机的水平平衡状态，并且水平感应器检测到当前杠杆处于非水平状态，并且，将信号传输至外部控制器，外部控制器则控制配重调节组件在杠杆的一端朝向或远离舵机移动，移动方向取决于重物重量和配重调节组件在杠杆上的初始位置，以使配重调节组件与杠杆另一端的重物相平衡，这样，本申请的机械臂的力矩能够快速地实现自适应调节。

Description

机械臂及机器人

技术领域

本实用新型涉及机械技术领域，尤其提供一种采用力矩平衡的机械臂以及具有该机械臂的机器人。

背景技术

传统机器人的机械臂一般通过舵机上实现各种维度的变化和操作，当机械臂太长，力臂变大，舵机往往不能提供足够的力矩。

舵机受到尺寸，自身重量和制作材料的限制，为了提高力矩，所需要花费的成本往往是力矩提高比例的3倍以上。例如，市售的5公斤力矩的舵机价格远低于20公斤力矩的舵机价格。因此，在很多机械臂应用场合中，机器臂托举重物的时候的重量变化大，如果都按照重量上限设计和选择舵机，往往会大幅提高机械臂的成本。

实用新型内容

本实用新型的目的提供一种机械臂，旨在解决现有的机械臂的舵机的力矩无法适应性调节的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种机械臂，包括舵机、安装于所述舵机上的杠杆、设于所述杠杆一端的抓取组件以及滑动连接于所述杠杆另一端的配重调节组件，所述舵机位于所述抓取组件与所述配重调节组件之间，所述抓取组件和所述配重调节组件均与外部控制器电性连接，所述抓取组件包括用于检测所述杠杆当前水平状态且将当前信号传输至外部控制器的水平感应器；所述配重调节组件在所述水平感应器向外部控制器传输信号时，由外部控制器控制沿所述杠杆朝向或背离所述舵机滑动。

在一个实施例中，所述配重调节组件包括呈管状的配重块以及设于所述配重块内的且与外部控制器电性连接的步进电机，所述配重块套设于所述杠杆，所述步进电机活动连接于所述杠杆。

在一个实施例中，所述舵机包括底座以及设于所述底座上的且用于实现所述杠杆水平转动以及俯仰摆动的转向组件，所述杠杆设于所述转向组件上。

在一个实施例中，所述转向组件包括设于所述底座上的支座、枢接转动于所述支座上的俯仰摆动电机以及设于所述底座背离所述支座的一侧且带动所述俯仰摆动电机水平转动的偏摆电机，所述杠杆设于所述俯仰摆动电机的活动端。

在一个实施例中，所述舵机还包括用于驱动所述底座移动的滑动组件，所述滑动组件包括平行且间隔设置的滑轨以及用于驱动所述底座沿所述滑轨布设方向移动的驱动机构，所述底座架设于两所述滑轨上。

在一个实施例中，所述驱动机构为丝杆机构，所述丝杆机构的活动端连接于所述底座。

在一个实施例中，所述抓取组件包括连接于所述杠杆的水平转向电机、设于所述水平转向电机的活动端的连接件、设于所述连接件上的竖直转向电机以及设于所述竖直转向电机的活动端的取件机构。

在一个实施例中，所述取件机构为机械爪、吸盘或钩具中的一种。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的机械臂，其工作过程如下：当抓取组件抓取重物时，水平感应器监测到当前杠杆处于非水平状态，并且，将信号传输至外部控制器，外部控制器则控制配重调节组件在杠杆的一端移动，以使配重调节组件与杠杆另一端的重物相平衡，从而达到本申请的机械臂的力矩自适应调节的目的。

本实用新型还提供一种机器人，包括上述所述的机械臂。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的机器人，在具有上述机械臂的基础上，能够适应不同的力矩条件，通用性更高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的机械臂的结构示意图；

图2为图1中A处的放大图；

图3为本实用新型实施例提供的机械臂的配重调节组件的剖面图。

其中，图中各附图标记：

机械臂100、舵机10、杠杆20、抓取组件30、配重调节组件40、配重块41、步进电机42、底座11、转向组件12、支座121、俯仰摆动电机122、偏摆电机123、滑动组件13、滑轨131、驱动机构132、水平转向电机31、连接件32、竖直转向电机33、取件机构34。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1，本实用新型实施例提供的机械臂100，包括舵机10、安装于舵机10上的杠杆20、设于杠杆20一端的抓取组件30以及滑动连接于杠杆20另一端的配重调节组件40。舵机10位于抓取组件30与配重调节组件40之间，抓取组件30和配重调节组件40均与外部控制器电性连接，抓取组件30包括用于检测杠杆20当前水平状态且将当前信号传输至外部控制器的水平感应器(图中未示)这里，水平感应器内置于抓取组件30中。配重调节组件40在水平感应器向外部控制器传输信号时，由外部控制器控制沿杠杆20朝向或背离舵机10滑动。这里，杠杆20是舵机10为支点，配重调节组件40和抓取组件30上的重物使得杠杆20绕于舵机10摆动，而水平感应器能够实时监测杠杆20的水平状态，并反馈至外部控制器。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的机械臂100，其工作过程如下：当抓取组件30抓取重物时，重物破坏了杠杆20绕于舵机10的水平平衡状态，并且水平感应器检测到当前杠杆20处于非水平状态，并且，将信号传输至外部控制器，外部控制器则控制配重调节组件40在杠杆20的一端朝向或远离舵机10移动，移动方向取决于重物重量和配重调节组件40在杠杆20上的初始位置，以使配重调节组件40与杠杆20另一端的重物相平衡，这样，本申请的机械臂100的力矩能够快速地实现自适应调节。

请参考图1和图3，在一个实施例中，配重调节组件40包括呈管状的配重块41以及设于配重块41内的且与外部控制器电性连接的步进电机42，配重块41套设于杠杆20，步进电机42活动连接于杠杆20。可以理解地，配重块41用于与抓取组件30抓取的重物相抵消，而步进电机42带动配重块41在杠杆20上滑动。即当接收水平感应器的信号时，外部控制器控制步进电机42在杠杆20上滑动，以与重物的力矩平衡，保证杠杆20处于动态平衡。

请参考图1，在一个实施例中，舵机10包括底座11以及设于底座11上的且用于实现杠杆20水平转动以及俯仰摆动的转向组件12，杠杆20设于转向组件12上。可以理解地，当需要调整抓取角度时，转向组件12能够带动杠杆20在水平平面内水平转动或竖直平面内俯仰摆动以对抓取组件30进行大范围的调节。

继续参考图1，具体地，转向组件12包括设于底座11上的支座121、枢接转动于支座121上的俯仰摆动电机122以及设于底座11背离支座121的一侧且带动俯仰摆动电机122水平转动的偏摆电机123，杠杆20设于俯仰摆动电机122的活动端。可以理解地，偏摆电机123带动俯仰摆动电机122在支座121上绕于支座121的中轴线水平转动，即带动杠杆20在水平平面内绕于支座121的中轴线转动；同时，俯仰摆动电机122带动杠杆20在竖直平面内以俯仰摆动电机122的活动部为绕点俯仰摆动。

请参考图1，在一个实施例中，舵机10还包括用于驱动底座11移动的滑动组件13，滑动组件13包括平行且间隔设置的滑轨131以及用于驱动底座11沿滑轨131布设方向移动的驱动机构132，底座11架设于两滑轨131上。可以理解地，取料组件除了在水平平面内水平转动以及在竖直平面内俯仰摆动外，通过滑动组件13可带动舵机10在水平方向移动。具体地，底座11在两滑轨131上滑动，而驱动机构132提供动力，这里，驱动机构132可以是丝杆机构、伸缩气缸以及曲柄摇杆等，并且，根据实际使用场景进行切换。

优选地，在一个实施例中，驱动机构132为丝杆机构，丝杆机构的活动端连接于底座11。这里，丝杆机构为现有技术。

请参考图1和图2，在一个实施例中，抓取组件30包括连接于杠杆20的水平转向电机31、设于水平转向电机31的活动端的连接件32、设于连接件32上的竖直转向电机33以及设于竖直转向电机33的活动端的取件机构34。这里，利用水平转向电机31和竖直转向电机33对取件机构34的取件角度微调，以适应不同的取件场景。优选地，连接件32为Y型连接件32，水平转向电机31的活动端连接于Y型连接件32的小头，而竖直转动电机的固定端连接于Y型连接件32的大头。

优选地，在一个实施例中，取件机构34为机械爪、吸盘或钩具中的一种。可以理解地，根据实际的使用场景对取件机构34进行调整。例如，在抓取小件物品时，取件机构34为机械爪；而在抓取大件板状物品时，取件机构34为吸盘；而在抓取对象为不规则结构，不宜抓取时，取件机构34为钩具，对不规则结构进行钩取。

本实用新型还提供一种机器人，包括上述的机械臂100。

本实用新型的有益效果：本实用新型提供的机器人，在具有上述机械臂100的基础上，能够适应不同的力矩条件，通用性更高。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种机械臂，其特征在于：包括舵机、安装于所述舵机上的杠杆、设于所述杠杆一端的抓取组件以及滑动连接于所述杠杆另一端的配重调节组件，所述舵机位于所述抓取组件与所述配重调节组件之间，所述抓取组件和所述配重调节组件均与外部控制器电性连接，所述抓取组件包括用于检测所述杠杆当前水平状态且将当前信号传输至外部控制器的水平感应器；所述配重调节组件在所述水平感应器向外部控制器传输信号时，由外部控制器控制沿所述杠杆朝向或背离所述舵机滑动。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于：所述配重调节组件包括呈管状的配重块以及设于所述配重块内的且与所述水平感应器电性连接的步进电机，所述配重块套设于所述杠杆，所述步进电机活动连接于所述杠杆。

3.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于：所述舵机包括底座以及设于所述底座上的且用于实现所述杠杆水平转动以及俯仰摆动的转向组件，所述杠杆设于所述转向组件上。

4.根据权利要求3所述的机械臂，其特征在于：所述转向组件包括设于所述底座上的支座、枢接转动于所述支座上的俯仰摆动电机以及设于所述底座背离所述支座的一侧且带动所述俯仰摆动电机水平转动的偏摆电机，所述杠杆设于所述俯仰摆动电机的活动端。

5.根据权利要求4所述的机械臂，其特征在于：所述舵机还包括用于驱动所述底座移动的滑动组件，所述滑动组件包括平行且间隔设置的滑轨以及用于驱动所述底座沿所述滑轨布设方向移动的驱动机构，所述底座架设于两所述滑轨上。

6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于：所述驱动机构为丝杆机构，所述丝杆机构的活动端连接于所述底座。

7.根据权利要求1至6任一项所述的机械臂，其特征在于：所述抓取组件包括连接于所述杠杆的水平转向电机、设于所述水平转向电机的活动端的连接件、设于所述连接件上的竖直转向电机以及设于所述竖直转向电机的活动端的取件机构。

8.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于：所述取件机构为机械爪、吸盘或钩具中的一种。

9.一种机器人，其特征在于：包括如权利要求1至8任一项所述的机械臂。

Images