CN211278410U

CN211278410U - 一种联动关节平面机械臂

Info

Publication number: CN211278410U
Application number: CN201922077588.1U
Authority: CN
Inventors: 王昊; 谢良喜; 胡腾
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2019-11-27
Filing date: 2019-11-27
Publication date: 2020-08-18
Anticipated expiration: 2029-11-27

Abstract

本实用新型提供了一种联动关节平面机械臂，结构包括：机架、大链轮、链条、小链轮、连杆、末端装置、曲柄、电机、减速器、轴1、轴2、链轮固定块。其特征有四点：一是机械臂能根据情况自由伸缩；二是与市面上的机械臂相比，减少一个关节驱动，只需一个电机即可，并可加装减速器以提高驱动扭矩，既減轻了重量，又节约了成本，并且通过机械传动机构严格保证运动轨迹稳定可靠，降低了控制难度；三是当曲柄与连杆的长度相等、且大小链轮的齿数比为2：1时，能实现机械臂末端装置沿直线运动；四是曲柄能360度灵活旋转并驱动末端装置的左右往复移动，保证工作具有连续性。

Description

一种联动关节平面机械臂

技术领域

本发明涉及工业机械臂领域，特别涉及直线传输、平面运动、墙面喷涂、工厂运输等场合。

背景技术

现有机械臂的每个关节处都有安装有一个驱动电机，负责驱动各机械臂单元的移动和旋转，机械臂的关节越多，移动越灵活。但随着关节的增加，机械臂整体的质量和体积也越大，并不适用于一些小范围工作或需要整体移动机械臂的场合。

发明内容

为了解决现有机械臂关节驱动模块较多引起的重量过大问题，本发明实施例提供了一种联动关节平面机械臂(以下简称机械臂)，结构包括：(101)机架、(102)大链轮、(103)链条、(104)小链轮、(105)连杆、(106)末端装置、(107)曲柄、(201)电机、 (202)减速器、(203)轴1、(204)轴2、(205)链轮固定块。其特征有四点：一是在工作过程中，机械臂能完全展开，工作空间大；在未工作的情况下，机械臂完全收缩后，占用空间较少，方便通过较小的门框；二是与市面上的机械臂相比，减少一个关节驱动，只需一个电机即可，并可加装减速器以提高驱动扭矩，既減轻了重量，又节约了成本，并且通过机械传动机构严格保证运动轨迹稳定可靠，降低了控制难度；三是当曲柄与连杆的长度相等、且大小链轮的齿数比为2：1时，能实现机械臂末端装置沿直线运动；四是曲柄能360度灵活旋转并驱动末端装置的左右往复移动，保证工作具有连续性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种机械臂的正面示意图；

图2是本发明提供的一种机械臂的背面示意图；

图3-1是本发明提供的一种机械臂的左极限工作位置的示意图；

图3-2是本发明提供的一种机械臂的中间工作位置的示意图；

图3-3是本发明提供的一种机械臂的右极限工作位置的示意图；

图3-4是本发明提供的一种机械臂的下方工作位置的示意图；

图4是本发明提供的另一种机械臂的正面示意图；

图5是本发明提供的另一种机械臂的背面示意图；

图6是本发明提供的另一种机械臂的爆炸图；

图7-1是本发明提供的另一种机械臂的左极限工作位置的示意图；

图7-2是本发明提供的另一种机械臂的中间工作位置的示意图；

图7-3是本发明提供的另一种机械臂的右极限工作位置的示意图；

图7-4是本发明提供的另一种机械臂的下方工作位置的示意图；

图中：(101)机架、(102)大链轮、(103)链条、(104)小链轮、(105)连杆、(106) 末端装置、(107)曲柄、(201)电机、(202)减速器、(203)轴1、(204)轴2、(205) 链轮固定块、(401)机架、(402)大链轮、(403)链条、(404)小链轮、(405)长连杆、 (406)末端装置、(407)长曲柄、(501)电机、(502)滚珠丝杆滑台、(503)滑块、(504) 短连杆、(505)短曲柄、(506)链轮固定块、(601)轴1、(602)轴2、(603)轴3。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

具体实施方式

<实施例1>

本发明提供了一种机械臂，参见图1、图2和图3所示，所述的机械臂包括(101) 机架、(102)大链轮、(103)链条、(104)小链轮、(105)连杆、(106)末端装置、(107) 曲柄、(201)电机、(202)减速器、(203)轴1、(204)轴2、(205)链轮固定块。(本案例的曲柄和连杆一样长，大小链轮齿数比为2:1)

假设工作前机械臂的工作位置处于左极限位置(如图3-1所示)，(201)电机启动，通过(202)减速器传动，使(203)轴1旋转，(203)轴1旋转使得(107)曲柄旋转，由于(205)链轮固定块将(102)大链轮固定不动，(103)链条与(102)大链轮的约束使得(104)小链轮绕着(204)轴2沿(203)轴1相反的旋转方向旋转，(105)连杆由于和(104)小链轮通过(204)轴2连接，将绕(204)轴2同步旋转，由于杆长和链轮齿数比特殊，(106)末端装置将向右做平行于(101)机架平面的直线运动。(106)末端装置会通过中间工作位置(如图3-2所示)，最后达到右极限位置(如图3-3所示)；不排除机器运行过程中，(105)连杆和(107)曲柄会和上方某些工件产生干涉，本发明可以通过控制(201)电机使得(105)连杆和(107)曲柄在(101)机架下方工作(如图3-4 所示)。

<实施例2>

本发明提供了一种机械臂，参见图4、图5、图6和图7所示，所述的机械臂包括(401)机架、(402)大链轮、(403)链条、(404)小链轮、(405)长连杆、(406)末端装置、(407) 长曲柄、(501)电机、(502)滚珠丝杆滑台、(503)滑块、(504)短连杆、(505)短曲柄、(506)链轮固定块、(601)轴1、(602)轴2、(603)轴3。(本案例的长曲柄和长连杆一样长，短曲柄和短连杆也一样长，大小链轮齿数比为2:1)

假设工作前机械臂的工作位置处于左极限位置(如图7-1所示)，(501)电机启动，(502)滚珠丝杆滑台使(503)滑块向右移动，(503)滑块的移动使得(504)短连杆绕滑块上的轴旋转，(504)短连杆带动(505)短曲柄绕(601)轴1旋转，而(505)短曲柄与(407)长曲柄因为通过(602)轴2连接，两曲柄同步旋转，由于(506)链轮固定块将(402)大链轮固定不动，(403)链条与(402)大链轮的约束使得(404)小链轮绕着(603)轴3沿(602)轴2相反的旋转方向旋转，(405)长连杆由于和(404)小链轮通过(603)轴3连接，将绕(603)轴3同步旋转，由于杆长和链轮齿数比特殊，(406) 末端装置将向右做平行于(401)机架平面的直线运动，(406)末端装置会通过中间工作位置(如图7-2所示)，最后达到右极限位置(如图7-3所示)；不排除机器运行过程中， (405)长连杆和(407)长曲柄会和上方某些工件产生干涉，本发明可以通过控制(501) 电机使得(405)长连杆和(407)长曲柄在(401)机架下方工作(如图7-4所示)。

以上仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的机械臂并不仅仅限定于在以上中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明的权利要求所要求保护的范围内。

Claims

1.一种联动关节平面机械臂，结构包括：（101）机架、（102）大链轮、（103）链条、（104）小链轮、（105）连杆、（106）末端装置、（107）曲柄、（201）电机、（202）减速器、（203）轴1、（204）轴2、（205）链轮固定块；其特征在于：机械臂完全展开时，曲柄和连杆夹角为±180°，末端装置位于两侧极限位置，有较大的工作空间；机械臂完全收缩时，曲柄和连杆夹角为0°，占用空间较少，方便通过宽度较小的门框等狭窄区域；且本机械臂的两个转动关节联动，因此只需一个驱动电机，即单自由度，便可实现预定的运动轨迹。

2.根据权利要求1所述的一种联动关节平面机械臂，其特征在于：曲柄与连杆长度相等，大小链轮的齿数比为2：1，能实现机械臂的末端装置沿直线运动；但更改曲柄和连杆的长度并相应改变两链轮的齿数比，可以实现机械臂的末端装置在平面沿任意轨迹运动。

3.根据权利要求1所述的一种联动关节平面机械臂，其特征在于：驱动装置采用电机驱动，并通过减速器以提高驱动扭矩。

4.根据权利要求1所述的一种联动关节平面机械臂，其特征在于：还可以将减速器替换为一套曲柄滑块机构驱动，通过驱动滑块匀速直线运动，可以使机械臂的末端装置匀速直线运动。