CN212947799U - 一种可移动装备适用的新型结构机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及了一种可移动装备适用的新型结构机械臂，包括分度盘、机械臂固定架、机械臂本体。所述机械臂本体的上端固定连接有固定架，所述固定架固定于分度盘上。推杆电机运动到设定行程，机械臂末端所在平面与地面垂直；通过旋转分度盘使机械臂末端在始终保持垂直的情况下，使机械臂可达到不同高度，通过末端操作手进行操作。分度盘发生旋转，机械臂的转动造成的水平偏差则由可移动设备进行补偿，最终使机械臂末端水平到达目标位置，使用完毕后通过旋转推杆电机与分度盘收回该机械臂。此可移动装备适用的新型结构机械臂结构简单、高度偏差小、操作精度高、能耗低，能够实现节约空间、便于安装的效果。

Description

一种可移动装备适用的新型结构机械臂

技术领域

本实用新型涉及机器人结构领域，具体为一种可移动装备适用的机械臂。

背景技术

随着科技的发展，现在的巡检操作等方面都采用远程操控技术，这样可以节省人力资源，且在危险区域避免人员受伤。当前，传统的四轴六轴机械臂电机多、臂体重量大、成本高, 承载能力高的串联式机器人各个关节误差不断累积致使末端定位精确度不高。

可移动装备适用的末端水平可调节竖直工作位置的机械臂目前市面上常见的有两种：绕pitch轴俯仰的球坐标系机械臂和延竖直Z轴上下移动的单臂式直角坐标系机械臂。绕pitch轴俯仰的球坐标系机械臂需要使用平行四边形结构，水平底边作为机架剩下三边在电机驱动下旋转不超过±90°使作为工作端另一水平杆达到不同高度，此结构可覆盖高度范围大，但占据水平某方向空间大，对移动设备的转弯半径空间上提出了较大空间转弯半径的要求，且多连杆结构会增大底盘与机械臂负载，能耗较高；延竖直Z轴上下移动的单臂式直角坐标系机械臂相比绕pitch轴俯仰的球坐标系机械臂质量轻，始终末端水平，但可覆盖高度范围仅限不超过竖直滑杆高度，同等机体高度的情况下可工作区域小，在需要通过高度小于最终所需工作位置竖直高度的区域时有一定困难。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可移动装备适用的机械臂，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种可移动装备适用的新型结构机械臂，包括分度盘，非直角L型机械臂，推杆电机，分度盘上通过一些连接件固定有推杆电机与非直角L型机械臂，并通过推杆电机缩短行程使非直角L型机械臂末端水平，再使用可旋转范围为180°的分度盘对其进行操作，使非直角L型机械臂水平末端可到达任意Z轴位置；所述分度盘上安装有中垂线一过圆心的固定板，其上有四个孔a，b，c，d，通过螺纹孔固定于分度盘上，所述固定板用于固定推杆电机固定件和机械臂与推杆电机连接件固定件，其中垂线上有四个孔e、f、g、h，e、f用于完全固定推杆电机固定件，g、h用于完全固定机械臂与推杆电机连接件固定件，所述推杆电机固定件、所述固定板、所述机械臂与推杆电机连接件固定件共同组成机架；所述推杆电机固定件上有两个中心投影为i的圆孔用于与推杆电机的一个中心投影为i的底部圆孔通过螺钉螺母向固定于i点，形成转动副；所述机械臂与推杆电机连接件固定件上中心投影为k的两个孔与机械臂与推杆电机连接件中心投影为k的一个孔由螺钉螺母连接，形成转动副；所述机械臂与推杆电机连接件中心投影为j的两孔，与推杆电机顶部孔中心投影j通过螺钉螺母固定于j点，形成转动副；所述机械臂与推杆电机连接件中心投影为l、m的四个孔与非直角L型机械臂顶部中心投影为l、m的2个孔通过螺钉螺母完全固定。

优选的，所述非直角L型机械臂主体长杆分别处于推杆电机设置的最大工作长度与最小工作长度时，相对竖直方向改变的角度与非直角L型机械臂主体长杆和主体短杆夹角的补角互为余角。

优选的，所述i、j、k三点成一边可改变长度的三角形结构，类于滑块摇杆机构结构，用于调整机械臂主体长杆至所需倾斜角度。

优选的，所述固定板以及其上的固定件，均由电机控制的分度盘控制旋转，所述推杆电机伸长长度由非直角L型机械臂末端折角决定。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：此可移动装备适用的新型结构机械臂结构简单，在末端水平的、到达同等高度的情况下，重量轻、高度偏差小。通过加入推杆电机、固定板、非直角L型机械臂、机械臂与推杆电机连接件、推杆电机固定件、机械臂与推杆电机连接件固定件等结构，将推杆电机的伸长端和非直角L型机械臂连接在机械臂与推杆电机连接件固定件上。推杆电机的尾端和机械臂与推杆电机连接件固定件的k孔连接在由固定板、机械臂与推杆电机连接件固定件、推杆电机固定件组成的机架上，形成摇杆滑块机构，推杆电机的伸缩相当于一个滑块移动的移动副，调节之后始终恒定，是一个固定长度行程，使非直角L型机械臂长杆摆动角度恒定，始终使末端短杆水平，操作精度高。整个摇杆滑块机构固定在分度盘上，两中轴线相互重合，使用步进电机驱动高精度分度盘调整Z轴高度，则非直角L型机械臂末端行走圆形轨迹与分度盘同心，直径为机械臂投影到分度盘所在平面上的长度。最大工作高度为机械臂投影到分度盘所在平面上的长度的二倍，与绕pitch轴俯仰的球坐标系机械臂到达高度相近，质量与延竖直Z轴上下移动的单臂式直角坐标系机械臂相近。因此该装置能够实现在末端水平的、到达同等高度的情况下重量轻、能耗低、高度偏差小的效果，所述一种可移动装备适用的新型结构机械臂耗材少，降低底盘负载与机械臂自体质量，工作过程中更利于当前节能理念。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为A结构放大示意图；

图3为分度盘及其连接件结构放大示意图；

图中包括：推杆电机固定件1、固定板2、机械臂与推杆电机连接件固定件3、推杆电机4、机械臂与推杆电机连接件5、非直角L型机械臂6、步进电机7、分度盘8。

具体实施方式

在下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：

一种可移动装备适用的新型结构机械臂，包括分度盘（8），非直角L型机械臂（6），推杆电机（4），分度盘（8）上通过一些连接件固定有推杆电机（4）与非直角L型机械臂（6），并通过推杆电机（4）缩短行程使非直角L型机械臂（6）末端水平，再180°旋转到达任意Z轴位置，分度盘（8）上安装有中垂线一过圆心的固定板（2），其上有四个孔a，b，c，d，通过螺纹孔固定于分度盘（8）上，该固定板（2）用于固定推杆电机固定件和机械臂与推杆电机连接件固定件，其中垂线上有四个孔e、f、g、h，如图2，e、f用于完全固定推杆电机固定件（1），g、h用于完全固定机械臂与推杆电机连接件固定件（3），推杆电机固定件（1）、固定板（2）、机械臂与推杆电机连接件固定件（3）共同组成机架；推杆电机固定件（1）上有两个中心投影为i的圆孔用于与推杆电机（4）的一个中心投影为i的底部圆孔通过螺钉螺母向固定于i点，形成转动副，如图3；机械臂与推杆电机连接件固定件（3）上中心投影为k的两个孔与机械臂与推杆电机连接件（5）中心投影为k的一个孔由螺钉螺母连接，形成转动副，机械臂与推杆电机连接件（5）中心投影为j的两孔与推杆电机（4）顶部孔中心投影j通过螺钉螺母固定于j点，形成转动副，如图3；机械臂与推杆电机连接件（5）中心投影为l、m的四个孔与非直角L型机械臂（6）顶部中心投影为l、m的2个孔通过螺钉螺母完全固定于k点，如图3。非直角L型机械臂（6）主体长杆在推杆电机伸长与缩短时相对竖直方向改变的角度与非直角L型机械臂（6）主体长杆和主体短杆夹角的补角互为余角，但是为确定值，误差小。i、j、k三点成一边可改变长度的三角形结构，相当于滑块摇杆机构结构，结构相对轻量，同功用功耗低。所述固定板以及其上的固定件，均由电机控制的分度盘控制旋转，推杆电机伸长长度由手臂末端折角决定，使机械臂末端始终水平。

工作原理：将推杆电机的伸长端和非直角L型机械臂连接在机械臂与推杆电机连接件固定件上，推杆电机的尾端和机械臂与推杆电机连接件固定件的k孔连接在由固定板、机械臂与推杆电机连接件固定件、推杆电机固定件组成的机架上，形成摇杆滑块机构，推杆电机的伸缩相当于一个滑块移动的移动副，调节之后始终恒定，是一个固定长度行程，使非直角L型机械臂长杆摆动角度恒定，始终使末端短杆水平，操作精度高，整个摇杆滑块机构固定在分度盘上，两中轴线相互重合，使用步进电机驱动高精度分度盘调整Z轴高度，则非直角L型机械臂末端行走圆形轨迹与分度盘同心，直径为非直角L型机械臂投影到分度盘所在平面上的长度。最大工作高度为非直角L型机械臂投影到分度盘所在平面上的长度的二倍，与串行球形坐标机械臂到达高度相近，重量与精度与单轴直角坐标系相近，因此该装置能够实现在末端水平的、到达同等高度的情况下重量轻，高度偏差小的效果。

尽管已经出示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种可移动装备适用的新型结构机械臂，其特征在于：由分度盘（8）、非直角L型机械臂（6）、推杆电机（4）部件构成，通过推杆电机（4）缩短行程使非直角L型机械臂（6）末端水平，再使用可旋转范围为180°的分度盘对其进行操作，使非直角L型机械臂（6）水平末端可到达任意Z轴位置；所述分度盘（8）上通过一些连接件固定推杆电机（4）与非直角L型机械臂（6），所述分度盘（8）上安装有中垂线一过圆心的固定板（2），其上有四个孔a、b、c、d，通过螺纹孔固定于分度盘（8）上，所述固定板（2）用于固定推杆电机固定件（1）和机械臂与推杆电机连接件固定件（3），其中垂线上有四个孔e、f、g、h，e、f用于完全固定推杆电机固定件（1），g、h用于完全固定机械臂与推杆电机连接件固定件（3），所述推杆电机固定件（1）、所述固定板（2）、所述机械臂与推杆电机连接件固定件（3）共同组成机架；所述推杆电机固定件（1）上有两个中心投影为i的圆孔，用于与推杆电机（4）的一个中心投影为i的底部圆孔通过螺钉螺母向固定于i点，形成转动副；所述机械臂与推杆电机连接件固定件（3）上中心投影为k的两个孔，与机械臂与推杆电机连接件（5）中心投影为k的一个孔由螺钉螺母连接，形成转动副，所述机械臂与推杆电机连接件（5）中心投影为j的两孔与推杆电机（4）顶部孔中心投影j通过螺钉螺母固定于j点，形成转动副；所述机械臂与推杆电机连接件（5）中心投影为l、m的四个孔与非直角L型机械臂（6）顶部中心投影为l、m的2个孔通过螺钉螺母完全固定。

2.根据权利要求1所述的一种可移动装备适用的新型结构机械臂，其特征在于：所述非直角L型机械臂（6）主体长杆在推杆电机（4）伸长与缩短时，相对竖直方向改变的角度与非直角L型机械臂（6）主体长杆和主体短杆夹角的补角互为余角。

3.根据权利要求1所述的一种可移动装备适用的新型结构机械臂，其特征在于：i、j、k三点成一边可改变长度的三角形结构，相当于滑块摇杆机构结构。

4.根据权利要求1所述的一种可移动装备适用的新型结构机械臂，其特征在于，所述固定板（2）以及其上的固定件，均由电机控制的分度盘控制旋转，所述推杆电机（4）伸长长度由非直角L型机械臂（6）末端折角决定。

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