CN213412045U - 一种六自由度机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种六自由度机械臂，具体涉及机械臂技术领域，包括底座和支撑座，所述底座的顶端设置有支撑座，所述支撑座的顶端设置有旋转座，所述支撑座的顶端从下往上依次设置有第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述第三支撑臂的一侧设置有第四支撑臂，所述旋转座和第一支撑臂之间设置有第一关节。本实用新型通过设置有固定架、第三齿轮、夹板、气缸和固定螺栓，启动气缸，气缸的输出端通过液压作用拉动或顶出夹板，夹板开合的同时，第三齿轮相互啮合转动，稳定夹起物品，根据不同的使用需要可通过拧松固定螺栓将固定架与第四支撑臂解除固定，更换诸如压具、切割刀具等不同的操作装置，适用性较强。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械臂技术领域，具体为一种六自由度机械臂。
背景技术
随着科技的发展，智能机器人、多自由度机械手越来越广泛地被运用到社会实践中，其中六自由度机械臂作为机械臂中自由度较高的一种类型，相较于两三个自由度的机械臂造价更高，大型机械臂在工程建造、工业制造等方面的使用较为普遍，小型机械臂则更多地出现在教学设计、模拟实验等领域，目前市面上的小型六自由度机械臂仍存在着整体稳定性不足、支撑臂较重、工作负荷大等问题有待解决。
在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题没有得到解决：
（1）传统的六自由度机械臂整体稳定性不足，支撑臂较重，工作负荷大；
（2）传统的六自由度机械臂不便于根据具体需要更换不同类型的夹具；
（3）传统的六自由度机械臂节能效果不佳，可工作范围有限且转动精度不高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种六自由度机械臂，以解决上述背景技术中提出稳定性不足，支撑臂较重，工作负荷大的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种六自由度机械臂，包括底座和支撑座，所述底座的顶端设置有支撑座，所述支撑座的顶端设置有旋转座，所述支撑座的顶端从下往上依次设置有第一支撑臂、第二支撑臂和第三支撑臂，所述第三支撑臂的一侧设置有第四支撑臂，所述旋转座和第一支撑臂之间设置有第一关节，所述第一支撑臂和第二支撑臂之间设置有第二关节，所述第二支撑臂和第三支撑臂之间设置有第三关节，所述第三支撑臂的一侧设置有连接套，所述连接套的内部设置有第二伺服电机，所述第二伺服电机的输出端通过联轴器连接有第四支撑臂，所述第三支撑臂和第四支撑臂之间设置有第四关节，所述第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的内部设置有转动机构，所述第四支撑臂的一侧设置有可更换夹持机构，所述支撑座的内部和顶端设置有平稳旋转机构；
所述平稳旋转机构包括第一伺服电机，所述第一伺服电机设置在支撑座的内部，所述第一伺服电机的输出端通过联轴器与旋转座的底端固定连接，所述旋转座的一侧设置有活动杆，所述第二支撑臂一侧的内部设置有活动槽，所述活动杆的顶端嵌在活动槽的内部并与活动槽滑动连接，所述支撑座的周围设置有散热窗。
优选的，所述第一支撑臂、第二支撑臂、第三支撑臂和第四支撑臂的长度大小关系从大到小依次为：第一支撑臂大于第二支撑臂、第二支撑臂大于第三支撑臂、第三支撑臂大于第四支撑臂。
优选的，所述第一支撑臂、第二支撑臂、第三支撑臂和第四支撑臂的内部设置有长条形镂空槽。
优选的，所述可更换夹持机构由固定架、第三齿轮、夹板、气缸和固定螺栓组成，所述固定架设置在第四支撑臂的一侧，所述固定架与第四支撑臂之间固定连接有固定螺栓，所述固定架的内部设置有气缸，所述气缸的输出端设置有两组夹板，所述夹板的一端分别设置有第三齿轮，所述第三齿轮相互啮合。
优选的，所述转动机构由齿盘、双轴步进电机、第一齿轮和第二齿轮组成，所述齿盘分别设置在第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的内部，所述齿盘的内部设置有双轴步进电机，所述双轴步进电机的两组输出端通过联轴器分别固定连接有第一齿轮，所述第一齿轮的外侧啮合有第二齿轮，所述第二齿轮与齿盘相啮合。
优选的，所述第二齿轮在第一齿轮的外侧设置有三组并关于第一齿轮的圆心环形分布。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该六自由度机械臂不仅实现了提高整体稳定性，实现了根据具体需要更换不同类型的夹具，而且实现了高度节能，在工作范围内精准转动；
（1）通过设置有底座、支撑座、散热窗、活动杆、活动槽、旋转座和第一伺服电机，传统的机械臂直接安装在底座的内部，底端重心不足导致可负荷重量较小，该实用新型中，将底座与支撑座分开设置，第一伺服电机置于支撑座的内部，支撑座周围设置有散热窗，改善散热效果，机械臂在转动时，活动杆底端铰接在旋转座顶端，活动杆顶端在活动槽内随着翻转角度的不同而上下移动辅助支撑，提高了整体的稳定性，不易倾倒，第一支撑臂、第二支撑臂、第三支撑臂和第四支撑臂都为镂空设计，减小臂重，轻型易携带；
（2）通过设置有固定架、第三齿轮、夹板、气缸和固定螺栓，启动气缸，气缸的输出端通过液压作用拉动或顶出夹板，夹板开合的同时，第三齿轮相互啮合转动，稳定夹起物品，根据不同的使用需要可通过拧松固定螺栓将固定架与第四支撑臂解除固定，更换诸如压具、切割刀具等不同的操作装置，适用性较强；
（3）通过设置有齿盘、双轴步进电机、第一齿轮和第二齿轮，传统的机械臂直接使用驱动器带动臂与臂之间的关节处转动，转动精度不足，该实用新型中，第一关节、第二关节、第三关节和第四关节的内部设置有齿盘，在控制器上启动双轴步进电机，双轴步进电机的两组输出端通过联轴器带动第一齿轮转动，第二齿轮围绕第一齿轮圆心做圆周运动，与之啮合的齿盘平稳旋转，从而带动各臂进行上升、下降等动作，通过齿轮的配合为电机节能，在成本有限的情况下扩大工作范围，同时实现了动作精度的提高。
附图说明
图1为本实用新型的正视剖面结构示意图；
图2为本实用新型的旋转机构正视剖面结构示意图；
图3为本实用新型的第一伺服电机正视结构示意图；
图4为本实用新型的可更换夹持机构正视结构示意图。
图中：1、底座；2、支撑座；3、散热窗；4、活动杆；5、第一支撑臂；6、第二关节；7、第二支撑臂；8、活动槽；9、第三关节；10、第三支撑臂；11、连接套；12、第二伺服电机；13、第四支撑臂；14、可更换夹持机构；1401、固定架；1402、第三齿轮；1403、夹板；1404、气缸；1405、固定螺栓；15、第四关节；16、转动机构；1601、齿盘；1602、双轴步进电机；1603、第一齿轮；1604、第二齿轮；17、第一关节；18、旋转座；19、第一伺服电机。
具体实施方式
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。
实施例1：请参阅图1-4，一种六自由度机械臂，包括底座1和支撑座2，底座1的顶端设置有支撑座2，支撑座2的顶端设置有旋转座18，支撑座2的顶端从下往上依次设置有第一支撑臂5、第二支撑臂7和第三支撑臂10，第三支撑臂10的一侧设置有第四支撑臂13，旋转座18和第一支撑臂5之间设置有第一关节17，第一支撑臂5和第二支撑臂7之间设置有第二关节6，第二支撑臂7和第三支撑臂10之间设置有第三关节9，第三支撑臂10的一侧设置有连接套11，连接套11的内部设置有第二伺服电机12，第二伺服电机12的型号可为MSME102GCCM，第二伺服电机12的输出端通过联轴器连接有第四支撑臂13，第三支撑臂10和第四支撑臂13之间设置有第四关节15，第一关节17、第二关节6、第三关节9和第四关节15的内部设置有转动机构16，第四支撑臂13的一侧设置有可更换夹持机构14，支撑座2的内部和顶端设置有平稳旋转机构；
请参阅图1-4，一种六自由度机械臂还包括平稳旋转机构，平稳旋转机构包括第一伺服电机19，第一伺服电机19的型号可为MR-J2S-10A，第一伺服电机19设置在支撑座2的内部，第一伺服电机19的输出端通过联轴器与旋转座18的底端固定连接，旋转座18的一侧设置有活动杆4，第二支撑臂7一侧的内部设置有活动槽8，活动杆4的顶端嵌在活动槽8的内部并与活动槽8滑动连接，支撑座2的周围设置有散热窗3；
第一支撑臂5、第二支撑臂7、第三支撑臂10和第四支撑臂13的长度大小关系从大到小依次为：第一支撑臂5大于第二支撑臂7、第二支撑臂7大于第三支撑臂10、第三支撑臂10大于第四支撑臂13；
第一支撑臂5、第二支撑臂7、第三支撑臂10和第四支撑臂13的内部设置有长条形镂空槽；
具体地，如图1和图3所示，传统的机械臂直接安装在底座1的内部，底端重心不足导致可负荷重量较小，该实用新型中，将底座1与支撑座2分开设置，第一伺服电机19置于支撑座2的内部，支撑座2周围设置有散热窗3，改善散热效果，机械臂在转动时，活动杆4底端铰接在旋转座18顶端，活动杆4顶端在活动槽8内随着翻转角度的不同而上下移动辅助支撑，提高了整体的稳定性，不易倾倒，第一支撑臂5、第二支撑臂7、第三支撑臂10和第四支撑臂13都为镂空设计，减小臂重，轻型易携带。
实施例2：可更换夹持机构14由固定架1401、第三齿轮1402、夹板1403、气缸1404和固定螺栓1405组成，固定架1401设置在第四支撑臂13的一侧，固定架1401与第四支撑臂13之间固定连接有固定螺栓1405，固定架1401的内部设置有气缸1404，气缸1404的型号可为SC，气缸1404的输出端设置有两组夹板1403，夹板1403的一端分别设置有第三齿轮1402，第三齿轮1402相互啮合；
具体地，如图1和图4所示，启动气缸1404，气缸1404的输出端通过液压作用拉动或顶出夹板1403，夹板1403开合的同时，第三齿轮1402相互啮合转动，稳定夹起物品，根据不同的使用需要可通过拧松固定螺栓1405将固定架1401与第四支撑臂13解除固定，更换诸如压具、切割刀具等不同的操作装置，适用性较强。
实施例3：转动机构16由齿盘1601、双轴步进电机1602、第一齿轮1603和第二齿轮1604组成，齿盘1601分别设置在第一关节17、第二关节6、第三关节9和第四关节15的内部，齿盘1601的内部设置有双轴步进电机1602，双轴步进电机1602的型号可为57HS112，双轴步进电机1602的两组输出端通过联轴器分别固定连接有第一齿轮1603，第一齿轮1603的外侧啮合有第二齿轮1604，第二齿轮1604与齿盘1601相啮合；
第二齿轮1604在第一齿轮1603的外侧设置有三组并关于第一齿轮1603的圆心环形分布；
具体地，如图1和图2所示，传统的机械臂直接使用驱动器带动臂与臂之间的关节处转动，转动精度不足，该实用新型中，第一关节17、第二关节6、第三关节9和第四关节15的内部设置有齿盘1601，在控制器上启动双轴步进电机1602，双轴步进电机1602的两组输出端通过联轴器带动第一齿轮1603转动，第二齿轮1604围绕第一齿轮1603圆心做圆周运动，与之啮合的齿盘1601平稳旋转，从而带动各臂进行上升、下降等动作，通过齿轮的配合为电机节能，在成本有限的情况下扩大工作范围，同时实现了动作精度的提高。
工作原理：本实用新型在使用时，首先，传统的机械臂直接安装在底座1的内部，底端重心不足导致可负荷重量较小，该实用新型中，将底座1与支撑座2分开设置，第一伺服电机19置于支撑座2的内部，支撑座2周围设置有散热窗3，改善散热效果，机械臂在转动时，活动杆4底端铰接在旋转座18顶端，活动杆4顶端在活动槽8内随着翻转角度的不同而上下移动辅助支撑，提高了整体的稳定性，不易倾倒，第一支撑臂5、第二支撑臂7、第三支撑臂10和第四支撑臂13都为镂空设计，减小臂重，轻型易携带。
之后，启动气缸1404，气缸1404的输出端通过液压作用拉动或顶出夹板1403，夹板1403开合的同时，第三齿轮1402相互啮合转动，稳定夹起物品，根据不同的使用需要可通过拧松固定螺栓1405将固定架1401与第四支撑臂13解除固定，更换诸如压具、切割刀具等不同的操作装置，适用性较强。
最后，传统的机械臂直接使用驱动器带动臂与臂之间的关节处转动，转动精度不足，该实用新型中，第一关节17、第二关节6、第三关节9和第四关节15的内部设置有齿盘1601，在控制器上启动双轴步进电机1602，双轴步进电机1602的两组输出端通过联轴器带动第一齿轮1603转动，第二齿轮1604围绕第一齿轮1603圆心做圆周运动，与之啮合的齿盘1601平稳旋转，从而带动各臂进行上升、下降等动作，通过齿轮的配合为电机节能，在成本有限的情况下扩大工作范围，同时实现了动作精度的提高。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (6)
1.一种六自由度机械臂，包括底座（1）和支撑座（2），其特征在于：所述底座（1）的顶端设置有支撑座（2），所述支撑座（2）的顶端设置有旋转座（18），所述支撑座（2）的顶端从下往上依次设置有第一支撑臂（5）、第二支撑臂（7）和第三支撑臂（10），所述第三支撑臂（10）的一侧设置有第四支撑臂（13），所述旋转座（18）和第一支撑臂（5）之间设置有第一关节（17），所述第一支撑臂（5）和第二支撑臂（7）之间设置有第二关节（6），所述第二支撑臂（7）和第三支撑臂（10）之间设置有第三关节（9），所述第三支撑臂（10）的一侧设置有连接套（11），所述连接套（11）的内部设置有第二伺服电机（12），所述第二伺服电机（12）的输出端通过联轴器连接有第四支撑臂（13），所述第三支撑臂（10）和第四支撑臂（13）之间设置有第四关节（15），所述第一关节（17）、第二关节（6）、第三关节（9）和第四关节（15）的内部设置有转动机构（16），所述第四支撑臂（13）的一侧设置有可更换夹持机构（14），所述支撑座（2）的内部和顶端设置有平稳旋转机构；
所述平稳旋转机构包括第一伺服电机（19），所述第一伺服电机（19）设置在支撑座（2）的内部，所述第一伺服电机（19）的输出端通过联轴器与旋转座（18）的底端固定连接，所述旋转座（18）的一侧设置有活动杆（4），所述第二支撑臂（7）一侧的内部设置有活动槽（8），所述活动杆（4）的顶端嵌在活动槽（8）的内部并与活动槽（8）滑动连接，所述支撑座（2）的周围设置有散热窗（3）。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度机械臂，其特征在于：所述第一支撑臂（5）、第二支撑臂（7）、第三支撑臂（10）和第四支撑臂（13）的长度大小关系从大到小依次为：第一支撑臂（5）大于第二支撑臂（7）、第二支撑臂（7）大于第三支撑臂（10）、第三支撑臂（10）大于第四支撑臂（13）。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度机械臂，其特征在于：所述第一支撑臂（5）、第二支撑臂（7）、第三支撑臂（10）和第四支撑臂（13）的内部设置有长条形镂空槽。
4.根据权利要求1所述的一种六自由度机械臂，其特征在于：所述可更换夹持机构（14）由固定架（1401）、第三齿轮（1402）、夹板（1403）、气缸（1404）和固定螺栓（1405）组成，所述固定架（1401）设置在第四支撑臂（13）的一侧，所述固定架（1401）与第四支撑臂（13）之间固定连接有固定螺栓（1405），所述固定架（1401）的内部设置有气缸（1404），所述气缸（1404）的输出端设置有两组夹板（1403），所述夹板（1403）的一端分别设置有第三齿轮（1402），所述第三齿轮（1402）相互啮合。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度机械臂，其特征在于：所述转动机构（16）由齿盘（1601）、双轴步进电机（1602）、第一齿轮（1603）和第二齿轮（1604）组成，所述齿盘（1601）分别设置在第一关节（17）、第二关节（6）、第三关节（9）和第四关节（15）的内部，所述齿盘（1601）的内部设置有双轴步进电机（1602），所述双轴步进电机（1602）的两组输出端通过联轴器分别固定连接有第一齿轮（1603），所述第一齿轮（1603）的外侧啮合有第二齿轮（1604），所述第二齿轮（1604）与齿盘（1601）相啮合。
6.根据权利要求5所述的一种六自由度机械臂，其特征在于：所述第二齿轮（1604）在第一齿轮（1603）的外侧设置有三组并关于第一齿轮（1603）的圆心环形分布。
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