CN214055266U - 一种智能机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型的实施例提供了一种智能机械臂，包括底座、设置于底座的稳定机构、设置于稳定机构的多轴驱动机构、设置于多轴驱动机构的机械爪机构、可拆卸连接于多轴驱动机构的视觉机构、设置于底座的控制机构，机械爪机构包括第一夹持组件、第二夹持组件和夹持驱动组件，控制机构包括人工智能单元，人工智能单元分别与稳定机构、多轴驱动机构、机械爪机构、视觉机构电连接。本实用新型通过人工智能单元，借助视觉机构获取的信息，可以控制多轴驱动机构和机械爪机构完成抓取搬运动作，智能化水平较高；视觉机构位于多轴驱动机构上，视觉机构可跟随机械爪机构运动观察到机械爪机构的前方，方便用户通过控制机构实现AI功能。

Description

一种智能机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，尤其是指一种智能机械臂。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用。

目前，一般的机械臂包括多个驱动组件，通过预先设定的程序控制驱动组件启动和停止，以使机械臂按预先设定的程序进行的固定操作，机械臂只能进行固定的操作，智能化水平较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能机械臂，以解决现有的机械臂智能化水平较低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种智能机械臂，其包括：

底座；

设置于所述底座的稳定机构；

设置于所述稳定机构的多轴驱动机构；

设置于所述多轴驱动机构的机械爪机构，所述多轴驱动机构用于驱动所述机械爪机构移动，所述机械爪机构包括第一夹持组件、第二夹持组件和用于驱动所述第一夹持组件和第二夹持组件相互靠近的夹持驱动组件；

可拆卸连接于所述多轴驱动机构的视觉机构；以及

设置于所述底座的控制机构，所述控制机构包括人工智能单元，所述人工智能单元分别与所述稳定机构、所述多轴驱动机构、所述机械爪机构、所述视觉机构电连接。

进一步地，所述稳定机构包括：

稳定支架；

设置于所述稳定支架的云台。

进一步地，所述多轴驱动机构包括：

活动设置于所述云台的第一轴驱动组件；

活动设置于所述第一轴驱动组件的第二轴驱动组件；

活动设置于所述第二轴驱动组件的第三轴驱动组件。

进一步地，

所述第一轴驱动组件包括铰接设置于所述云台的第一支臂和用于驱动所述第一支臂摆动的第一驱动件；

所述第二轴驱动组件包括铰接设置于所述第一支臂自由端的第二支臂和用于驱动所述第二支臂摆动的第二驱动件；

所述第三轴驱动组件包括铰接设置于所述第二支臂自由端的第三支臂和用于驱动所述第三支臂摆动的第三驱动件。

进一步地，所述机械爪机构还包括转动设置于所述第三支臂自由端的夹持支臂和用于驱动所述夹持支臂转动的第四驱动件。

进一步地，

所述第一夹持组件包括转动设置于所述夹持支臂的第一转动件和设置于所述第一转动件的第一夹持件；

所述第二夹持组件包括转动设置于所述夹持支臂的第二转动件和设置于所述第二转动件的第二夹持件；

所述第一转动件设置有第一齿轮部，所述第二转动件设置有第二齿轮部，所述第一齿轮部与所述第二齿轮部啮合配合，所述第一驱动件转动能使所述第一夹持件和所述第二夹持件的自由端相互靠近或者相互远离；

所述夹持驱动组件包括设置于所述夹持支臂的串行总线舵机，所述串行总线舵机用于驱动所述第一转动件转动。

进一步地，

所述第一夹持件与所述第一转动件的铰接连接，所述第一夹持件的中部交接有第一连杆，所述第一连杆远离所述第一夹持件的一端铰接于所述夹持支臂；

所述第二夹持件与所述第二转动件的铰接连接，所述第二夹持件的中部交接有第二连杆，所述第二连杆远离所述第二夹持件的一端铰接于所述夹持支臂。

进一步地，所述视觉机构包括：

安装架，所述安装架通过螺件螺纹连接于所述第三支臂的自由端；以及

设置于所述安装架的摄像机，所述摄像机与所述人工智能单元电连接。

进一步地，所述控制机构还包括无线连接单元。

进一步地，所述底座还设置有至少三个真空吸盘。

本实用新型的有益效果：本实用新型通过人工智能单元，借助视觉机构获取的信息，可以控制多轴驱动机构和机械爪机构完成抓取搬运动作，智能化水平较高，同时，通过稳定机构，可以使多轴驱动机构和机械爪机构在抓取搬运过程中更加稳定；视觉机构位于多轴驱动机构上，可以减小智能机械臂的空间占比，视觉机构可跟随机械爪机构运动观察到机械爪机构的前方，方便用户通过控制机构实现AI功能。

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性的前提下，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的立体结构示意图；

图2为图1中稳定机构的结构示意图；

图3为图1中第一轴驱动组件的结构示意图；

图4为图1中第二轴驱动组件的结构示意图；

图5为图1中第三轴驱动组件的结构示意图；

图6为图1中机械爪机构的结构示意图；

图7为图1中控制机构的连接框架示意图。

附图标记说明：100、底座；110、真空吸盘；200、稳定机构；210、稳定支架；211、外板；212、内板；213、立柱；214、U形连接件；220、云台；300、多轴驱动机构；310、第一轴驱动组件；311、第一支臂；312、第一驱动件；320、第二轴驱动组件；321、第二支臂；322、第二驱动件；330、第三轴驱动组件；331、第三支臂；332、第三驱动件；400、机械爪机构；410、夹持支臂；420、第四驱动件；430、第一夹持组件；431、第一转动件；432、第一夹持件；433、第一连杆；440、第二夹持组件；441、第二转动件；442、第二夹持件；443、第二连杆；450、夹持驱动组件；500、视觉机构；510、安装架；520、摄像机；600、控制机构；610、人工智能单元；620、无线连接单元。

具体实施方式

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本实用新型技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，例如，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置为基于附图所示的方位或位置，仅是便于描述，不能理解为对本技术方案的限制。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；本实用新型的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图说明中，当元件被称为“固定于”或“安装于”或“设置于”或“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接位于该另一个元件上。例如，当一个元件被称为“连接于”另一个元件上，它可以是直接或间接连接到该另一个元件上。

此外，在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

实施例

如图1至图7所示，本实用新型提供的一种智能机械臂，其包括：

底座100；

设置于底座100的稳定机构200；

设置于稳定机构200的多轴驱动机构300；

设置于多轴驱动机构300的机械爪机构400，多轴驱动机构300用于驱动机械爪机构400移动，机械爪机构400包括第一夹持组件430、第二夹持组件440和用于驱动第一夹持组件430和第二夹持组件440相互靠近的夹持驱动组件450；

可拆卸连接于多轴驱动机构300的视觉机构500；以及

设置于底座100的控制机构600，控制机构600包括人工智能单元610，人工智能单元610分别与稳定机构200、多轴驱动机构300、机械爪机构400、视觉机构500电连接。

在本实施例中，控制机构600包括主控扩展板(图中没有标注)，主控扩展板设有多种主控连接口(图中没有标注)，可搭配不同主控板进行操控，人工智能单元610可以适配目前市场上的树莓派、jetson nano主流AI主控，也可搭配microbit、arduino主控，本实用新型通过人工智能单元610，借助视觉机构500获取的信息，可以控制多轴驱动机构300和机械爪机构400完成抓取搬运动作，智能化水平较高，同时，通过稳定机构200，可以使多轴驱动机构300和机械爪机构400在抓取搬运过程中更加稳定。

如图1和图2所示，稳定机构200包括稳定支架210和设置于稳定支架210的云台220。具体地，稳定支架210包括环形外板211和设置于外板211内的内板212，外板211通过多个立柱213固定在底座100上，云台220安装在内板212上，云台220包括15kg串行总线舵机(图中没有标注)，15kg串行总线舵机的输出轴上连接有深沟球轴承(图中没有显示)，深沟球轴承上固定有一个U形连接件214，通过云台220，可以使多轴驱动机构300和机械爪机构400在抓取搬运过程中更加稳定。

如图1所示，多轴驱动机构300包括：活动设置于云台220的第一轴驱动组件310；活动设置于第一轴驱动组件310的第二轴驱动组件320；活动设置于第二轴驱动组件320的第三轴驱动组件330。具体地，通过多轴驱动机构300，可以从多个方向将机械爪机构400移动至不同的位置，增大机械爪机构400的自由度。

具体地，如图1至图5所示，第一轴驱动组件310包括铰接设置于云台220的第一支臂311和用于驱动第一支臂311摆动的第一驱动件312；第二轴驱动组件320包括铰接设置于第一支臂311自由端的第二支臂321和用于驱动第二支臂321摆动的第二驱动件322；第三轴驱动组件330包括铰接设置于第二支臂321自由端的第三支臂331和用于驱动第三支臂331摆动的第三驱动件332。具体地，第一支臂311与U形连接件214铰接，连接更加稳定，第一驱动件312、第二驱动件322和第三驱动件332可以分别采用15kg串行总线舵机，第一驱动件312、第二驱动件322和第三驱动件332与人工智能单元610电连接，第一支臂311、第二支臂321和第三支臂331的摆动轨迹扫过的平面处于同一平面。

在本实施例中，如图1和图6所示，为了进一步提高机械爪机构400的自由度，机械爪机构400还包括转动设置于第三支臂331自由端的夹持支臂410和用于驱动夹持支臂410转动的第四驱动件420。具体地，第四驱动件420为6kg串行总线舵机，第四驱动件420安装在第三支臂331的自由端，通过第四驱动件420，可以驱动机械爪机构400沿第三支臂331的轴向方向旋转，进而使机械爪机构400更加灵活。

在本实施例中，第一夹持组件430包括转动设置于夹持支臂410的第一转动件431和设置于第一转动件431的第一夹持件432；第二夹持组件440包括转动设置于夹持支臂410的第二转动件441和设置于第二转动件441的第二夹持件442；第一转动件431设置有第一齿轮部(图中没有标注)，第二转动件441设置有第二齿轮部(图中没有标注)，第一齿轮部与第二齿轮部啮合配合，第一驱动件312转动能使第一夹持件432和第二夹持件442的自由端相互靠近或者相互远离；夹持驱动组件450包括设置于夹持支臂410的串行总线舵机，串行总线舵机用于驱动第一转动件431转动具体地，第一转动件431的外壁设置有凸起用于安装第一夹持件432，第二转动件441的外壁设置有凸起用于安装第二夹持件442，第二转动件441通过平面轴承与夹持支臂410转动连接，串行总线舵机驱动第一转动件431转动时可以带动第二转动件441转动，进而实现第一夹持件432和第二夹持件442的打开和闭合。

更加具体地，为了提高第一夹持件432和第二夹持件442的稳定性，第一夹持件432与第一转动件431的铰接连接，第一夹持件432的中部交接有第一连杆433，第一连杆433远离第一夹持件432的一端铰接于夹持支臂410；第二夹持件442与第二转动件441的铰接连接，第二夹持件442的中部交接有第二连杆443，第二连杆443远离第二夹持件442的一端铰接于夹持支臂410。第一连杆433和第二连杆443的设置，可以利用杠杆原理，减少夹持驱动组件450的负载，增大第一夹持件432和第二夹持件442之间的夹紧力。

在本实施例中，视觉机构500包括安装架510和设置于安装架510的摄像机520，安装架510通过螺件(图中没有标注)螺纹连接于第三支臂331的自由端，摄像机520与人工智能单元610电连接。具体地，摄像机520位于夹持支臂410的一侧，可以减小智能机械臂的空间占比，摄像机520可跟随机械爪机构400运动观察到机械爪机构400的前方，方便用户通过控制机构600实现AI功能。

结合图7所示，控制机构600还包括无线连接单元620。在本实施例中，无线连接单元620可以为wifi，在底座100上安装有wifi天线，wifi天线与人工智能单元610电连接。

优选地，如图1所示，为了提高底座100的稳定性，底座100还设置有至少三个真空吸盘110。在本实施例中，底座100的底端安装有六个真空吸盘110，其中，四个真空吸盘110位于稳定机构200的下方，另外两个真空吸盘110位于控制机构600的下方。通过正空吸盘，底座100放置后不易发生滑动，稳定性更高。

综上，相比现有技术，该智能机械臂至少具有以下有益效果：本实用新型通过人工智能单元610，借助视觉机构500获取的信息，可以控制多轴驱动机构300和机械爪机构400完成抓取搬运动作，智能化水平较高，同时，通过稳定机构200，可以使多轴驱动机构300和机械爪机构400在抓取搬运过程中更加稳定；摄像机520位于夹持支臂410的一侧，可以减小智能机械臂的空间占比，摄像机520可跟随机械爪机构400运动观察到机械爪机构400的前方，方便用户通过控制机构600实现AI功能。

上述实施例为本实用新型较佳的实现方案，除此之外，本实用新型还可以其它方式实现，在不脱离本技术方案构思的前提下任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能机械臂，其特征在于：包括：

底座；

设置于所述底座的稳定机构；

设置于所述稳定机构的多轴驱动机构；

设置于所述多轴驱动机构的机械爪机构，所述多轴驱动机构用于驱动所述机械爪机构移动，所述机械爪机构包括第一夹持组件、第二夹持组件和用于驱动所述第一夹持组件和第二夹持组件相互靠近的夹持驱动组件；

可拆卸连接于所述多轴驱动机构的视觉机构；以及

设置于所述底座的控制机构，所述控制机构包括人工智能单元，所述人工智能单元分别与所述稳定机构、所述多轴驱动机构、所述机械爪机构、所述视觉机构电连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能机械臂，其特征在于：所述稳定机构包括：

稳定支架；

设置于所述稳定支架的云台。

3.根据权利要求2所述的一种智能机械臂，其特征在于：所述多轴驱动机构包括：

活动设置于所述云台的第一轴驱动组件；

活动设置于所述第一轴驱动组件的第二轴驱动组件；

活动设置于所述第二轴驱动组件的第三轴驱动组件。

4.根据权利要求3所述的一种智能机械臂，其特征在于：

所述第一轴驱动组件包括铰接设置于所述云台的第一支臂和用于驱动所述第一支臂摆动的第一驱动件；

所述第二轴驱动组件包括铰接设置于所述第一支臂自由端的第二支臂和用于驱动所述第二支臂摆动的第二驱动件；

所述第三轴驱动组件包括铰接设置于所述第二支臂自由端的第三支臂和用于驱动所述第三支臂摆动的第三驱动件。

5.根据权利要求4所述的一种智能机械臂，其特征在于：所述机械爪机构还包括转动设置于所述第三支臂自由端的夹持支臂和用于驱动所述夹持支臂转动的第四驱动件。

6.根据权利要求5所述的一种智能机械臂，其特征在于：

所述第一夹持组件包括转动设置于所述夹持支臂的第一转动件和设置于所述第一转动件的第一夹持件；

所述第二夹持组件包括转动设置于所述夹持支臂的第二转动件和设置于所述第二转动件的第二夹持件；

所述第一转动件设置有第一齿轮部，所述第二转动件设置有第二齿轮部，所述第一齿轮部与所述第二齿轮部啮合配合，所述第一驱动件转动能使所述第一夹持件和所述第二夹持件的自由端相互靠近或者相互远离；

所述夹持驱动组件包括设置于所述夹持支臂的串行总线舵机，所述串行总线舵机用于驱动所述第一转动件转动。

7.根据权利要求6所述的一种智能机械臂，其特征在于：

所述第一夹持件与所述第一转动件的铰接连接，所述第一夹持件的中部交接有第一连杆，所述第一连杆远离所述第一夹持件的一端铰接于所述夹持支臂；

所述第二夹持件与所述第二转动件的铰接连接，所述第二夹持件的中部交接有第二连杆，所述第二连杆远离所述第二夹持件的一端铰接于所述夹持支臂。

8.根据权利要求5所述的一种智能机械臂，其特征在于：所述视觉机构包括：

安装架，所述安装架通过螺件螺纹连接于所述第三支臂的自由端；以及

设置于所述安装架的摄像机，所述摄像机与所述人工智能单元电连接。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种智能机械臂，其特征在于：所述控制机构还包括无线连接单元。

10.根据权利要求1-8任意一项所述的一种智能机械臂，其特征在于：所述底座还设置有至少三个真空吸盘。

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