CN214560891U - 一种并联一体化臂体模块及机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种并联一体化臂体模块，包括基体组件和多个驱动组件，多个所述驱动组件设置在所述基体组件上；多个所述驱动组件包括第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一驱动器；所述基体组件包括第一侧板；所述第一侧板的一侧设置有与所述第一驱动器的输出端相适配的通孔一，所述第一侧板的另一侧设置有通孔二，所述通孔一与通孔二通过缝隙连通；通过调整所述缝隙的大小将所述第一驱动器夹紧固定在所述第一侧板上。本实用新型还提供一种机械臂。本实用新型的并联一体化臂体模块及机械臂各个驱动器之间并联设计，结构紧凑简单、可靠性高、成本较低、负载和精度更高；模块化设计，便于组装和更换维护。

Description

一种并联一体化臂体模块及机械臂

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及并联一体化臂体模块及机械臂。

背景技术

随着现代科技的迅速发展，机器人行业发展越来越迅速，在工厂自动化生产中应用越来越多。同时也极大地激发了我国广大院校学生在机器人学习、掌握技术、能力培养方面的热情。另外由于机器人技术的普及，现有技术中已经存在桌面型机器人进入生活领域，供用户使用、娱乐及二次开发等。因此，各种应用场景中对机器人设备的需求越来越强烈。

而现有多自由度机器人往往价格贵、体积大、自由度少、精度低，不能够适应教学演示的要求，且往往还存在一定的安全问题；对于教学研究使用既不经济也不适用。目前，现有技术中的桌面机械臂及臂体仍然存在结构复杂，稳定性低和可靠性差的问题；无法形成模块化设计，且体积和重量较大，负载低。

实用新型内容

为了至少解决上述技术问题之一，本实用新型的目的在于提供一种结构简单、可靠性高的并联一体化臂体模块及机械臂。同时该并联一体化臂体模块及机械臂制造简单、成本较低、负载和精度更高；模块化设计，便于大规模生产应用。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种并联一体化臂体模块，包括基体组件和多个驱动组件，多个所述驱动组件设置在所述基体组件上；多个所述驱动组件包括第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一驱动器；所述基体组件包括第一侧板；所述第一侧板的一侧设置有与所述第一驱动器的输出端相适配的通孔一，所述第一侧板的另一侧设置有通孔二，所述通孔一与通孔二通过缝隙连通；通过调整所述缝隙的大小将所述第一驱动器夹紧固定在所述第一侧板上。

进一步地，所述缝隙的两侧分为第一连接块和第二连接块；在所述第一连接块和第二连接块对应设置有螺钉连接孔，通过设置在所述螺钉连接孔中的螺钉调整所述缝隙的大小。

进一步地，所述基体组件还包括第二侧板，所述第二侧板与所述第一侧板平行布置，所述第二侧板上设置有与所述第一驱动器的电机端相适配的方形通孔。

进一步地，在所述第一侧板和第二侧板之间平行设置有第一安装板，支撑板和第二安装板；所述第一安装板设置在靠近所述第一驱动器的一端，所述支撑板设置在另一端；所述第二安装板设置在所述第一安装板和支撑板之间。

进一步地，多个所述驱动组件还包括第二驱动组件、第三驱动组件和第四驱动组件；所述第二驱动组件的第二驱动器和第三驱动组件的第三驱动器设置在所述第一安装板上，所述第三驱动器与所述第二驱动器上下平行布置；所述第四驱动组件的第四驱动器设置在所述第二安装板上。

进一步地，所述第二驱动组件还包括传动轴一、第一齿轮、第二齿轮和第一关节壳体；所述传动轴一的一端与所述第二驱动器的输出端固定连接，另一端穿过所述第一驱动器壳体和第二安装板上的避让孔后，支撑在所述支撑板上；所述第一齿轮设置在所述传动轴一上，与所述第一齿轮啮合传动的第二齿轮与所述第一关节壳体固定连接。

进一步地，所述第三驱动组件还包括传动轴二、第三齿轮、第四齿轮、空心轴、第一伞齿轮、第二伞齿轮、连接法兰、第二关节壳体和连接螺钉；所述传动轴二的一端与所述第三驱动器的输出端固定连接，另一端穿过所述第一驱动器壳体及第二安装板上的避让孔后，支撑在所述支撑板上；所述第三齿轮设置在所述传动轴二上，与所述第三齿轮啮合传动的第四齿轮固连在所述空心轴的一端，所述空心轴的另一端穿过所述第一关节壳体并旋转支撑在所述第一关节壳体上；所述第一伞齿轮固连在所述空心轴穿过所述第一关节壳体的部分上；与所述第一伞齿轮啮合传动的第二伞齿轮，通过所述连接法兰和连接螺钉与所述第二关节壳体固连为一体结构。

进一步地，所述第二关节壳体相对所述第一关节壳体摆动设置。

进一步地，所述第四驱动组件还包括传动轴三、第三伞齿轮、第四伞齿轮、第五伞齿轮、第六伞齿轮和输出法兰；所述传动轴三的一端与所述第三驱动器的输出端固定连接，另一端穿过所述空心轴；所述第三伞齿轮固连在所述传动轴三穿过所述空心轴的部分上；与所述第三伞齿轮传动啮合的第四伞齿轮，与所述第五伞齿轮同轴固连；与所述第五伞齿轮啮合传动的第六伞齿轮，与所述输出法兰固连。

进一步地，所述第三伞齿轮和第四伞齿轮设置在所述第一关节壳体内；所述第五伞齿和第六伞齿轮设置在所述第二关节壳体内。

本实用新型还提供一种机械臂，包含上述的任一并联一体化臂体模块和其它臂体模块，将所述并联一体化臂体模块中的第一驱动器的输出端固定安装在所述其它臂体模块上，实现机械臂的组装。

本实用新型提供的并联一体化臂体模块与现有技术相比，有益效果在于：

本实用新型提供的并联一体化臂体模块中，传动轴三、空心轴和第一关节壳体依次从内到外同轴布置，且通过三对伞齿轮交叉布置，将第二驱动组件、第三驱动组件和第四驱动组件的驱动全部转变为同轴线的转动，其中第四驱动组件中由位于最中心的实心的传动轴三驱动，第四驱动器位于远离末端输出法兰的位置；第二驱动组件和第三驱动组件各通过一对直齿轮传动，将传动轴一和传动轴二两个平行轴的转动转变为同轴空心管的转动方式；从而实现将第二驱动器和第三驱动器平行放置在最远离输出法兰的位置；从而实现三个驱动器并联的布置方式。并联的布置方式提高了空间利用率，使臂体的体积和重量大大减小；且使重量较大的驱动器远离臂体的输出末端布置，可提高机械臂的负载能力；同时可降低臂体模块的惯性力，提高机械臂的精度。同时传动轴一和传动轴二两个平行轴均穿过第一驱动器的外壳，使整个臂体模块更加紧凑，体积更小；更加美观。

本实用新型提供的并联一体化臂体模块中，第三伞齿轮的中心孔较小及轴孔的尺寸较长；从而使其更可靠的与传动轴三通过过盈配合固定连接。同时第四伞齿轮与第五伞齿轮之间通过直连方式直接连接，传动更加稳定可靠。

本实用新型提供的并联一体化臂体模块中，驱动输出法兰转动的两对伞齿轮分别布置在第一关节壳体和第二关节壳体内部，结构简单，可防止误触夹伤，操作时更加安全，且无须其它装饰件遮挡，成本更低。

本实用新型提供的并联一体化臂体模块中，连接法兰将第二关节壳体和第二伞齿轮固连为一体结构进行传动，提高了传动可靠性和疲劳寿命。

本实用新型提供的机械臂中，将并联一体化臂体模块中的第一驱动器固定安装在其它臂体模块上后，即可完成运动链的连接，完成机械臂的组装；模块化的设计方式，使机械臂的组装和更换维护更加方便。

总之，本实用新型提出了一种结构简单、安全可靠的并联一体化臂体模块及机械臂，其在机器人领域中具有广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型并联一体化臂体模块的整体结构示意图；

图2是本实用新型并联一体化臂体模块的部分内部结构示意图；

图3是本实用新型第一驱动器的结构示意图；

图4是本实用新型驱动器的安装示意图；

图5是本实用新型并联一体化臂体模块的传动结构示意图；

图6是本实用新型并联一体化臂体模块的内部传动结构示意图一；

图7是本实用新型并联一体化臂体模块的内部传动结构示意图二；

图8是图7中A处的局部放大图。

其中，附图标记说明如下：

1基体组件、1-1第一侧板、1-11第一连接块、1-12第二连接块、1-2第二侧板、1-3第一安装板、1-4支撑板、1-5第二安装板、2第一驱动器、3第二驱动组件、3-1第二驱动器、3-2传动轴一、3-3第一齿轮、3-4第二齿轮、3-5第一关节壳体、4第三驱动组件、4-1第三驱动器、4-2传动轴二、4-3第三齿轮、4-4第四齿轮、4-5空心轴、4-6第一伞齿轮、4-7第二伞齿轮、4-8连接法兰、4-9第二关节壳体、4-10连接螺钉、5第四驱动组件、5-1第一驱动器、5-2传动轴三、5-3第三伞齿轮、5-4第四伞齿轮、5-5第五伞齿轮、5-6第六伞齿轮、5-7输出法兰、6外壳组件。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，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。

以下，将通过具体实施例对本实用新型的并联一体化臂体模块及机械臂作详细说明：

在本实施中，如图1-8所示，本实施例提供的并联一体化臂体模块，包括基体组件1、第一驱动组件、第二驱动组件3、第三驱动组件4、第四驱动组件5和外壳组件6等零部件。具体地如图2所示，为移除第一驱动组件和壳体组件6后的并联一体化臂体模块的部分内部结构示意图。

基体组件1为整个并联一体化臂体模块提供固定支撑，第一驱动组件包括第一驱动器2，第一驱动器2固定设置在所述基体组件1上。所述基体组件1包括第一侧板1-1，第二侧板1-2，第一安装板1-3，支撑板1-4和第二安装板1-5等零部件。第一侧板1-1的一侧设置有与第一驱动器2的输出端相适配的通孔一，另一侧设置有条形通孔二，通孔一与通孔二通过缝隙连通。缝隙的两侧分别为第一连接块1-11和第二连接块1-12；在所述第一连接块1-11和第二连接块1-12对应设置有螺钉连接孔，通过螺钉可以调整缝隙的大小，从而实现将第一驱动器2夹紧固定在所述第一侧板1-1上。

第二侧板1-2与第一侧板1-1平行布置，第二侧板1-2上设置有与第一驱动器2的电机端相适配的方形通孔。将第一驱动器2固定在基体组件1上后，将第一驱动器2的输出轴安装固定，可实现带动整个并联一体化臂体模块转动。

在第一侧板1-1和第二侧板1-2之间平行设置有第一安装板1-3，支撑板1-4和第二安装板1-5。第一安装板1-3设置在靠近第一驱动器2的一端，支撑板1-4设置在另一端；第二安装板1-5设置在第一安装板1-3和支撑板1-4之间。

第二驱动组件3包括第二驱动器3-1、传动轴一3-2、第一齿轮3-3、第二齿轮3-4和第一关节壳体3-5等零部件。第三驱动组件4包括第三驱动器4-1、传动轴二4-2、第三齿轮4-3、第四齿轮4-4、空心轴4-5、第一伞齿轮4-6、第二伞齿轮4-7、连接法兰4-8、第二关节壳体4-9和连接螺钉4-10等零部件。第四驱动组件5包括第四驱动器5-1、传动轴三5-2、第三伞齿轮5-3、第四伞齿轮5-4、第五伞齿轮5-5、第六伞齿轮5-6和输出法兰5-7等零部件。

所述第二驱动器3-1安装在所述第一侧板1-1。传动轴一3-2的一端与第二驱动器3-1的输出端固定连接，另一端穿过第一驱动器2壳体及第二安装板1-5上的避让孔后，支撑在所述支撑板1-4上。传动轴一3-2上还设置有第一齿轮3-3，与第一齿轮3-3啮合传动的第二齿轮3-4与第一关节壳体3-5固定连接。第二驱动器3-1通过上述传动致动第一关节壳体3-5转动。

所述第三驱动器4-1与第二驱动器3-1上下平行安装在所述第一侧板1-1上。传动轴二4-2的一端与第三驱动器4-1的输出端固定连接，另一端穿过第一驱动器2壳体及第二安装板1-5上的避让孔后，支撑在所述支撑板1-4上。传动轴二4-2上还设置有第三齿轮4-3，与第三齿轮4-3啮合传动的第四齿轮4-4与空心轴4-5的一端固定连接。空心轴4-5的另一端穿过第一关节壳体3-5并旋转支撑在第一关节壳体3-5上；穿过第一关节壳体3-5的部分固定设置有第一伞齿轮4-6。与第一伞齿轮4-6啮合传动的第二伞齿轮4-7，通过连接法兰4-8和连接螺钉4-10与第二关节壳体4-9固连为一体结构。第三驱动器4-1通过上述传动致动第二关节壳体4-9相对第一关节壳体3-5摆动。

第四驱动器5-1固定安装在第二安装板1-5上。传动轴三5-2的一端与第三驱动器4-1的输出端固定连接，另一端穿过空心轴4-5。穿过空心轴4-5的部分设置有第三伞齿轮5-3。与第三伞齿轮5-3传动啮合的第四伞齿轮5-4与第五伞齿轮5-5同轴固定连接。与第五伞齿轮5-5啮合传动的第六伞齿轮5-6与输出法兰5-7固定连接；其中第三伞齿轮5-3和第四伞齿轮5-4设置在第一关节壳体3-5内；第五伞齿轮5-5和第六伞齿轮5-6设置在第二关节壳体4-9内。第四驱动器5-1通过上述传动致动输出法兰5-7相对第二关节壳体4-9转动。

本实施例提供的并联一体化臂体模块中，传动轴三5-2、空心轴4-5和第一关节壳体3-5依次从内到外同轴布置，且通过三对伞齿轮交叉布置，将第二驱动组件3、第三驱动组件4和第四驱动组件5的驱动全部转变为同轴线的转动，其中第四驱动组件5中由位于最中心的实心的传动轴三5-2驱动，第四驱动器5-1位于远离末端输出法兰5-7的位置；第二驱动组件3和第三驱动组件4各通过一对直齿轮传动，将传动轴一3-2和传动轴二4-2两个平行轴的转动转变为同轴空心管的转动方式；从而实现将第二驱动器3-1和第三驱动器4-1平行放置在最远离输出法兰5-7的位置；从而实现三个驱动器并联的布置方式。并联的布置方式提高了空间利用率，使臂体的体积和重量大大减小；且使重量较大的驱动器远离臂体的输出末端布置，可提高机械臂的负载能力；同时可降低臂体模块的惯性力，提高机械臂的精度。且传动轴一3-2和传动轴二4-2两个平行轴均穿过第一驱动器2的外壳，使整个臂体模块更加紧凑，体积更小；更加美观。

本实施例提供的并联一体化臂体模块中，在第一关节壳体3-5和第二关节壳体4-9中布置有三对伞齿轮，由于空间较小，三对伞齿轮的体积较小，其中第三伞齿轮5-3和第四伞齿轮5-4的体积最小。第三伞齿轮5-3的中心孔较小，优选地为3mm；以及轴孔的尺寸较长；从而使其更可靠的与传动轴三5-2通过过盈配合固定连接。同时第四伞齿轮5-4与第五伞齿轮5-5之间通过直连方式直接连接，传动更加稳定可靠。

本实施例提供的并联一体化臂体模块中，通过两对伞齿轮传动驱动输出法兰5-7转动；两对伞齿轮分别布置在第一关节壳体3-5和第二关节壳体4-9内部，结构简单，可防止误触夹伤，操作时更加安全，且无须其它装饰件遮挡，成本更低。

本实施例提供的并联一体化臂体模块中，连接法兰4-8将第二关节壳体4-9和第二伞齿轮4-7固连为一体结构进行传动，提高了传动可靠性和疲劳寿命。

本实施例提供的并联一体化臂体模块中，外壳组件6设置在臂体模块的最外侧，外壳组件6根据应用场合的不同需求可提供不同风格的机器人外壳，可满足不同用户和不同应用场景对于外观的需求，降低系列化产品的制造成本。

本实施例还提供一种机械臂，包含上述并联一体化臂体模块；将并联一体化臂体模块中的第一驱动器2固定安装在其它臂体模块上后，即可完成运动链的连接，完成机械臂的组装。通过本实施例提供的并联一体化臂体模块，实现模块化设计，使机械臂的组装和更换维护更加方便。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面” 可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、 或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组件合。

Claims (11)

1.一种并联一体化臂体模块，包括基体组件和多个驱动组件，其特征在于：多个所述驱动组件设置在所述基体组件上；多个所述驱动组件包括第一驱动组件，所述第一驱动组件包括第一驱动器；所述基体组件包括第一侧板；所述第一侧板的一侧设置有与所述第一驱动器的输出端相适配的通孔一，所述第一侧板的另一侧设置有通孔二，所述通孔一与通孔二通过缝隙连通；通过调整所述缝隙的大小将所述第一驱动器夹紧固定在所述第一侧板上。

2.根据权利要求1所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述缝隙的两侧分为第一连接块和第二连接块；在所述第一连接块和第二连接块对应设置有螺钉连接孔，通过设置在所述螺钉连接孔中的螺钉调整所述缝隙的大小。

3.根据权利要求2所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述基体组件还包括第二侧板，所述第二侧板与所述第一侧板平行布置，所述第二侧板上设置有与所述第一驱动器的电机端相适配的方形通孔。

4.根据权利要求3所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：在所述第一侧板和第二侧板之间平行设置有第一安装板，支撑板和第二安装板；所述第一安装板设置在靠近所述第一驱动器的一端，所述支撑板设置在另一端；所述第二安装板设置在所述第一安装板和支撑板之间。

5.根据权利要求4所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：多个所述驱动组件还包括第二驱动组件、第三驱动组件和第四驱动组件；所述第二驱动组件的第二驱动器和第三驱动组件的第三驱动器设置在所述第一安装板上，所述第三驱动器与所述第二驱动器上下平行布置；所述第四驱动组件的第四驱动器设置在所述第二安装板上。

6.根据权利要求5所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述第二驱动组件还包括传动轴一、第一齿轮、第二齿轮和第一关节壳体；所述传动轴一的一端与所述第二驱动器的输出端固定连接，另一端穿过所述第一驱动器壳体和第二安装板上的避让孔后，支撑在所述支撑板上；所述第一齿轮设置在所述传动轴一上，与所述第一齿轮啮合传动的第二齿轮与所述第一关节壳体固定连接。

7.根据权利要求6所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述第三驱动组件还包括传动轴二、第三齿轮、第四齿轮、空心轴、第一伞齿轮、第二伞齿轮、连接法兰、第二关节壳体和连接螺钉；所述传动轴二的一端与所述第三驱动器的输出端固定连接，另一端穿过所述第一驱动器壳体及第二安装板上的避让孔后，支撑在所述支撑板上；所述第三齿轮设置在所述传动轴二上，与所述第三齿轮啮合传动的第四齿轮固连在所述空心轴的一端，所述空心轴的另一端穿过所述第一关节壳体并旋转支撑在所述第一关节壳体上；所述第一伞齿轮固连在所述空心轴穿过所述第一关节壳体的部分上；与所述第一伞齿轮啮合传动的第二伞齿轮，通过所述连接法兰和连接螺钉与所述第二关节壳体固连为一体结构。

8.根据权利要求7所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述第二关节壳体相对所述第一关节壳体摆动设置。

9.根据权利要求8所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述第四驱动组件还包括传动轴三、第三伞齿轮、第四伞齿轮、第五伞齿轮、第六伞齿轮和输出法兰；所述传动轴三的一端与所述第三驱动器的输出端固定连接，另一端穿过所述空心轴；所述第三伞齿轮固连在所述传动轴三穿过所述空心轴的部分上；与所述第三伞齿轮传动啮合的第四伞齿轮，与所述第五伞齿轮同轴固连；与所述第五伞齿轮啮合传动的第六伞齿轮，与所述输出法兰固连。

10.根据权利要求9所述的并联一体化臂体模块，其特征在于：所述第三伞齿轮和第四伞齿轮设置在所述第一关节壳体内；所述第五伞齿和第六伞齿轮设置在所述第二关节壳体内。

11.一种机械臂，包含权利要求1-10中任一项所述的并联一体化臂体模块和其它臂体模块，其特征在于：将所述并联一体化臂体模块中的第一驱动器的输出端固定安装在所述其它臂体模块上，实现机械臂的组装。

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