CN214604475U - 一种工业机械臂用多自由度减震底座 - Google Patents

Abstract

本新型涉及一种工业机械臂用多自由度减震底座，包括承载槽、承载托盘、主电磁铁、辅助电磁铁、承载承压囊、增压泵、三维位移台、转台机构及驱动电路，承载托盘嵌于承载槽内，承载托盘下端面通过承载承压囊与承载槽连接，承载承压囊与增压泵连通，电磁铁与承载托盘下端面连接，辅助电磁铁与承载槽底部连接，转台机构通过三维位移台与承载托盘上端面连接，驱动电路嵌于承载槽外侧面。本新型一方面可有效满足于多种运行场地及机械臂设备配套使用的需要，另可实现对机械臂的运行高度、角度及水平方向的工作位置进行灵活调整；另一方面可对机械臂运行时的机械冲击作用力、机械臂运行时重心偏移造成的扭力力矩和摩擦损耗进行消除和降低。

Description

一种工业机械臂用多自由度减震底座

技术领域

本实用新型涉及一种机械臂用底座，属机器人设备技术领域。

背景技术

目前机械臂在工业生产、科学研究等领域中使用时，均需要通过承载基座设备实现机械臂与外部定位机构连接，当前的机械臂所使用的底座往往均为传统的钢制结构座或钢制结构座与转台机构配合运行，虽然可以一定程度满足使用的需要，但一方面存在承载底座结构固定，无法根据使用需要协助对机械臂工作位置进行调整，从而导致机械臂设备运行操控灵活性相对较差，同时也导致当前的机械臂用承载底座在安装定位时，极易受到使用场地限制，从而影响了机械臂设备使用的灵活性和便捷性；另一方面当前的承载底座结构与机械臂设备连接结构及调节设备间均是直接通过机械设备刚性连接，同时也缺乏对机械臂重心进行调节的能力，从而导致机械臂设备运行时设备摩擦损耗较大、机械臂受力状态变化时重心不稳和应力分布不均以及机械臂运行时极易收到外力冲击、扭矩及摩擦力影响，从而导致当前机械臂设备运行稳定性、灵活性和精度受到极大的影响，难以有效满足使用的需要。

因此针对这一现状，迫切需要开发一种全新的机械臂承载底座设备，以满足实际使用的需要。

实用新型内容

针对现有技术上存在的不足，本实用新型提供一种工业机械臂用多自由度减震底座，该新型一方面集成化、模块化程度高，可有效满足于多种运行场地及机械臂设备配套使用的需要，另可实现对机械臂的运行高度、角度及水平方向的工作位置进行灵活调整；另一方面具有良好的承载能力的同时，另可对机械臂运行时的机械冲击作用力、机械臂运行时重心偏移造成的扭力力矩和摩擦损耗进行消除和降低，从而达到消除机械臂设备运行故障、运行控制精度差及机械臂设备运行稳定性差的缺陷。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种工业机械臂用多自由度减震底座，包括承载槽、承载托盘、主电磁铁、辅助电磁铁、承载承压囊、增压泵、三维位移台、转台机构及驱动电路，承载槽为轴向截面呈“凵”字形槽装结构，承载托盘嵌于承载槽内，与承载槽同轴分布并与承载槽侧壁滑动连接，承载托盘下端面通过承载承压囊与承载槽连接，承载承压囊与承载槽和承载托盘同轴分布，且承载承压囊外径为承载托盘直径的50%—80%，承载承压囊通过导流管与至少一个增压泵连通，增压泵与承载槽外侧面连接，主电磁铁和辅助电磁铁均至少三个，其中一个主电磁铁和辅助电磁铁构成一个驱动组，各驱动组环绕承载槽轴线均布，且同一驱动组中的主电磁铁和辅助电磁铁间同轴分布，其中主电磁铁与承载托盘下端面连接，辅助电磁铁与承载槽底部连接，转台机构轴线与承载托盘上端面垂直分布，并通过三维位移台与承载托盘上端面滑动连接，三维位移台与承载托盘上端面连接并同轴分布，主电磁铁、辅助电磁铁、增压泵、三维位移台、转台机构均与驱动电路电气连接，驱动电路嵌于承载槽外侧面。

进一步的，所述的承载托盘侧表面设若干万向滚轮，下端面设压力传感器、倾角传感器、驱动导轨及配重块，其中所述万向滚轮环绕承载托盘轴线均布，万向滚轮轴线与承载托盘轴线垂直并相交，且万向滚轮后端面通过承载弹簧与承载托盘侧表面连接，所述承载弹簧与万向滚珠间同轴分布，所述压力传感器至少三个，环绕承载托盘轴线均布，并嵌于承载托盘下端面与承载承压囊上端面的接触面内，所述倾角传感器嵌于与承载托盘下端面并与承载托盘同轴分布，所述驱动导轨为与承载托盘同轴分布的闭合环状结构，与承载托盘下端面连接，包覆在承载承压囊外并位于承载承压囊与主电磁铁之间位置，所述配重块至少两个，各配重块上端面均与驱动导轨滑动连接。

进一步的，所述的承载槽下端面及侧表面均设至少两条对称在承载槽轴线两侧的导向滑轨，所述承载槽内表面设包覆在承载槽侧壁内表面及底部上端面的隔磁材料衬层，其中所述导向滑轨中，与承载槽底部连接的导向滑轨间相互平行分布并与承载槽轴线垂直分布，与承载槽侧壁连接的导向滑轨通过转台机构与承载槽侧壁外表面铰接，所述转台机构轴线与承载槽轴线垂直并相交，且交点位于承载槽中点与承载槽上端面之间位置，且承载槽测壁连接的导向滑轨轴线与承载槽轴线呈0°—90°夹角，所述转台机构上均设一个角度传感器，且转台机构及角度传感器间距与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的承载承压囊为与承载槽同轴分布的环状结构，包括金属承载底座、金属承载面板、金属承压环、弹性囊袋，所述金属承载底座、金属承载面板均为环形板状结构，金属承载面板位于金属承载底座正上方并与金属承载底座同轴分布，所述金属承载底座、金属承载面板间通过弹性囊袋连接，所述弹性囊袋为与金属承载底座、金属承载面板同轴分布的空心柱状结构，且弹性囊袋侧壁为风琴罩结构，所述金属承压环至少两个，沿弹性囊袋轴线从上向下均布，所述金属承压环为与弹性囊袋同轴分布的闭合环状结构，包覆在弹性囊袋外并与弹性囊袋外表面连接，所述弹性囊袋侧壁下端面位置设至少一个调压口，所述调压口通过导流管与增压泵连通，所述增压泵与导流管间通过换向阀连通，所述换向阀与靠近弹性囊袋一侧导流管连接位置处设液压传感器，所述液压传感器和换向阀均与驱动电路电气连接。

进一步的，所述的主电磁铁、辅助电磁铁，位于同一驱动组的主电磁铁、辅助电磁铁间通过连接弹簧相互连接，且所述连接弹簧与主电磁铁、辅助电磁铁间同轴分布。

进一步的，所述的驱动电路为基于DCP、FPGA及PID芯片中任意一种为基础的电路系统，且驱动电路另设串口通讯端口和电源接线端子。

本新型一方面集成化、模块化程度高，可有效满足于多种运行场地及机械臂设备配套使用的需要，另可实现对机械臂的运行高度、角度及水平方向的工作位置进行灵活调整；另一方面具有良好的承载能力的同时，另可对机械臂运行时的机械冲击作用力、机械臂运行时重心偏移造成的扭力力矩和摩擦损耗进行消除和降低，从而达到消除机械臂设备运行故障、运行控制精度差及机械臂设备运行稳定性差的缺陷。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本实用新型。

图1为本实用新型结构示意图；

具体实施方式

为使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本实用新型。

如图1所述，一种工业机械臂用多自由度减震底座，包括承载槽1、承载托盘2、主电磁铁3、辅助电磁铁4、承载承压囊5、增压泵6、三维位移台7、转台机构8及驱动电路9，承载槽1为轴向截面呈“凵”字形槽装结构，承载托盘2嵌于承载槽1内，与承载槽1同轴分布并与承载槽1侧壁滑动连接，承载托盘2下端面通过承载承压囊5与承载槽1连接，承载承压囊5与承载槽1和承载托盘2同轴分布，且承载承压囊5外径为承载托盘2直径的50%—80%，承载承压囊5通过导流管与至少一个增压泵6连通，增压泵6与承载槽1外侧面连接，主电磁铁3和辅助电磁铁4均至少三个，其中一个主电磁铁3和辅助电磁铁4构成一个驱动组，各驱动组环绕承载槽1轴线均布，且同一驱动组中的主电磁铁3和辅助电磁铁4间同轴分布，其中主电磁铁3与承载托盘2下端面连接，辅助电磁铁4与承载槽1底部连接，转台机构8轴线与承载托盘2上端面垂直分布，并通过三维位移台7与承载托盘2上端面滑动连接，三维位移台7与承载托盘2上端面连接并同轴分布，主电磁铁3、辅助电磁铁4、增压泵6、三维位移台7、转台机构8均与驱动电路9电气连接，驱动电路9嵌于承载槽1外侧面。

本实施例中，所述的承载托盘2侧表面设若干万向滚轮21，下端面设压力传感器22、倾角传感器23、驱动导轨24及配重块25，其中所述万向滚轮环21绕承载托盘2轴线均布，万向滚轮21轴线与承载托盘2轴线垂直并相交，且万向滚轮21后端面通过承载弹簧26与承载托盘2侧表面连接，所述承载弹簧26与万向滚珠21间同轴分布，所述压力传感器22至少三个，环绕承载托盘2轴线均布，并嵌于承载托盘2下端面与承载承压囊5上端面的接触面内，所述倾角传感器23嵌于与承载托盘2下端面并与承载托盘2同轴分布，所述驱动导轨24为与承载托盘2同轴分布的闭合环状结构，与承载托盘2下端面连接，包覆在承载承压囊5外并位于承载承压囊5与主电磁铁3之间位置，所述配重块25至少两个，各配重块25上端面均与驱动导轨24滑动连接。

需要说明的，所述的承载槽1下端面及侧表面均设至少两条对称在承载槽1轴线两侧的导向滑轨11，所述承载槽1内表面设包覆在承载槽1侧壁内表面及底部上端面的隔磁材料衬层12，其中所述导向滑轨11中，与承载槽1底部连接的导向滑轨11间相互平行分布并与承载槽1轴线垂直分布，与承载槽1侧壁连接的导向滑轨11通过转台机构8与承载槽1侧壁外表面铰接，所述转台机构8轴线与承载槽1轴线垂直并相交，且交点位于承载槽1中点与承载槽1上端面之间位置，且承载槽1测壁连接的导向滑轨11轴线与承载槽1轴线呈0°—90°夹角，所述转台机构8上均设一个角度传感器10，且转台机构8及角度传感器10间距与驱动电路9电气连接。

同时，所述的承载承压囊5为与承载槽1同轴分布的环状结构，包括金属承载底座51、金属承载面板52、金属承压环53、弹性囊袋54，所述金属承载底座51、金属承载面板52均为环形板状结构，金属承载面板52位于金属承载底座51正上方并与金属承载底座51同轴分布，所述金属承载底座51、金属承载面板52间通过弹性囊袋54连接，所述弹性囊袋54为与金属承载底座51、金属承载面板52同轴分布的空心柱状结构，且弹性囊袋54侧壁为风琴罩结构，所述金属承压53环至少两个，沿弹性囊袋54轴线从上向下均布，所述金属承压环53为与弹性囊袋54同轴分布的闭合环状结构，包覆在弹性囊袋54外并与弹性囊袋54外表面连接，所述弹性囊袋54侧壁下端面位置设至少一个调压口55，所述调压口55通过导流管与增压泵6连通，所述增压泵6与导流管间通过换向阀56连通，所述换向阀56与靠近弹性囊袋54一侧导流管连接位置处设液压传感器57，所述液压传感器57和换向阀56均与驱动电路9电气连接。

此外，所述的主电磁铁3、辅助电磁铁4，位于同一驱动组的主电磁铁3、辅助电磁铁4间通过连接弹簧10相互连接，且所述连接弹簧10与主电磁铁、辅助电磁铁间同轴分布。

本实施例中，所述的驱动电路9为基于DCP、FPGA及PID芯片中任意一种为基础的电路系统，且驱动电路另设串口通讯端口和电源接线端子。

本新型在具体实施中，首先对构成本新型的承载槽、承载托盘、主电磁铁、辅助电磁铁、承载承压囊、增压泵、三维位移台、转台机构及驱动电路进行组装，然后对组装后的本新型通过承载槽底部及外侧面的导向滑轨与机械臂工作环境现场的调节及驱动设备连接，完成对本新型安装定位，然后将机械臂通过转台机构与承载托盘上端面连接，最后将驱动电路分别与外部供电电路电气连接，同时与所连接的机械臂及机械臂控制系统间建立数据连接，同时将增压泵与外部的液压油、高压气源间连通，即可完成本新型装配定位作业。

在本新型运行中，一方面正压泵将外部的驱动介质调压后输送至承载承压囊中，使承载承压囊在高压介质驱动下进行升降调节，为承载托盘提纲升降运行的主驱动力；另一方面同时驱动各主电磁铁、辅助电磁铁运行，通过主电磁铁、辅助电磁铁间产生的相互排斥的磁场为承载托盘提供升降运行的辅助驱动力，从而达到实现驱动承载托盘及与承载托盘所连接的机械臂工作高度进行调节作业的目的；同时机械臂在运行过程中，可通过三维位移台实现机械臂在承载托盘上端面进行水位方向位置，通过转台机构调整机械臂与水平面间的工作角度，从而达到提高机械臂运行灵活性的目的。

同时，在机械臂升级调节作业时，通过主电磁铁、辅助电磁铁的磁场强度和承载承压囊流体介质压力实现对承载托盘和承载托盘连接机械臂升降调节作业中，磁场强度的磁力力矩和承载承压囊的压力较传统的液压缸、气压缸、齿轮齿条等机械式升降调节设备，一方面驱动力调节范围广、调节精度高；另一方面机械磨损量小，弹性形变能力好，可有效实现对较大外部作用力进行减震吸收，提高机械臂整体运行的稳定性和可靠性；

与此同时，在机械臂通过三维位移台和转台机构调整水平工作位置和工作角度时，通过承载托盘底部的倾角传感器和压力传感器对承载托盘重心偏移方向和偏移量进行检测，然后由承载托盘底部的驱动导轨驱动各配重块分布位置进行调整，通过配重块对承载托盘重心位置进行纠偏，使承载托盘重心稳定在承载槽的轴向上，从而达到消除与受力不均造成承载托盘偏移而造成机械臂定位精度差、承载托盘与承载槽侧壁间摩损耗大灯缺陷，进一步的提高了机械臂设备运行的稳定性和可靠性。

本新型一方面集成化、模块化程度高，可有效满足于多种运行场地及机械臂设备配套使用的需要，另可实现对机械臂的运行高度、角度及水平方向的工作位置进行灵活调整；另一方面具有良好的承载能力的同时，另可对机械臂运行时的机械冲击作用力、机械臂运行时重心偏移造成的扭力力矩和摩擦损耗进行消除和降低，从而达到消除机械臂设备运行故障、运行控制精度差及机械臂设备运行稳定性差的缺陷。

本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制。上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理。在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进。这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种工业机械臂用多自由度减震底座，其特征在于：所述的工业机械臂用多自由度减震底座包括承载槽、承载托盘、主电磁铁、辅助电磁铁、承载承压囊、增压泵、三维位移台、转台机构及驱动电路，所述承载槽为轴向截面呈“凵”字形槽装结构，所述承载托盘嵌于承载槽内，与承载槽同轴分布并与承载槽侧壁滑动连接，所述承载托盘下端面通过承载承压囊与承载槽连接，所述承载承压囊与承载槽和承载托盘同轴分布，且承载承压囊外径为承载托盘直径的50%—80%，所述承载承压囊通过导流管与至少一个增压泵连通，所述增压泵与承载槽外侧面连接，所述主电磁铁和辅助电磁铁均至少三个，其中一个主电磁铁和辅助电磁铁构成一个驱动组，各驱动组环绕承载槽轴线均布，且同一驱动组中的主电磁铁和辅助电磁铁间同轴分布，其中主电磁铁与承载托盘下端面连接，辅助电磁铁与承载槽底部连接，所述转台机构轴线与承载托盘上端面垂直分布，并通过三维位移台与承载托盘上端面滑动连接，所述三维位移台与承载托盘上端面连接并同轴分布，所述主电磁铁、辅助电磁铁、增压泵、三维位移台、转台机构均与驱动电路电气连接，所述驱动电路嵌于承载槽外侧面。

2.根据权利要求1所述的一种工业机械臂用多自由度减震底座，其特征在于：所述的承载托盘侧表面设若干万向滚轮，下端面设压力传感器、倾角传感器、驱动导轨及配重块，其中所述万向滚轮环绕承载托盘轴线均布，万向滚轮轴线与承载托盘轴线垂直并相交，且万向滚轮后端面通过承载弹簧与承载托盘侧表面连接，所述承载弹簧与万向滚珠间同轴分布，所述压力传感器至少三个，环绕承载托盘轴线均布，并嵌于承载托盘下端面与承载承压囊上端面的接触面内，所述倾角传感器嵌于与承载托盘下端面并与承载托盘同轴分布，所述驱动导轨为与承载托盘同轴分布的闭合环状结构，与承载托盘下端面连接，包覆在承载承压囊外并位于承载承压囊与主电磁铁之间位置，所述配重块至少两个，各配重块上端面均与驱动导轨滑动连接。

3.根据权利要求1所述的一种工业机械臂用多自由度减震底座，其特征在于：所述的承载槽下端面及侧表面均设至少两条对称在承载槽轴线两侧的导向滑轨，所述承载槽内表面设包覆在承载槽侧壁内表面及底部上端面的隔磁材料衬层，其中所述导向滑轨中，与承载槽底部连接的导向滑轨间相互平行分布并与承载槽轴线垂直分布，与承载槽侧壁连接的导向滑轨通过转台机构与承载槽侧壁外表面铰接，所述转台机构轴线与承载槽轴线垂直并相交，且交点位于承载槽中点与承载槽上端面之间位置，且承载槽测壁连接的导向滑轨轴线与承载槽轴线呈0°—90°夹角，所述转台机构上均设一个角度传感器，且转台机构及角度传感器间距与驱动电路电气连接。

4.根据权利要求1所述的一种工业机械臂用多自由度减震底座，其特征在于：所述的承载承压囊为与承载槽同轴分布的环状结构，包括金属承载底座、金属承载面板、金属承压环、弹性囊袋，所述金属承载底座、金属承载面板均为环形板状结构，金属承载面板位于金属承载底座正上方并与金属承载底座同轴分布，所述金属承载底座、金属承载面板间通过弹性囊袋连接，所述弹性囊袋为与金属承载底座、金属承载面板同轴分布的空心柱状结构，且弹性囊袋侧壁为风琴罩结构，所述金属承压环至少两个，沿弹性囊袋轴线从上向下均布，所述金属承压环为与弹性囊袋同轴分布的闭合环状结构，包覆在弹性囊袋外并与弹性囊袋外表面连接，所述弹性囊袋侧壁下端面位置设至少一个调压口，所述调压口通过导流管与增压泵连通，所述增压泵与导流管间通过换向阀连通，所述换向阀与靠近弹性囊袋一侧导流管连接位置处设液压传感器，所述液压传感器和换向阀均与驱动电路电气连接。

5.根据权利要求1所述的一种工业机械臂用多自由度减震底座，其特征在于：所述的主电磁铁、辅助电磁铁，位于同一驱动组的主电磁铁、辅助电磁铁间通过连接弹簧相互连接，且所述连接弹簧与主电磁铁、辅助电磁铁间同轴分布。

6.根据权利要求1所述的一种工业机械臂用多自由度减震底座，其特征在于：所述的驱动电路为基于DCP、FPGA及PID芯片中任意一种为基础的电路系统，且驱动电路另设串口通讯端口和电源接线端子。

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