CN216913834U - 适于狭窄空间操作的模块化机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂，包括底座模块、大臂模块、小臂模块、中间关节模块、腕部关节模块和末端法兰模块，其中，底座模块、大臂模块和小臂模块通过中间关节模块连接；腕部关节模块为双轴一体化关节，并设置在小臂模块的末端，小臂模块为扁平结构，末端法兰模块设置在腕部关节模块的末端。臂模块的扁平结构及腕部关节模块为双轴一体化关节，能有效减少机械臂末端的整体体积，降低干涉的可能，有利于狭窄空间的操作使用。

Description

适于狭窄空间操作的模块化机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂技术领域，特别涉及一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂。

背景技术

机械臂的模块化设计，可根据实际工况的需求，进行不同模块的组合，灵活性较好。而且，有机械臂腕部连接部分多为双支撑设计，且运动的灵活性较差，对需要探入狭窄空间作业的工况会有较大的局限，影响机械臂的可达性。

因此，如何提高机械臂的可达性，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂，以提高机械臂的可达性。

为实现上述目的，本实用新型公开以下技术方案：

本实用新型提供了一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂，包括底座模块、大臂模块、小臂模块、中间关节模块、腕部关节模块和末端法兰模块，其中，底座模块、大臂模块、小臂模块和腕部关节模块通过中间关节模块连接；腕部关节模块为双轴一体化关节，并设置在小臂模块的末端，小臂模块为扁平结构，末端法兰模块设置在腕部关节模块的末端。

在一些可能的实施方式中，腕部关节模块包括第一壳体、第二壳体和执行机构，其中，第一壳体与第二壳体二者交叉设置且为一体式结构，第一壳体中和/或第二壳体中布置执行机构，以驱动第一壳体和/或第二壳体转动。

在一些可能的实施方式中，执行机构包括驱动板、编码器、刹车器、电机和减速器，其中，电机的动力输出端与减速器直接连接，减速器的动力输出端与驱动板连接，编码器和刹车器设置于电机的尾部。

在一些可能的实施方式中，第一壳体沿第一方向延伸，第二壳体沿第二方向延伸，第一方向和第二方向垂直。

在一些可能的实施方式中，第一壳体包括前端盖、中间壳体和后端盖，其中，中间壳体靠近前端盖的部位设置第一凹槽，靠近后端盖的部分设置有第二凹槽，中部设置有安装孔，电机安装于安装孔中，减速器设置在第一凹槽中，编码器和驱动板设置在第二凹槽中；前端盖通过螺栓安装在第一凹槽的尾部，后端盖通过螺栓安装在第二凹槽的头部。

在一些可能的实施方式中，前端盖与减速器之间，前端盖与中间壳体之间，以及中间壳体与后端盖之间设置有密封圈。

在一些可能的实施方式中，密封圈为O型密封圈。

在一些可能的实施方式中，中间壳体靠近后端盖的部位设置有弧形凸起，以与后端盖的凹槽相配合。

在一些可能的实施方式中，小臂模块包括第一安装座、第二安装座和连接臂，其中，连接臂连接第一安装座和第二安装座，且连接臂为扁平结构；第一安装座的安装面用于与中间关节模块连接；第二安装座的安装面用于与腕部关节模块，第一安装座的安装面与第二安装座的安装面垂直。

在一些可能的实施方式中，模块化机械臂为六轴机械臂，中间关节模块包括第一中间关节模块、第二中间关节模块、第三中间关节模块和第四中间关节模块，其中，第一中间关节模块连接第二中间关节模块与底座模块，第二中间关节模块连接第一中间关节模块和大臂模块，第三中间关节模块连接第四中间关节模块和大臂模块，第四中间关节模块连接第三中间关节模块和小臂模块。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例所提供的一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂的结构示意图；

图2为本实用新型实施例所提供的腕部关节模块的立体图；

图3为本实用新型实施例所提供的腕部关节模块的剖视图；

图4为本实用新型实施例所提供的中间壳体的立体图；

图5为本实用新型实施例所提供的腕部关节模块与小臂模块的立体图；

图6为本实用新型实施例所提供的腕部关节模块与小臂模块的立体图。

其中：1为底座模块、2为大臂模块、3为小臂模块、4为中间关节模块、5为腕部关节模块、4a为第一中间关节模块、4b为第二间关节模块、4c为第三中间关节模块、4d为第四中间关节模块、6为末端法兰模块；31为第一安装座、32为连接臂、33为第二安装座、51为第一壳体、52为第二壳体、53为执行机构、511为后端盖、512为前端盖、513为中间壳体、531为电机、532为减速器、533为刹车器、534为编码器。

具体实施方式

有鉴于此，本实用新型的核心是提供一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂，以提高机械臂的可达性。

为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

请参考图1至图6，本实用新型提供了一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂，包括底座模块1、大臂模块2、小臂模块3、中间关节模块4、腕部关节模块5和末端法兰模块6，其中，底座模块1、大臂模块2和小臂模块3通过中间关节模块4连接；腕部关节模块5为双轴一体化关节，并设置在小臂模块3的末端，小臂模块3为扁平结构，末端法兰模块6设置在腕部关节模块5的末端。

小臂模块的扁平结构及腕部关节模块5为双轴一体化关节，能有效减少机械臂末端的整体体积，降低干涉的可能，有利于狭窄空间的操作使用。

腕部关节模块5为双轴一体化关节，本实用新型一些实施例中，该腕部关节模块5可包括第一壳体51、第二壳体52和执行机构53，其中，第一壳体51与第二壳体52二者交叉设置且为一体式结构，第一壳体51中和/或第二壳体52中布置执行机构53，以驱动第一壳体51和/或第二壳体52转动。

需要说明的是，执行机构53可以单独设置在第一壳体51中、设置在第二壳体52中，或者在第一壳体51和第二壳体52均设置有执行机构53。通过执行机构53使得双轴一体化关节能够相对于两个方向转动。

执行机构53的作用是驱动转动，在本实用新型一些实施例中，该执行机构53包括驱动板、编码器534、刹车器533、电机531和减速器532，其中，电机531的动力输出端与减速器532直接连接，驱动板、编码器534和刹车器533设置于电机531的尾部。由电机531输出的动力经减速器532的减速输出，编码器534用于检测减速器532减速后的转速，刹车器533的作用下停止转动。其中，驱动板、编码器534、刹车器533、电机531和减速器532的排布方式有多种，在本实用新型一个示例中，减速器532位于驱动板和电机531之间。在本实用新型一个示例中，电机531位于减速器532和驱动板之间。在本实用新型一个示例中，减速器532和刹车器533分别位于电机531的两端。

上述第一壳体51和第二壳体52交叉设置，第一壳体51沿第一方向延伸，第二壳体52沿第二方向延伸，其中，第一方向和第二方向之间存在预设夹角，该夹角范围0-180°。较优的，第一方向和第二方向垂直。

第一壳体51和第二壳体52结构相同，本实用新型以第一壳体51为例进行了介绍，该第一壳体51包括前端盖512、中间壳体513和后端盖511，其中，中间壳体513靠近前端盖512的部位设置第一凹槽，靠近后端盖511的部分设置有第二凹槽，中部设置有安装孔，电机531安装于安装孔中，减速器532设置在第一凹槽中，编码器534和驱动板设置在第二凹槽中；前端盖512通过螺栓安装在第一凹槽的尾部，后端盖511通过螺栓安装在第二凹槽的头部。

为了提高第一壳体51的密封性能，减少噪音，前端盖512与减速器532之间，端盖512与中间壳体513之间，以及中间壳体513与后端盖511之间设置有密封圈。较优的，该密封圈为O型密封圈。

为了适应中间壳体513与后端盖511的连接，中间壳体513靠近后端盖511的部位设置有弧形凸起，以与后端盖511的凹槽相配合。

小臂模块3为扁平结构，具体的，小臂模块3包括第一安装座31、第二安装座33和连接臂32，其中，连接臂32连接第一安装座31和第二安装座33，且连接臂32为扁平结构；第一安装座31的安装面用于与中间关节模块4连接；第二安装座33的安装面用于与腕部关节模块5，第一安装座31的安装面与第二安装座33的安装面垂直。由于连接臂32为扁平结构，因此，能够减小小臂模块3的占用体积。

本实用新型的模块化机械臂为六轴机械臂或者四轴机械臂，当为六轴机械臂时，该中间关节模块4包括第一中间关节模块4a、第二中间关节模块4b、第三中间关节模块4c和第四中间关节模块4d，其中，第一中间关节模块4a连接第二中间关节模块4b与底座模块1，第二中间关节模块4b连接第一中间关节模块4a和大臂模块2，第三中间关节模块4c连接第四中间关节模块4d和大臂模块2，第四中间关节模块4d连接第三中间关节模块4c和小臂模块3。

需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关实用新型本实用新型相关的部分。在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

应当理解，本实用新型中使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模块”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换该词语。

如本实用新型和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

其中，在本实用新型实施例的描述中，除非另有说明，“/”表示或的意思，例如，A/B可以表示A或B；本文中的“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，在本实用新型实施例的描述中，“多个”是指两个或多于两个。

以下，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。

本实用新型中使用了流程图用来说明根据本实用新型的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或+使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，包括底座模块、大臂模块、小臂模块、中间关节模块、腕部关节模块和末端法兰模块，其中，所述底座模块、所述大臂模块、所述小臂模块和腕部关节模块通过中间关节模块连接；所述腕部关节模块为双轴一体化关节，并设置在所述小臂模块的末端，所述小臂模块为扁平结构，所述末端法兰模块设置在所述腕部关节模块的末端。

2.如权利要求1所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述腕部关节模块包括第一壳体、第二壳体和执行机构，其中，所述第一壳体与所述第二壳体二者交叉设置且为一体式结构，所述第一壳体中和/或所述第二壳体中布置所述执行机构，以驱动所述第一壳体和/或所述第二壳体转动。

3.如权利要求2所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述执行机构包括驱动板、编码器、刹车器、电机和减速器，其中，所述电机的动力输出端与所述减速器直接连接，所述驱动板、所述编码器和所述刹车器设置于所述电机的尾部。

4.如权利要求2所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述第一壳体沿第一方向延伸，所述第二壳体沿第二方向延伸，所述第一方向和所述第二方向垂直。

5.如权利要求3所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述第一壳体包括前端盖、中间壳体和后端盖，其中，所述中间壳体靠近前端盖的部位设置第一凹槽，靠近后端盖的部分设置有第二凹槽，中部设置有安装孔，所述电机安装于所述安装孔中，所述减速器设置在所述第一凹槽中，所述编码器和所述驱动板设置在所述第二凹槽中；所述前端盖通过螺栓安装在所述第一凹槽的尾部，所述后端盖通过螺栓安装在所述第二凹槽的槽头部。

6.如权利要求5所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述前端盖与所述减速器之间，所述前端盖与所述中间壳体之间，以及所述中间壳体与所述后端盖之间设置有密封圈。

7.如权利要求6所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述密封圈为O型密封圈。

8.如权利要求6所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述中间壳体靠近所述后端盖的部位设置有弧形凸起，以与所述后端盖的凹槽相配合。

9.如权利要求1至8中任一项所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述小臂模块包括第一安装座、第二安装座和连接臂，其中，所述连接臂连接所述第一安装座和所述第二安装座，且所述连接臂为扁平结构；所述第一安装座的安装面用于与所述中间关节模块连接；所述第二安装座的安装面用于与所述腕部关节模块，所述第一安装座的安装面与所述第二安装座的安装面垂直。

10.如权利要求1至8中任一项所述的适于狭窄空间操作的模块化机械臂，其特征在于，所述模块化机械臂为六轴机械臂，所述中间关节模块包括第一中间关节模块、第二中间关节模块、第三中间关节模块和第四中间关节模块，其中，所述第一中间关节模块连接所述第二中间关节模块与所述底座模块，所述第二中间关节模块连接所述第一中间关节模块和所述大臂模块，所述第三中间关节模块连接所述第四中间关节模块和所述大臂模块，所述第四中间关节模块连接所述第三中间关节模块和所述小臂模块。

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