CN218082770U - 一种平动机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人领域，更具体而言，涉及一种平动机械臂，包括构成平行四边形机构的转台、大臂、大臂辅杆、辅助连接件，构成平行四边形机构的小臂、小臂辅杆、安装平台、辅助连接件，所述安装平台用于安装执行器，所述小臂转动连接大臂，小臂的后端转动连接有传动杆件，所述传动杆件转动连接所述转台，安装平台上设置有倾斜调节部和锁止结构，倾斜调节部沿小臂转轴的径向布置，所述锁止结构用于将倾斜调节部锁止于小臂转轴。本实用新型在满足执行器平动的前提下，满足工件不同的夹持、位姿要求，可应用于不同的场合，提高了机械臂的适用性。

Description

一种平动机械臂

技术领域

本实用新型属于机器人领域，更具体而言，涉及一种机械臂。

背景技术

CN201010289350.6公开了一种机器人，利用两组平行四边形结构驱动末端执行器平动，以能够保持末端执行器在竖直方向的固定位姿，执行装货、搬运、码垛等工作。该方案中，末端执行器仅能保持单一方向(如实施方式中的竖直方向)去装夹工件、物料，对于需满足装夹位置不固定，工件需倾斜装夹等不同场合的装夹需求时，则难以满足。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种平动机械臂，能够适应倾斜度不同的装夹需求，具有较强的适用性，其包括：

转台；

大臂、大臂辅杆、辅助连接件，所述大臂的后端转动连接转台，前端转动连接所述辅助连接件，大臂辅杆的后端转动连接转台，前端转动连接所述辅助连接件，大臂、大臂辅杆、辅助连接件与转台构成平行四边形机构；

小臂、小臂辅杆、安装平台，所述安装平台用于安装执行器，所述小臂转动连接大臂，小臂的后端转动连接有传动杆件，所述传动杆件转动连接所述转台，所述小臂辅杆的后端转动连接辅助连接件，所述小臂辅杆的前端通过辅杆转轴转动连接安装平台，小臂的前端通过小臂转轴转动连接安装平台，小臂、小臂辅杆、辅助连接件与安装平台构成平行四边形机构；

安装平台上设置有倾斜调节部和锁止结构，倾斜调节部沿小臂转轴的径向布置，所述锁止结构用于将倾斜调节部锁止于小臂转轴。

进一步优选的，所述倾斜调节部包括弧形孔，所述弧形孔的中心与辅杆转轴的轴线重合，所述小臂转轴穿设于弧形孔，所述弧形孔可在小臂转轴的导向下移动。

进一步优选的，所述锁止结构包括固接小臂转轴的锁定头，所述锁定头抵压在弧形孔外围的安装平台表面。

进一步优选的，所述弧形孔成对的设置在小臂转轴的两端，两处所述锁定头分别处于两弧形孔的背向侧。

进一步优选的，所述辅助连接件成对的设置在大臂的两侧，所述大臂辅杆成对的设置在大臂的两侧，所述小臂辅杆成对的设置在小臂两侧。

进一步优选的，所述大臂辅杆与辅助连接件之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接大臂辅杆、辅助连接件其中一个的表面；和/或

所述小臂辅杆与辅助连接件之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接小臂辅杆、辅助连接件其中一个的表面；和/或

所述小臂辅杆与安装平台之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接小臂辅杆、安装平台其中一个的表面；和/或

所述大臂辅杆与转台之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接大臂辅杆、转台其中一个的表面。

进一步优选的，所述转台上设置有大臂电机和小臂电机，大臂电机与小臂电机相对于转台的转动轴线对称分布。

进一步优选的，所述大臂电机的输出端连接有大臂传动组件，所述大臂传动组件的输出端连接大臂的后端，所述大臂传动组件设置于两大臂辅杆之间。

进一步优选的，所述小臂电机的输出端连接有小臂传动组件，所述小臂传动组件的输出端连接传动杆件，所述小臂传动组件以及传动杆件均设置于两大臂辅杆之间。

进一步优选的，还包括底座，所述底座上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端接有转台传动件，所述转台传动件的输出端连接所述转台，所述驱动电机与小臂位于底座的相对侧。

本实用新型上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果之一：本实用新型在满足执行器平动的前提下，满足工件不同的夹持、位姿要求，可应用于不同的场合，提高了机械臂的适用性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1是平动机械臂的结构示意图；

图2是图1的原理图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施方式，实施方式的示例在附图中示出，其中相同或类似的标号自始至终表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，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。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

此外，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”以及“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接或活动连接，也可以是可拆卸连接或不可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信；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、间接连通或两个元件的相互作用关系。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同方案。

本实施方式中的平动机械臂，如图1和图2所示，包括转台17、安装平台100、通过转台17而构成的第一平行四边形机构以及通过安装平台100构成的第二平行四边形机构，该机械臂用于驱动执行器9在预设的路径进行物料的夹持、搬运。执行器9可以为夹具，搭载在安装平台100上。

其中转台17绕竖直轴线可转动的设置在底座的上方，底座上装配驱动电机19，驱动电机19用于驱动转台17的转动。第一平行四边形机构由大臂6、大臂辅杆12、辅助连接件11和转台17构成。其中大臂6的后端转动连接转台17，前端转动连接辅助连接件11，大臂辅杆12的后端转动连接转台17，前端转动连接辅助连接件11。第二平行四边形机构由小臂20、小臂辅杆10、安装平台100和辅助连接件11构成，安装平台100用于安装执行器9，小臂20转动连接大臂6，并且小臂20与大臂6之间的转轴设置在辅助连接件11上。小臂20的后端转动连接有传动杆件，并且该转动端与大臂6错开，传动杆件转动连接转台17，小臂辅杆10的后端转动连接辅助连接件11。小臂辅杆10的前端以及小臂20的前端均转动连接安装平台100且错开。上述大臂6、小臂20、小臂辅杆10、大臂辅杆12的各转轴的轴线均为水平方向。

该实施方式中，辅助连接件11为三角板，该三角板的三个角部设置上述的各转轴或者转动部位。在转台17上设置有大臂电机16和小臂电机4，大臂电机16用于驱动大臂6的后端相对转台17转动而发生摆动，小臂电机4用于驱动传动杆件相对转台17转动，以带动小臂20摆动。因为形成了第一平行四边形机构和第二平行四边形机构，且两个平行四边形机构共用辅助连接件11，当使用大臂电机16和小臂电机4分别驱动大臂6、小臂20运动时，安装平台100均能保持平动，并且保持执行器9(夹具)在竖直方向的位姿，以保持所夹持物料、工件的位姿。

一些物料、工件在进行夹持、搬运时需要保持特定的位姿，比如待夹持工件需要倾斜搬运，或者虽然需要保持水平搬运，但待夹持的位置倾斜设置，此时以上的两组平行四边形机构构成的机械臂无法很好的满足类似的需求，适用性欠佳。

本实施方式中，对安装平台100设计了位姿调整结构，主要用于调整安装平台100水平的倾斜度，满足工件不同位姿的夹持需求。具体的，该安装平台100包括支架7，支架7形成执行器9(夹具)的装载空间。小臂辅杆10通过辅杆转轴21转动连接支架7，小臂20的前端转动连接有小臂转轴22，辅杆转轴21和小臂转轴22均设置在支架7上。位姿调整结构包括锁止结构和设置在支架7上的倾斜调节部。倾斜调节部沿垂直于小臂转轴22轴线的方向(小臂转轴22的某一径向的延伸方向)依次布置，锁止结构用于将倾斜调节部锁止于小臂转轴22。如此，小臂转轴22与辅杆转轴21的相对位置和相对距离均不变，而通过不同的倾斜调节部相对小臂转轴22的径向位置调整，之后利用锁止结构锁止，来达到调整支架7竖向倾斜度的效果，支架7竖向倾斜度调整后(如图2中虚线框所示)，安装平台100、执行器9对应的位姿也得到调整，即能满足工件不同的夹持、位姿要求，使得本机械臂可应用于不同的场合，提高了机械臂的适用性。

倾斜调节部可以是间错布置的。在一些实施方式中，倾斜调节部间错开设在支架7上的多个调整孔，用户手动调整支架7的竖向位置，将不同调整孔与小臂转轴22穿入装配，之后利用锁止结构锁定，即能分别形成安装平台100和执行器9若干个固定倾斜角的竖向位姿调整。

在一些优选的实施方式中，各倾斜调节部为连续布置，以此能获得执行器9连续的竖向倾斜位姿调整，满足更多的工件夹持、搬运的位姿要求，进一步增加机械臂的适用场景，提高机械臂的适用性。具体的，安装平台100设置有两处支架7，两处支架7分别位于小臂20的两侧，每个支架7的对称位置开设有弧形孔23，该弧形孔23的中心与辅杆转轴21的轴线重合。小臂转轴22穿设在两处弧形孔23处，由两处弧形孔23的孔壁进行导向与限位。弧形孔23中的宽度处处相等，并略大于小臂转轴22的直径，方便其相对小臂转轴22的移动。实施方式中，沿着弧形孔23的延伸方向每一处均构成倾斜调节部，即整个弧形孔23可以看作是由多处连续布置的倾斜调节部构成，以此构成的安装平台100能够绕着辅杆转轴21的轴线以及弧形孔23构成的约束中连续转动，并且该转动过程中小臂转轴22为固定，连续转动的过程即转化为执行器9在竖直方向上的不同倾斜度的位姿调整过程。支架7的弧形孔23的任一位置均可采用锁止结构锁止于小臂转轴22。

在其他实施方式中，支架可以仅设置在其中一侧，此时支架和弧形孔均需要具有一定的厚度，以保证锁止后支架与小臂转轴的稳定性。

在一些优选的实施方式中，锁止结构包括固接小臂转轴22的锁定头，锁定头抵压在弧形孔23外围的支架7表面上，锁定头与支架7表面的静摩擦限制了小臂转轴22相对弧形孔23的位移。锁止结构直接固接小臂转轴22，提高了小臂转轴22定位的可靠性和稳定性。进一步，小臂转轴22为螺杆轴，锁定头为螺纹连接在螺杆轴上的螺母，该螺母拧入螺杆轴处并抵压支架7的表面。螺杆轴可以是两端均设置螺纹，并采用两处的螺母分别抵压支架7两侧的表面；或者螺杆轴为螺栓，锁定头包括螺栓的螺栓头和螺母，螺栓头抵压支架7一侧表面，螺母抵压支架7另一侧表面。

如上述采用两处支架7、两个弧形孔23的方案来说，两处所述锁定头分别处于两弧形孔23的背向侧。在一种方案中，小臂转轴22为螺杆轴，锁定头为螺纹连接在螺杆轴上的螺母，该螺母拧入螺杆轴处并抵压支架7的表面，螺杆轴两端均设置螺纹，并采用两处的螺母分别抵压两侧支架7背向侧的表面；或者螺杆轴为螺栓，锁定头包括螺栓的螺栓头和螺母，螺栓头抵压其中一个支架7一侧表面，螺母抵压另一支架7背向前一支架7的表面。容易想到的，采用螺栓的方案对于锁止结构的锁定来说，其操作更加方便。

上述由于设置了两处的支架7和两处的弧形孔23，小臂转轴22与安装平台100形成了较为稳定的导向和锁止，提高了机械臂的稳定性。

在一些优选的实施方式中，在水平方向上看，弧形孔23为阶梯孔，阶梯孔的阶梯槽表面为支架7表面向内凹陷而成，上述的螺母、螺栓头的至少一个容纳在阶梯槽处，利用阶梯槽约束它们在弧形孔23上的径向位移。

在一些优选的实施方式中，大臂辅杆12包括第一大臂辅杆和第二大臂辅杆，第一大臂辅杆和第二大臂辅杆分别设置在大臂6的两侧，第一大臂辅杆和第二大臂辅杆的后端均转动连接转台17。辅助连接件11包括第一辅助连接件和第二辅助连接件，第一辅助连接件和第二辅助连接件设置在大臂6的两侧，并且第一辅助连接件转动连接第一大臂辅杆，第二辅助连接件转动连接第二大臂辅杆。小臂20、大臂6的铰接处位于第一辅助连接件、第二辅助连接件的其中一个之上。小臂辅杆10包括第一小臂辅杆和第二小臂辅杆，第一小臂辅杆和第二小臂辅杆分别设置在大小的两侧，第一小臂辅杆的后端转动连接第一辅助连接件，前端转动连接安装平台100，第二小臂辅杆的后端转动连接第二辅助连接件，前端转动连接安装平台100。

现有技术中，如CN201010289350.6所示，辅杆一般为设计在小臂、大臂的单侧连杆结构，在重负荷之下，其刚性不足，并且搭载工件之后的偏心作用也会导致机械臂稳定性不足，转动处的轴承受力不均衡而易损坏。本实施方式中，小臂辅杆10、大臂辅杆12均成对的设置在小臂20两侧和大臂6两侧，同时起到辅助承载和辅助传动的作用，能够大大提高刚性、稳定性，减少各转动处轴承受力不均衡所受的损害，延长轴承寿命，节约成本，还减小了设备因需要维修带来的时效损失。

在一些优选的实施方式中，大臂辅杆12与辅助连接件11之间设有用于实现转动连接的轴承，该轴承为法兰轴承，尤其是法兰深沟球轴承。法兰轴承的法兰部分抵接大臂辅杆12、辅助连接件11其中一个的表面，以形成轴承的轴向定位。实施方式直接采用了法兰轴承，减少了轴承端盖这一常用的零件，进而节约了成本，还能减少装卸的工序，增加机械臂组装、拆卸的效率。

实施方式还可以采用以下方案的一种或者多种，以达到上述法兰轴承所说明的技术效果：

小臂辅杆10与辅助连接件11之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接小臂辅杆10、辅助连接件11其中一个的表面；

小臂辅杆10与支架7之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接小臂辅杆10、支架7其中一个的表面；

大臂辅杆12与转台17之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接大臂辅杆12、转台17其中一个的表面；以及

大臂6与小臂20之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接大臂6、小臂20其中一个的表面。

在一些优选的实施方式中，转台17上的大臂电机16与小臂电机4相对于转台17的竖直转动轴线对称分布。如此，大臂电机16与小臂电机4的重量分布有利于机械臂的稳定。

在一些优选的实施方式中，大臂电机16的输出端连接有大臂传动组件15，大臂传动组件15的输出端连接大臂6的后端。大臂传动组件15可以为同步带传动组件，包括传动带和传动齿轮，能够提高传动的精度和稳定性。上述大臂传动组件15设置于两大臂辅杆12之间，其在机械臂中的重量分布一方面有利于机械臂的稳定，另一方面，减少大臂辅杆12、大臂6各转动处轴承受力不均衡所受的损害，延长轴承寿命，节约成本。

在一些优选的实施方式中，小臂电机4的输出端连接有小臂传动组件5，小臂传动组件5的输出端连接传动杆件。小臂传动组件5可以为同步带传动组件，包括传动带和传动齿轮，能够提高传动的精度和稳定性。传动杆件包括摆臂14和传动杆13，摆臂14连接小臂传动组件5和传动杆13，传动杆13转动连接小臂20。其中，小臂传动组件5以及传动杆件均设置于两大臂辅杆12之间，亦位于两小臂辅杆10之间，如此其在机械臂中的重量分布一方面有利于机械臂的稳定，另一方面，减少小臂辅杆10、小臂20各转动处轴承受力不均衡所受的损害，延长对应位置轴承寿命，节约成本。

在一些优选的实施方式中，底座包括底板1、顶板3和若干块侧板2，各侧板分别连接底板和顶板并围合成框架状，提高底座的结构强度。驱动电机19搭载于框架的外侧。驱动电机19的输出端接有转台传动件18，转台传动件18的输出端连接转台17。转台传动件可以为同步带传动组件，包括传动带和传动齿轮，能够提高传动的精度和稳定性。其中，驱动电机19与小臂20位于底座的相对侧，驱动电机19可以看作是底座的配重，在一定程度上平衡底座的重量，保持机械臂的稳定。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施方式，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种平动机械臂，其特征在于，包括：

转台；

大臂、大臂辅杆、辅助连接件，所述大臂的后端转动连接转台，前端转动连接所述辅助连接件，大臂辅杆的后端转动连接转台，前端转动连接所述辅助连接件，大臂、大臂辅杆、辅助连接件与转台构成平行四边形机构；

小臂、小臂辅杆、安装平台，所述安装平台用于安装执行器，所述小臂转动连接大臂，小臂的后端转动连接有传动杆件，所述传动杆件转动连接所述转台，所述小臂辅杆的后端转动连接辅助连接件，所述小臂辅杆的前端通过辅杆转轴转动连接安装平台，小臂的前端通过小臂转轴转动连接安装平台，小臂、小臂辅杆、辅助连接件与安装平台构成平行四边形机构；

安装平台上设置有倾斜调节部和锁止结构，倾斜调节部沿小臂转轴的径向布置，所述锁止结构用于将倾斜调节部锁止于小臂转轴。

2.根据权利要求1所述的平动机械臂，其特征在于：所述倾斜调节部包括弧形孔，所述弧形孔的中心与辅杆转轴的轴线重合，所述小臂转轴穿设于弧形孔，所述弧形孔可在小臂转轴的导向下移动。

3.根据权利要求2所述的平动机械臂，其特征在于：所述锁止结构包括固接小臂转轴的锁定头，所述锁定头抵压在弧形孔外围的安装平台表面。

4.根据权利要求3所述的平动机械臂，其特征在于：所述弧形孔成对的设置在小臂转轴的两端，两处所述锁定头分别处于两弧形孔的背向侧。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的平动机械臂，其特征在于：所述辅助连接件成对的设置在大臂的两侧，所述大臂辅杆成对的设置在大臂的两侧，所述小臂辅杆成对的设置在小臂两侧。

6.根据权利要求5所述的平动机械臂，其特征在于：所述大臂辅杆与辅助连接件之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接大臂辅杆、辅助连接件其中一个的表面；和/或

所述小臂辅杆与辅助连接件之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接小臂辅杆、辅助连接件其中一个的表面；和/或

所述小臂辅杆与安装平台之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接小臂辅杆、安装平台其中一个的表面；和/或

所述大臂辅杆与转台之间设有用于实现转动连接的法兰轴承，该法兰轴承的法兰部分抵接大臂辅杆、转台其中一个的表面。

7.根据权利要求5所述的平动机械臂，其特征在于：所述转台上设置有大臂电机和小臂电机，大臂电机与小臂电机相对于转台的转动轴线对称分布。

8.根据权利要求7所述的平动机械臂，其特征在于：所述大臂电机的输出端连接有大臂传动组件，所述大臂传动组件的输出端连接大臂的后端，所述大臂传动组件设置于两大臂辅杆之间。

9.根据权利要求7所述的平动机械臂，其特征在于：所述小臂电机的输出端连接有小臂传动组件，所述小臂传动组件的输出端连接传动杆件，所述小臂传动组件以及传动杆件均设置于两大臂辅杆之间。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的平动机械臂，其特征在于：所述机械臂还包括底座，所述底座上设置有驱动电机，所述驱动电机的输出端接有转台传动件，所述转台传动件的输出端连接所述转台，所述驱动电机与小臂位于底座的相对侧。

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