CN218747710U - 一种多维机械臂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于外骨骼技术领域，具体为一种多维机械臂装置，第一方位杆件通过铰接轴套铰接安装在固定架上，第一偏转机构能够使第一方位杆件绕铰接轴套的轴线偏转；第二方位杆件为水平设置的电动伸缩杆，并通过滑动连接套组件垂直连接第一方位杆件的前半段，且滑动连接套组件能够顺着第一方位杆件的轴向方向移动；在第二方位杆件的伸缩杆的端部安装吊臂安装组件，并在吊臂安装组件上安装垂直于第二方位杆件的吊臂。该装置中，通过第一方位杆件和第二方位杆件的运动叠加，能够实现吊臂在一定空间范围内自由移动，该多维机械臂装置结构简单，造价低，且占位空间小，在吊臂上安装机械手后，该多维机械臂装置可以控制机械手满足多种抓取需求。

Description

一种多维机械臂装置

技术领域

本实用新型属于外骨骼技术领域，具体为一种多维机械臂装置。

背景技术

现有多维机械臂价格昂贵，对于外骨骼技术领域，使用多自由度机械臂会极大地提高产品成本，这会导致外骨骼产品不能被用户接受。例如，企业要开发一款辅助婴儿爬行训练的新产品，由于需要协调控制婴儿双手和双脚以模拟爬行动作，因此需要四个多维度机械臂，根据现有多维机械臂的价格，整个产品的生产成本要超过十万元，然而，婴儿在爬行训练过程中有不需要机械臂做十分复杂的动作，因此，现有多维机械臂在价格上和功能上都不太适合类似于辅助婴儿爬行训练系统这种产品。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种结构简单，成本低，且能够自由控制机械手的多维机械臂装置。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种多维机械臂装置，包括第一方位杆件、第二方位杆件和固定架，所述第一方位杆件的中部设置铰接轴套，并通过铰接轴套铰接安装在固定架上，该多维机械臂装置还包括第一偏转机构，该第一偏转机构能够使第一方位杆件在竖直平面内绕铰接轴套的轴线偏转；所述第二方位杆件为水平设置的电动伸缩杆，并通过滑动连接套组件垂直连接第一方位杆件的前半段，且滑动连接套组件能够顺着第一方位杆件的轴向方向移动；在第二方位杆件的伸缩杆的端部安装吊臂安装组件，并在吊臂安装组件上安装垂直于第二方位杆件的吊臂，该吊臂的下端用于安装机械手。

在上述技术方案中，铰接设置的第一方位杆件在第一偏转调节机构的控制下能够在竖直平面内上下摆动，此时其会带动第二方位杆件上下移动，即最终实现吊臂在第一方向的移动，由于第二方位杆件在滑动连接套组件的带动下还能沿着第一方位杆件的轴向移动，因此吊臂能够在第二方位移动，另外，所用第二方位杆件为电动伸缩杆件，在伸缩轴的作用下，吊臂可以实现在第三方位的移动，且通过第一方位杆件和第二方位杆件的运动叠加，能够实现吊臂在一定空间范围内自由移动，该多维机械臂装置结构简单，造价低，且占位空间小，在吊臂上安装机械手后，该多维机械臂装置可以控制机械手满足多种抓取需求。

优选地，所述第一偏转机构包括弧形偏转齿条，该偏转齿条固定连接第一方位杆件，并位于第一方位杆件的后方，且其弧心位于铰接轴套的轴线上；第一偏转机构还包括安装在固定架上的第一驱动电机组件，该第一驱动电机组件的转轴上安装与偏转齿条啮合的啮合齿轮。通过设置弧形偏转齿条，第一驱动电机组件可以在远离铰接轴套的位置驱动第一方位杆件，这可以形成省力杠杆结构，有利于精准控制第一方位杆件的偏转角度。

优选地，所述第一方位杆件为中空管状体，在其管壁上沿长度方向贯穿设置滑行通孔；所述滑动连接套组件包括通过轴承安装在第一方位杆件内的内螺杆，以及设置在第一方位杆件的端部并驱动内螺杆的第二驱动电机；滑动连接套组件还包括安装在内螺杆上的螺纹套，以及套装在第一方位杆件外周的滑套，且螺纹套与滑套之间由穿过滑行通孔的滑块固定连接。当第二驱动电机转动时，在滑块和内螺杆的作用下，螺纹套顺着内螺杆平移，此时滑动连接套组件顺着第一方位杆件平移，从而带动第二方位杆件平稳移动。

优选地，所述吊臂安装组件活动套装在伸缩杆上，使得吊臂能够围绕伸缩杆自由摆动，在机械手抓握物体前，无论第二方位杆件移动至哪个位置，吊臂都能最终保持竖直状态，而在完全将物体抓起后，吊臂最终也能保持竖直状态，这有利于保证被抓取物体的方位不会发生变化。。

优选地，该多维机械臂装置还包括制动结构，该制动结构包括设置在第二方位杆件上的磁性金属盘，该磁性金属盘只能沿着第二方位杆件的轴线方向平移，还包括固定设置在吊臂安装组件侧面的环形电磁铁，该环形电磁铁正对磁性金属盘，且在环形电磁铁和磁性金属盘正对的侧面上设置啮合齿，环形电磁铁通电后磁性金属盘被吸附且两者侧面的啮合齿啮合；在环形电磁铁和磁性金属盘之间还是设置复位弹簧，当环形电磁铁断电后磁性金属盘移动至脱离环形电磁铁。通过设置制动结构，实现对吊臂安装组件的自由度的控制，从而满足不同的使用需求。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型提供的多维机械臂装置的一个实施例结构示意图；

图2为图1所示多维机械臂装置中第一方位杆件1的剖切结构示意图；

图3为图1所示多维机械臂装置中吊臂安装组件的结构示意图；

图4为图2所示吊臂安装组件的拆分结构示意图。

图中，第一方位杆件1、第二方位杆件2、滑动连接套组件3、固定架4、铰接轴套5、偏转齿条6、第二驱动电机7、第一驱动电机组件8、啮合齿轮9、伸缩轴10、吊臂安装组件11、机械手12、环形电磁铁13、啮合齿14、磁性金属盘15、垫片16、固定螺栓17、复位弹簧18、滑套31、螺纹套32、滑块33、外杆件101、滑行通孔102、内螺杆103、轴承104。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

图1-3为本实用新型的一个实施例，一种多维机械臂装置，该多维机械臂装置的使用需要一台控制器，由于控制器控多个电机的运转属于成熟的技术，因此本实施例仅详细介绍多维机械臂装置的运动原理，对控制部分不做过多说明。具体地，该多维机械臂装置包括第一方位杆件1、第二方位杆件2和U型固定架4，所述第一方位杆件1的中部设置铰接轴套5，并通过铰接轴套5铰接安装在固定架4的前部。该多维机械臂装置还包括第一偏转机构，具体地，如图1所示，第一偏转机构包括弧形偏转齿条6，该偏转齿条6固定设置在第一方位杆件1的后部，且其弧心位于铰接轴套5的轴线上；第一偏转机构还包括安装在固定架4后部上的第一驱动电机组件8，该第一驱动电机组件8的转轴上安装与偏转齿条6啮合的啮合齿轮9。该第一偏转机构能够使第一方位杆件1在竖直平面(YZ平面)内绕铰接轴套5的轴线偏转。

上述第二方位杆件2为水平设置的电动伸缩杆，并通过滑动连接套组件3垂直连接第一方位杆件1的前半段，具体地，如图2所示，第一方位杆件1为中空管状体，在其管壁上沿长度方向贯穿设置滑行通孔102，而滑动连接套组件3包括通过轴承安装在第一方位杆件1内的内螺杆103，以及设置在第一方位杆件1的端部并驱动内螺杆103的第二驱动电机7；滑动连接套组件3还包括安装在内螺杆103上的螺纹套32，以及套装在第一方位杆件1外周的滑套31，且螺纹套32与滑套31之间由穿过滑行通孔102的滑块33固定连接。当第二驱动电机7转动时，在滑块33和内螺杆103的作用下，螺纹套32顺着内螺杆103平移，此时滑动连接套组件3顺着第一方位杆件1平移，从而带动第二方位杆件2平稳移动，即沿着X轴方形移动。另外，在第二方位杆件2的伸缩杆的端部安装吊臂安装组件11，并在吊臂安装组件11上安装垂直于第二方位杆件2的吊臂，该吊臂的下端用于安装机械手。根据以上结构，通过合理控制当第一方位杆件1和第二方位杆件2的移动，可以使吊臂(或机械手)在一定空间范围内自由移动，从而实现对机械手的多方位控制。

本实施例中，吊臂安装组件11活动套装在伸缩杆上，使得吊臂能够围绕伸缩杆自由摆动，在机械手抓握物体前，无论第二方位杆件2移动至哪个位置，吊臂都能最终保持竖直状态，而在完全将物体抓起后，吊臂最终也能保持竖直状态，这有利于保证被抓取物体的方位不会发生变化。

另外，吊臂安装组件11也可以被制动，如图3和图4所示，伸缩轴的前端为多棱柱结构，且在上面滑动套装磁性金属盘15，且由伸缩轴端部的固定螺栓17和垫片16限制其移动范围；在吊臂安装组件11的侧面设置环形电磁铁13，且在环形电磁铁13与磁性金属盘15正对的一面各自设置啮合齿14，当环形电磁铁13通电后，磁性金属盘15贴合环形电磁铁13，实现对吊臂安装组件11的制动，当环形电磁铁1断电后，磁性金属盘15在复位弹簧18的作用下脱离环形电磁铁13。该多维机械臂装置结构简单，造价低，且占位空间小，在吊臂上安装机械手后，该多维机械臂装置可以控制机械手满足多种抓取需求。

如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。

上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述实用新型构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围，则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种多维机械臂装置，包括第一方位杆件、第二方位杆件和固定架，其特征在于：所述第一方位杆件的中部设置铰接轴套，并通过铰接轴套铰接安装在固定架上，该多维机械臂装置还包括第一偏转机构，该第一偏转机构能够使第一方位杆件在竖直平面内绕铰接轴套的轴线偏转；所述第二方位杆件为水平设置的电动伸缩杆，并通过滑动连接套组件垂直连接第一方位杆件前半段，且滑动连接套组件能够顺着第一方位杆件的轴向方向移动；在第二方位杆件的伸缩杆的端部安装吊臂安装组件，并在吊臂安装组件上安装垂直于第二方位杆件的吊臂，该吊臂的下端用于安装机械手。

2.如权利要求1所述的一种多维机械臂装置，其特征在于：所述第一偏转机构包括弧形偏转齿条，该偏转齿条固定连接第一方位杆件，并位于第一方位杆件的后方，且其弧心位于铰接轴套的轴线上；第一偏转机构还包括安装在固定架上的第一驱动电机组件，该第一驱动电机组件的转轴上安装与偏转齿条啮合的啮合齿轮。

3.如权利要求1所述的一种多维机械臂装置，其特征在于：所述第一方位杆件为中空管状体，在其管壁上沿长度方向贯穿设置滑行通孔；所述滑动连接套组件包括通过轴承安装在第一方位杆件内的内螺杆，以及设置在第一方位杆件的端部并驱动内螺杆的第二驱动电机；滑动连接套组件还包括安装在内螺杆上的螺纹套，以及活动套装在第一方位杆件外周的滑套，且螺纹套与滑套之间由穿过滑行通孔的滑块固定连接。

4.如权利要求1所述的一种多维机械臂装置，其特征在于：所述吊臂安装组件活动套装在伸缩杆上，使得吊臂能够围绕伸缩杆自由摆动。

5.如权利要求4所述的一种多维机械臂装置，其特征在于：该多维机械臂装置还包括制动结构，该制动结构包括设置在第二方位杆件上的磁性金属盘，该磁性金属盘只能沿着第二方位杆件的轴线方向平移，还包括固定设置在吊臂安装组件侧面的环形电磁铁，该环形电磁铁正对磁性金属盘，且在环形电磁铁和磁性金属盘正对的侧面上设置啮合齿，环形电磁铁通电后磁性金属盘被吸附且两者侧面的啮合齿啮合；在环形电磁铁和磁性金属盘之间还是设置复位弹簧，当环形电磁铁断电后磁性金属盘移动至脱离环形电磁铁。

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