CN219294017U - 机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种机械臂，包括：基座、第一臂、第一线束、第二线束以及第三线束；所述基座包括中空管和设置于所述中空管的传动机构；所述第一臂包括臂本体和设置于所述臂本体端部的第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和所述第二驱动件均与所述传动机构连接，以驱动所述臂本体相对所述基座活动；所述第一线束从所述中空管内穿过，延伸至所述臂本体内部，所述二线束的一端与所述第一线束电性连接，另一端与所述第一驱动件电性连接，所述第三线束的一端与所述第一线束电性连接，另一端与所述第二驱动件电性连接。本实用新型实施例的机械臂，结构简单，通过内部走线实现对两个驱动件的供电，避免了线束凌乱的问题。

Description

机械臂

技术领域

本实用新型涉及机械臂设计技术领域，尤其涉及一种机械臂。

背景技术

机械臂本体的线束设计可依据机械臂类型划分为工业机械臂方向和协作机械臂方向，其中，工业机械臂方向的线束设计由于其内部元器件堆叠较为分散，线束以总分形式连接到机械臂内部各个关节位置处，轻型化工业机械臂(负载10kg级别以下)本体线束从机械臂本体底座的电气安装板装入本体，之后以总分线的形式将动力线与信号线以此从一轴传递到六轴位置处，线缆全部处于机械臂本体内部；重载的工业机械臂(负载10kg级别以上)的本体走线设计与轻型化工业机械臂存在差异，区别是由于结构的不同导致线缆有部分外露在本体之外，外露线缆部分通过管线包以及波纹管等形式包裹保护；协作机器人的本体由模块化的关节模组串联组装而成，应用于轻载，低速的工况中，与工业机械臂区别较大，故其线束相较于工业机械臂更少，屏蔽要求更加严格，通常以散线形式穿过关节模组的中空孔来连接下一关节模组，以串联形式完成整机线束的连接。

相关技术中的机械臂存在以下问题：

1.轻载传统工业机械臂产品的走线设计完全集成于机械臂本体内部，通过增加护线套等方式防止线缆磨损。这种方式在一定程度上延长了线缆使用寿命，但线缆的存在占用了机械臂内部空间体积，使得例如机械臂底座占用的空间更大。

2.轻载协作机械臂产品的走线设计也完全集成于产品内部，所使用的模块化关节结构基于此走线方式必须设计为中空结构，且中空孔径依据线束的使用多寡与线径条件等受到限制；对于模块化关节的装配来说，线束的装配过于复杂，动态线缆的稳定性较难保证。

3、线缆随着机械臂的活动会承担一定的扭拉应力，从而使得线缆长时间使用后容易损坏。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的实施例提出一种机械臂，包括：基座、第一臂、第一线束、第二线束以及第三线束；

所述基座包括中空管和设置于所述中空管的传动机构；

所述第一臂包括臂本体和设置于所述臂本体端部的第一驱动件和第二驱动件，所述第一驱动件和所述第二驱动件均与所述传动机构连接，以驱动所述臂本体相对所述基座活动；

所述第一线束从所述中空管内穿过，延伸至所述臂本体内部，所述二线束的一端与所述第一线束电性连接，另一端与所述第一驱动件电性连接，所述第三线束的一端与所述第一线束电性连接，另一端与所述第二驱动件电性连接。

本实用新型实施例的机械臂，结构简单，通过内部走线实现对两个驱动件(第一驱动件和第二驱动件)的供电，避免了线束凌乱的问题。

可选地，所述传动机构为锥齿轮差分传动机构，所述第一驱动件和所述第二驱动件与所述锥齿轮差分传动机构连接，以驱动所述臂本体相对所述基座做俯仰运动或者翻转运动。

可选地，所述锥齿轮差分传动机构包括横轴、设置于所述横轴两端的第一锥齿轮和第二锥齿轮、以及设置在所述中空管上的第三锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮均与所述第三锥齿轮啮合；

所述第一驱动件与所述第一锥齿轮连接，以驱动所述第一锥齿轮转动，所述第二驱动件与所述第二锥齿轮连接，以驱动所述第二锥齿轮转动。

可选地，所述第一驱动件和所述第二驱动件的驱动轴的中心轴重合，并与所述中空管的中心轴垂直。

可选地，所述中空管的端部设置有外壳，所述外壳上开设有U型槽，所述第一线束从所述中空管伸出后穿过所述U型槽。

可选地，所述臂本体内设置有线束连接器，所述第二线束和所述第三线束通过所述线束连接器与所述第一线束电性连接。

可选地，所述臂本体内还设置有第四线束和与所述第四线束的一端连接的导电滑环；所述第一线束与所述导电滑环电性连接，所述第四线束的另一端与所述线束连接器电性连接。

可选地，所述第二线束和所述第三线束的一部分位于所述臂本体的外部，所述第四线束位于所述臂本体的内部。

可选地，所述第一线束至少包括信号线和驱动电供电线。

可选地，还包括第二臂，所述第二臂与所述第一臂通过第三驱动件连接。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

图1是本实用新型一实施例中机械臂的立体示意图；

图2是本实用新型一实施例中机械臂的主视图；

图3是本实用新型一实施例中机械臂的剖视图。

附图标记：

10-基座；11-中空管；12-传动机构；121-横轴；13-外壳；131-U型槽；

20-第一臂；21-臂本体；22-第一驱动件；23-第二驱动件；24-线束连接器；

30-第一线束；31-信号线；32-驱动电供电线；

40-第二线束；

50-第三线束；

60-第四线束；61-导电滑环；

70-第二臂；

80-第三驱动件。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

参阅图1-图3，本实施方式提供一种机械臂，包括：基座10、第一臂20、第一线束30、第二线束40以及第三线束50；基座10包括中空管11和设置于中空管11的传动机构12；第一臂20包括臂本体21和设置于臂本体21端部的第一驱动件22和第二驱动件23，第一驱动件22和第二驱动件23均与传动机构12连接，以驱动臂本体21相对基座10活动；也就是说：臂本体21和基座10通过第一驱动件22、第二驱动件23和传动机构12连接，并且使臂本体21和基座10能够相对活动，从而实现机械臂的相关功能。

其中，第一线束30从中空管11内穿过，延伸至臂本体21内部，二线束40的一端与第一线束30电性连接，另一端与第一驱动件22电性连接，第三线束50的一端与第一线束30电性连接，另一端与第二驱动件23电性连接。由于第一线束30从中空管11内穿过，因此，属于内部走线，能够避免外部走线凌乱的问题，而且第一线束30作为第二线束40和第三线束50的公共线，能够减少线束的总长度。

在一些实施例中，传动机构12为锥齿轮差分传动机构，第一驱动件22和第二驱动件23与锥齿轮差分传动机构连接，以驱动臂本体21相对基座10做俯仰运动或者翻转运动。也就是说，机械臂在该位置至少有两种活动方式，由于第一线束30位于中空管11内，因此，无论臂本体21怎么活动，第一线束30始终保持稳定状态。

具体地，第一驱动件22和第二驱动件23转动方向相同时，臂本体21相对基座10做俯仰运动，第一驱动件22和第二驱动件23转动方向相反时，臂本体21相对基座10做翻转运动，第一驱动件22和第二驱动件23转动速度不同时，臂本体21相对基座10做俯仰运动和翻转运动。

其中，锥齿轮差分传动机构包括横轴121、设置于横轴121两端的第一锥齿轮和第二锥齿轮、以及设置在中空管11上的第三锥齿轮，第一锥齿轮和第二锥齿轮均与第三锥齿轮啮合，第一驱动件22与第一锥齿轮连接，以驱动第一锥齿轮转动，第二驱动件23与第二锥齿轮连接，以驱动第二锥齿轮转动。

在一些实施例中，第一驱动件22和第二驱动件23的驱动轴的中心轴重合，并与中空管11的中心轴垂直。具体地，第一驱动件22和第二驱动件23的驱动轴的中心轴与横轴121的中心轴同轴，第一驱动件22和第二驱动件23均与横轴121固定。

其中，第一驱动件22和第二驱动件23均可采用电机。第二线束40和第三线束50分别为第一驱动件22和第二驱动件23供电，以使第一驱动件22和第二驱动件23运转。

在一些实施例中，中空管11的端部设置有外壳13，外壳13上开设有U型槽131，第一线束30从中空管11伸出后穿过U型槽131。从而在臂本体21做翻转运动的时候，第一线束30可以在U型槽131内活动，避免第一线束30被拉伤。

进一步地，臂本体21内设置有线束连接器24，第二线束40和第三线束50通过线束连接器24与第一线束30电性连接。线束连接器24固定于臂本体21的内壁上，由此，第二线束40和第三线束50在与线束连接器24连接的一端为固定状态，第一线束30与线束连接器24连接的一端也为固定状态。

在一些实施例中，臂本体21内还设置有第四线束60和与第四线束60的一端连接的导电滑环61；第一线束30与导电滑环61电性连接，第四线束60的另一端与线束连接器24电性连接。导电滑环61的结构类似于轴承，在臂本体21做翻转运动的时候，导电滑环61的两部分相对滑动，而且保证稳定的电性连接，从而使得第四线束60和第一线束30之间不发生扭转，避免了扭转应力集中在第四线束60和第一线束30上，从而提高第四线束60和第一线束30的使用寿命。

在一些实施例中，第二线束40和第三线束50的一部分位于臂本体21的外部，第四线束60位于臂本体21的内部。臂本体21上开设有供第二线束40和第三线束50穿出的线孔，第二线束40和第三线束50分别从所对应的线孔穿过，连接到第一驱动件22和第二驱动件23上。

示例地，第一线束30至少包括信号线31和驱动电供电线32，分别用于传递信号和输送驱动电能。

进一步地，机械臂还包括第二臂70，第二臂70与第一臂20通过第三驱动件80连接，从而第二臂70能够相对第一臂20转动。在此基础上，还可以进一步增加第三臂、第四臂等，以使机械臂更加灵活。

在一些实施例中，为解决机械臂的线缆在机械臂运动状态下稳定性无法保证的问题，机械臂采用结构中空走线和线束分离的思路，以导电滑环61为分界点，将线缆细分为两部分(第四线束60和第一线束30)，运动部分依靠外壳13上开设有U型槽131保证了线缆的活动空间，在解决线束在机械臂运动状态下无约束不稳定不受控问题的情况下，同时实现了线缆的中空走线，美观整洁，同时保证了线缆在受弯矩状态下的活动是自由的。

本实用新型实施例的机械臂采用基座10的中空管11和U型槽131实现第一线束30的走线，在不增加基座10体积的前提下，实现机械臂内部走线设计；而且适用于轴关节差分耦合传动结构，配合此结构所设计的中空管11的中空孔径可以更大，线束的装配过程更加便利，提高了线束的稳定性；进一步通过设置导电滑环61，解决了差分耦合传动结构中机械臂供电线缆不受约束，易受磨损的问题。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

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”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，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，也可以是电连接或彼此可通讯；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，除非另有明确的限定。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。

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。

在本实用新型中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等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须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合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种机械臂，其特征在于，包括：基座(10)、第一臂(20)、第一线束(30)、第二线束(40)以及第三线束(50)；

所述基座(10)包括中空管(11)和设置于所述中空管(11)的传动机构(12)；

所述第一臂(20)包括臂本体(21)和设置于所述臂本体(21)端部的第一驱动件(22)和第二驱动件(23)，所述第一驱动件(22)和所述第二驱动件(23)均与所述传动机构(12)连接，以驱动所述臂本体(21)相对所述基座(10)活动；

所述第一线束(30)从所述中空管(11)内穿过，延伸至所述臂本体(21)内部，所述二线束(40)的一端与所述第一线束(30)电性连接，另一端与所述第一驱动件(22)电性连接，所述第三线束(50)的一端与所述第一线束(30)电性连接，另一端与所述第二驱动件(23)电性连接。

2.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述传动机构(12)为锥齿轮差分传动机构，所述第一驱动件(22)和所述第二驱动件(23)与所述锥齿轮差分传动机构连接，以驱动所述臂本体(21)相对所述基座(10)做俯仰运动或者翻转运动。

3.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述锥齿轮差分传动机构包括横轴(121)、设置于所述横轴(121)两端的第一锥齿轮和第二锥齿轮、以及设置在所述中空管(11)上的第三锥齿轮，所述第一锥齿轮和所述第二锥齿轮均与所述第三锥齿轮啮合；

所述第一驱动件(22)与所述第一锥齿轮连接，以驱动所述第一锥齿轮转动，所述第二驱动件(23)与所述第二锥齿轮连接，以驱动所述第二锥齿轮转动。

4.根据权利要求2所述的机械臂，其特征在于，所述第一驱动件(22)和所述第二驱动件(23)的驱动轴的中心轴重合，并与所述中空管(11)的中心轴垂直。

5.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述中空管(11)的端部设置有外壳(13)，所述外壳(13)上开设有U型槽(131)，所述第一线束(30)从所述中空管(11)伸出后穿过所述U型槽(131)。

6.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述臂本体(21)内设置有线束连接器(24)，所述第二线束(40)和所述第三线束(50)通过所述线束连接器(24)与所述第一线束(30)电性连接。

7.根据权利要求6所述的机械臂，其特征在于，所述臂本体(21)内还设置有第四线束(60)和与所述第四线束(60)的一端连接的导电滑环(61)；所述第一线束(30)与所述导电滑环(61)电性连接，所述第四线束(60)的另一端与所述线束连接器(24)电性连接。

8.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，所述第二线束(40)和所述第三线束(50)的一部分位于所述臂本体(21)的外部，所述第四线束(60)位于所述臂本体(21)的内部。

9.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，所述第一线束(30)至少包括信号线(31)和驱动电供电线(32)。

10.根据权利要求1所述的机械臂，其特征在于，还包括第二臂(70)，所述第二臂(70)与所述第一臂(20)通过第三驱动件(80)连接。

Images