一种三自由度机械手制造技术

本实用新型专利技术提供了一种三自由度机械手，包括底座、转动机构、支撑机构和夹持机构，转动机构包括底盘、第一驱动电机和第一传动装置；支撑机构包括手臂支撑段、第二驱动电机、第二传动装置、大臂、三角形支架、第一转轴、第二转轴、第一联轴器、第二联轴器、小臂、协作调节杆和连接肩；连接肩的底端与夹持机构相连。第二驱动电机通过第二传动装置能够分别驱动第一联轴器、第二联轴器协同带动后臂、协作调节杆的上下前后运动，进而带动夹持机构的上下前后移动。本新型所设计的机械手操作简单，结构合理，能够在三维空间中精确定位的基础上，使其能有更快的跟踪速度、轨迹跟踪性能并能够克服三自由度机械手本身不确定性的干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度机械手
本技术涉及机械手领域，具体涉及一种三自由度机械手。
技术介绍
在自动化装配电镀生产线上,机械手能将单个或多个工件快速的从一个位置准确地抓取移动到目标位置。机械手的应用大大提高了生产效率,也更容易实现自动化控制,同时其还能使操作人员免受电镀环境对于人身健康的影响。目前应用较多的机械手有二自由度机械手和三自由度机械手。伴随着科技的进步，机器人行业迎来了风口，同时企业为了解决用工荒的问题对于使用机械手来代替人工的兴趣越来越浓厚，多方面的因素加剧了搬运码煤工业机器人迅速发展迎来了黄金发展时期。而作为工业机器人的重要分支的工业机械手，具有非常重要的研究意义。许多工作的重复性比较高、安全性较低，机械手作为一种操作简单、成本较低、安全性高的非常强的实用性技术，在工业控制的工作中占据着越来越重要的作用。而现有机械手大多设计复杂，成本较高，对机构分析、运动学分析和实现过程中的轨迹规划及运动仿真的综合合理剖析并最大化对其利用，从而来最大化改善机械手的灵活性、结构合理性等将具有重要的应用意义。
技术实现思路
针对上述背景，本技术提供了一种三自由度机械手，在机械手动力学和运动学研究的基础上，所设计的机械手操作简单，结构合理，能够在三维空间中精确定位的基础上，使其能有更快的跟踪速度、轨迹跟踪性能并能够克服三自由度机械手本身不确定性的干扰。本技术采用以下的技术方案：一种三自由度机械手，包括底座、转动机构、支撑机构和夹持机构，所述转动机构包括底盘、第一驱动电机和第一传动装置，所述底盘设置在所述底座上，所述第一驱动电机通过所述第一传动装置能够驱动底盘在底座上进行旋转运动；所述支撑机构包括手臂支撑段、第二驱动电机、第二传动装置、大臂、三角形支架、第一转轴、第二转轴、第一联轴器、第二联轴器、小臂、协作调节杆和连接肩，所述手臂支撑段固定于底盘上，所述第一转轴设置在手臂支撑段上；所述大臂包括前臂和后臂，所述前臂通过第一转轴与手臂支撑段相连，所述后臂通过所述第一联轴器连接在第一转轴上；所述第二转轴设置在前臂的尾端，所述三角形支架为三角形，该三角形的一个顶点通过第二转轴与前臂相连，另两个顶点分别与后臂和小臂相连；所述协作调节杆包括协作调节杆前段和协作调节杆后段，所述协作调节杆后段通过所述第二联轴器连接在第一转轴上，所述协作调节杆前段能够以第二转轴为轴进行转动，协作调节杆前段的尾端与所述连接肩相连；所述连接肩上设有竖直杆，小臂的尾端与所述竖直杆相连；连接肩的底端与所述夹持机构相连；所述第二驱动电机通过所述第二传动装置能够驱动第一联轴器带动后臂进行上下运动，后臂的上下运动通过三角形支架带动小臂进行上下或前后运动，同时，第二驱动电机通过第二传动装置能够驱动第二联轴器带动协作调节杆后段进行上下运动，协作调节杆后段的上下运动通过第二转轴带动协作调节杆前段进行上下或前后运动；小臂的上下或前后运动和协作调节杆前段的上下或前后运动能够联动带动连接肩的上下或前后移动，进而带动夹持机构的上下或前后移动。优选地，所述夹持机构与所述连接肩的连接为转轴连接。优选地，所述夹持机构包括第三驱动电机、第三传动装置和机械爪。优选地，所述第三驱动电机通过所述第三传动装置驱动所述机械爪的抓取运动以及所述夹持机构通过转轴在所述连接肩的底端进行旋转运动。优选地，所述前臂、三角形支架的一边、后臂和第一联轴器顺联为平行四边形结构。优选地，所述三角形支架的三个顶角均为圆角。优选地，所述前臂为镂空式，前臂采用钣金材料。本技术具有的有益效果是：该三自由度机械手能够进行360°圆周旋转运动以及上下前后运动，结构简单，灵活性好，极大提高了机械手的运动范围，实现跨度大，并能够使末端夹持机构达到的空间位置更广，减小了机械手的体积，能够得到平滑的运动轨迹，实用性强；末端夹持机构能够始终保持竖直向下，具有较强的稳定性；在机械手动力学和运动学研究的基础上，所设计的机械手操作简单，结构合理，能够在三维空间中精确定位的基础上，使其能有更快的跟踪速度、轨迹跟踪性能并能够克服三自由度机械手本身不确定性的干扰；三角形支架的连杆机构，具有高的稳定性，可以保持稳定的传动比。将大臂的附属连杆的运动等比传送到小臂附属连杆；三角形支架在各个内外角处加工成圆角，防止应力集中而造成构件的断裂破坏；小臂为拱形设计，提高前臂在运行工作时受外力冲击的抗性。附图说明图1为三自由度机械手的结构示意图。其中，1为底座，2为底盘，3为手臂支撑段，4为第一转轴，5为前臂，6为后臂，7为第二联轴器，8为第二转轴，9为三角形支架，10为小臂，11为协作调节杆前段，12为协作调节杆后段，13为连接肩，14为竖直杆，15为夹持机构。具体实施方式下面结合附图对本技术进行具体的说明：结合图1，一种三自由度机械手，包括底座、转动机构、支撑机构和夹持机构，转动机构包括底盘、第一驱动电机和第一传动装置，底盘设置在底座上，第一驱动电机通过第一传动装置能够驱动底盘在底座上进行旋转运动。支撑机构包括手臂支撑段、第二驱动电机、第二传动装置、大臂、三角形支架、第一转轴、第二转轴、第一联轴器、第二联轴器、小臂、协作调节杆和连接肩，手臂支撑段固定于底盘上，第一转轴设置在手臂支撑段上；大臂包括前臂和后臂，前臂通过第一转轴与手臂支撑段相连，后臂通过第一联轴器连接在第一转轴上；第二转轴设置在前臂的尾端，三角形支架为三角形，该三角形的一个顶点通过第二转轴与前臂相连，另两个顶点分别与后臂和小臂相连；协作调节杆包括协作调节杆前段和协作调节杆后段，协作调节杆后段通过第二联轴器连接在第一转轴上，协作调节杆前段能够以第二转轴为轴进行转动，协作调节杆前段的尾端与连接肩相连；连接肩上设有竖直杆，小臂的尾端与竖直杆相连；连接肩的底端与夹持机构相连。前臂、三角形支架的一边、后臂和第一联轴器顺联为平行四边形结构，前臂为镂空式，前臂采用钣金材料，三角形支架的三个顶角均为圆角。第二驱动电机通过第二传动装置能够驱动第一联轴器带动后臂进行上下运动，后臂的上下运动通过三角形支架带动小臂进行上下或前后运动，同时，第二驱动电机通过第二传动装置能够驱动第二联轴器带动协作调节杆后段进行上下运动，协作调节杆后段的上下运动通过第二转轴带动协作调节杆前段进行上下或前后运动；小臂的上下或前后运动和协作调节杆前段的上下或前后运动能够联动带动连接肩的上下或前后移动，进而带动夹持机构的上下或前后移动。夹持机构与连接肩的连接为转轴连接，夹持机构包括第三驱动电机、第三传动装置和机械爪。第三驱动电机通过第三传动装置驱动机械爪的抓取运动以及夹持机构通过转轴在连接肩的底端进行旋转运动。当然，上述说明并非是对本技术的限制，本技术也并不仅限于上述举例，本
的技术人员在本技术的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三自由度机械手，其特征在于，包括底座、转动机构、支撑机构和夹持机构，所述转动机构包括底盘、第一驱动电机和第一传动装置，所述底盘设置在所述底座上，所述第一驱动电机通过所述第一传动装置能够驱动底盘在底座上进行旋转运动；所述支撑机构包括手臂支撑段、第二驱动电机、第二传动装置、大臂、三角形支架、第一转轴、第二转轴、第一联轴器、第二联轴器、小臂、协作调节杆和连接肩，所述手臂支撑段固定于底盘上，所述第一转轴设置在手臂支撑段上；所述大臂包括前臂和后臂，所述前臂通过第一转轴与手臂支撑段相连，所述后臂通过所述第一联轴器连接在第一转轴上；所述第二转轴设置在前臂的尾端，所述三角形支架为三角形，该三角形的一个顶点通过第二转轴与前臂相连，另两个顶点分别与后臂和小臂相连；所述协作调节杆包括协作调节杆前段和协作调节杆后段，所述协作调节杆后段通过所述第二联轴器连接在第一转轴上，所述协作调节杆前段能够以第二转轴为轴进行转动，协作调节杆前段的尾端与所述连接肩相连；所述连接肩上设有竖直杆，小臂的尾端与所述竖直杆相连；连接肩的底端与所述夹持机构相连；所述第二驱动电机通过所述第二传动装置能够驱动第一联轴器带动后臂进行上下运动，后臂的上下运动通过三角形支架带动小臂进行上下或前后运动，同时，第二驱动电机通过第二传动装置能够驱动第二联轴器带动协作调节杆后段进行上下运动，协作调节杆后段的上下运动通过第二转轴带动协作调节杆前段进行上下或前后运动；小臂的上下或前后运动和协作调节杆前段的上下或前后运动能够联动带动连接肩的上下或前后移动，进而带动夹持机构的上下或前后移动。...

【技术特征摘要】
1.一种三自由度机械手，其特征在于，包括底座、转动机构、支撑机构和夹持机构，所述转动机构包括底盘、第一驱动电机和第一传动装置，所述底盘设置在所述底座上，所述第一驱动电机通过所述第一传动装置能够驱动底盘在底座上进行旋转运动；所述支撑机构包括手臂支撑段、第二驱动电机、第二传动装置、大臂、三角形支架、第一转轴、第二转轴、第一联轴器、第二联轴器、小臂、协作调节杆和连接肩，所述手臂支撑段固定于底盘上，所述第一转轴设置在手臂支撑段上；所述大臂包括前臂和后臂，所述前臂通过第一转轴与手臂支撑段相连，所述后臂通过所述第一联轴器连接在第一转轴上；所述第二转轴设置在前臂的尾端，所述三角形支架为三角形，该三角形的一个顶点通过第二转轴与前臂相连，另两个顶点分别与后臂和小臂相连；所述协作调节杆包括协作调节杆前段和协作调节杆后段，所述协作调节杆后段通过所述第二联轴器连接在第一转轴上，所述协作调节杆前段能够以第二转轴为轴进行转动，协作调节杆前段的尾端与所述连接肩相连；所述连接肩上设有竖直杆，小臂的尾端与所述竖直杆相连；连接肩...

【专利技术属性】
技术研发人员：王自强，马秋环，周淑芳，张利云，丁情信，高健淞，赵金义，孙瑞山，
申请(专利权)人：青岛黄海学院，
类型：新型
国别省市：山东,37