一种机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相连，抓手可用于抓取和放置物体；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连，曲面齿轮机构因其做纯滚动运动，能使抓手在抓取和放置物体时更加灵活；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，连接臂通过旋转实现远近物体的抓取；所述的连接臂位于底座的上方，底座可使连接臂绕旋转中心做旋转运动。本发明专利技术可使球状一类的物品抓取、放置工作更加高效，有效地解决了其他机械臂抓取物品对物品形状的限制。

【技术实现步骤摘要】
一种机械臂
本专利技术涉及机械臂生产制造
，具体涉及一种机械臂。
技术介绍
随着时代的发展，高效、快速和安全成为当今时代生产生活过程的主题，将更为灵活和方便的机械装置引入生产生活过程成为迫切需求。因此灵活、高效的机器人被广泛地应用到生产生活之中,为人类社会生产生活的进步起到了重要的推动作用。轻型机械臂是在《中国制造2025》的背景下快速发展起来的,不同于传统机器人,轻型机械臂系统具有灵活度高、适应性广、功耗低等特性,被广泛应用于工业制造、生产生活、医疗服务等领域,已成为二十一世纪机器人发展的重点方向。随着科技的日益发达，人类社会正在向自动化、智能化的方向快速发展。由于人的双手有太多的局限性，比如：人的双手没有太多的力量，也不能在高温、严寒、深海、外太空等特殊的环境下工作，而且人的双手无法长时间、不间断工作。目前，市场上多是多自由度机械臂，其中在工业制造中六轴工业机器人最为常见，然而六自由度移动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器、空间运动模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真、机器视觉等等一系列高科技领域，研究和开发成本高且周期长。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种机械臂，研究开发成本低且周期短，能够广泛应用于各个领域。为了解决上述问题，本专利技术提供的方案为：一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相固连，抓手可用于抓取和放置物体；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连，曲面齿轮机构因其做纯滚动运动，能使抓手在抓取和放置物体时更加灵活；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，连接臂通过旋转实现远近物体的抓取，且连接臂位于底座的上方；所述的底座包括转臂和基座，底座可使连接臂绕旋转中心做旋转运动。所述的抓手包括六个机械手指、两片夹板、蜗轮Ⅰ、六个蜗杆Ⅰ、两个轴承Ⅰ和正反转电机，所述的机械手指包括第一骨块、第二骨块、第一连接杆、两个第二连接杆、第三连接杆、两个第四连接杆、两个第五连接杆、两个第六连接杆、两个第一连接板、两个第二连接板、支撑台、滑块和丝杆，第一骨块与第一连接杆通过销钉连接；第一连接杆上端孔与第三连接杆一端通过销钉连接，第一连接杆下端孔与第二连接杆的一端通过销钉连接；第二连接杆另一端与第四连接杆的一端通过销钉连接；第三连接杆中间孔与第四连接杆中间孔通过销钉连接，第三连接杆另一端与第五连接杆通过销钉连接；第四连接杆与第二连接板一端上方孔通过销钉连接，第四连接杆、第一连接板与第二连接板通过销钉连接；第二骨块与第四连接杆通过销钉连接；第五连接杆与第一连接板上方孔通过销钉连接；第二连接板与支撑台通过销钉连接；滑块与第二连接板通过第六连接杆连接，滑块位于支撑台上，并且丝杆穿过滑块；正反转电机通过螺栓螺母固定在上夹板电机安装台；上夹板电机安装台内装有轴承Ⅰ；正反转电机轴末端装有蜗轮Ⅰ，且蜗轮Ⅰ与电机主轴通过键连接，机械手指支撑台与下夹板机械手指安装台相固接，机械手指丝杆与蜗杆相固接，蜗杆Ⅰ与蜗轮Ⅰ啮合，下夹板与上夹板相固接；所述的抓手六个机械手指在下夹板上360°等分，机械手指第一骨节和第二骨节表面依次置有压力应变片和橡胶层，压力应变片用于检测抓手在抓取物体时的力度并及时反馈，保证抓手在牢牢抓住物体的同时不会损坏、损伤物体，橡胶层的充分摩擦力保证抓手在抓取物体时的稳定性，正反转电机驱动蜗轮蜗杆机构使得机械手指同时运动，在一定程度上能够防止物体在抓取过程中的滑落。所述的曲面齿轮机构包括一对曲面齿轮、曲面齿轮支架、两个直线贯通式直线丝杆步进电机、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块、曲面齿轮连接轴Ⅰ、曲面齿轮连接轴Ⅱ、电机支架Ⅰ、四个连接杆、两个电机固定套、弹性波纹管、曲面齿轮连接轴支架、两个球铰链一级轴和两个球铰链二级轴，曲面齿轮连接轴Ⅰ与抓手通过焊接相固连；曲面齿轮连接轴Ⅱ通过减速器与转动关节连接；曲面齿轮支架置于弹性波纹管的外侧；弹性波纹管与曲面齿轮连接轴支架相固连；曲面齿轮支架通过球铰链一级轴和球铰链二级轴形成球铰链相连接；直线贯通式直线丝杆步进电机连接块底边通过螺钉、螺母与曲面齿轮支架进行连接；电机支架Ⅰ固定在曲面齿轮连接轴Ⅱ上，且电机支架Ⅰ与电机固定套通过连接杆连接；直线贯通式直线丝杆步进电机与直线贯通式直线丝杆步进电机连接块通过球铰链进行连接，相比其他齿轮机构，曲面齿轮机构能够实现两个自由度的运动，灵活性更高。所述的转动关节包括减速器Ⅰ、连接轴Ⅰ、轴承Ⅱ、联轴器Ⅰ、电机Ⅰ、电机固定支架、转动关节外壳和螺钉Ⅰ，电机支架通过螺钉与转动关节外壳连接；电机Ⅰ与电机支架通过螺钉连接；电机Ⅰ主轴通过联轴器Ⅰ与连接轴Ⅰ连接；连接轴Ⅰ上装有轴承Ⅱ，且连接轴Ⅰ通过减速器Ⅰ与曲面齿轮连接轴Ⅱ连接；减速器Ⅰ通过螺钉Ⅰ固定在转动关节内部，转动关节可以根据物体与抓手的相对位置进行转动，实现较高精确度的抓取。所述的连接臂包括转动关节Ⅰ和转动关节Ⅱ，所述的转动关节Ⅰ包括两个内齿圈、两个圆柱直齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、两个电机Ⅱ和两个电机支架Ⅱ，电机Ⅱ与转动关节Ⅰ内部通过螺钉连接；电机Ⅱ与电机支架Ⅱ通过螺钉连接；电机Ⅱ主轴上安装有锥齿轮Ⅰ；圆柱直齿轮Ⅰ无齿端固接有锥齿轮Ⅱ；锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合；圆柱直齿轮Ⅰ与内齿圈相啮合；内齿圈与臂体相固接；所述的转动关节Ⅱ包括双出轴步进电机、两个联轴器Ⅱ、两个连接轴Ⅱ、螺钉Ⅱ和两个减速器Ⅱ，减速器Ⅱ与转动关节Ⅱ内部通过螺钉进行连接；减速器Ⅱ与连接轴Ⅱ一端连接；双出轴电机一端轴通过联轴器Ⅱ与连接轴Ⅱ另一端连接，连接臂根据物体和抓手的位置，能够使机械臂在纵向具有较大的伸展性，是机械臂在纵向的具有更远的运动距离。所述的底座包括转臂和基座，所述的转臂包括减速器Ⅲ、联轴器Ⅲ、连接轴Ⅲ、轴承Ⅲ和转臂外壳，减速器Ⅲ从动齿轮与连接臂转动关节Ⅱ通过轴相固接；连接轴Ⅲ与减速器Ⅲ主动轴通过联轴器Ⅲ连接；轴承Ⅲ安装在连接轴Ⅲ上，且轴承Ⅲ固定在基座上；所述的减速器Ⅲ包括两个偏心曲轴、输入轴、两个齿轮卡簧、两个滚针轴承Ⅰ、两个滚针轴承Ⅱ、两个圆柱直齿轮Ⅱ、RV齿轮Ⅰ、RV齿轮Ⅱ、两片垫片Ⅰ、两片垫片Ⅱ、两个圆锥滚子轴承Ⅰ、四个圆锥滚子轴承Ⅱ、针齿外壳、角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ、行星架Ⅰ、行星架Ⅱ、两个轴承卡簧和油封，偏心曲轴一端轴齿通过齿轮卡簧固定在圆柱直齿轮Ⅱ中心孔；滚针轴承Ⅰ、Ⅱ分别安装在偏心曲轴的偏心部分，且偏心曲轴的两个偏心部分相邻；两个圆柱直齿轮Ⅱ与输入轴轴齿相啮合；RV齿轮Ⅰ、Ⅱ分别安装在滚针轴承Ⅰ、Ⅱ上，且RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相邻；RV齿轮Ⅰ上方分别装入垫片Ⅰ和圆锥滚子轴承Ⅰ；针齿外壳与RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相啮合；角接触轴承Ⅰ安装在RV齿轮Ⅰ与圆柱直齿轮Ⅱ之间，且固定在针齿外壳内部，且角接触轴承Ⅰ上依次装有行星架Ⅰ和油封；RV齿轮Ⅱ下方依次装入垫片Ⅱ、圆锥滚子轴承Ⅱ、角接触轴承Ⅱ和行星架Ⅱ；圆锥滚子轴承Ⅱ表面装入轴承卡簧，且轴承卡簧固定在行星架Ⅱ孔内，转臂能够进行360°旋转，使得机械臂横向工作范围得到较大的拓展；所述的基座包括电机Ⅲ、电机支架Ⅲ、连接轴Ⅲ、两个轴承Ⅳ、轴承Ⅴ、轴承Ⅵ、蜗轮Ⅱ、蜗杆Ⅱ、销钉和基座外壳，连接轴Ⅲ上装有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相固连；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，且连接臂位于底座的上方；所述的底座包括转臂和基座；其中：所述的抓手包括六个机械手指、两片夹板、蜗轮Ⅰ、六个蜗杆Ⅰ、两个轴承Ⅰ和正反转电机，所述的机械手指包括第一骨块、第二骨块、第一连接杆、两个第二连接杆、第三连接杆、两个第四连接杆、两个第五连接杆、两个第六连接杆、两个第一连接板、两个第二连接板、支撑台、滑块和丝杆，第一骨块与第一连接杆通过销钉连接；第一连接杆上端孔与第三连接杆一端通过销钉连接，第一连接杆下端孔与第二连接杆的一端通过销钉连接；第二连接杆另一端与第四连接杆的一端通过销钉连接；第三连接杆中间孔与第四连接杆中间孔通过销钉连接，第三连接杆另一端与第五连接杆通过销钉连接；第四连接杆通过销钉与第二连接板一端上方孔连接，第四连接杆、第一连接板与第二连接板通过销钉连接；第二骨块与第四连接杆通过销钉连接；第五连接杆与第一连接板上方孔通过销钉连接；第二连接板与支撑台通过销钉连接；滑块与第二连接板通过第六连接杆连接，滑块位于支撑台上，并且丝杆穿过滑块；正反转电机通过螺栓螺母固定在上夹板电机安装台，上夹板电机安装台内装有轴承Ⅰ，正反转电机轴末端装有蜗轮Ⅰ，蜗轮Ⅰ与电机主轴通过键连接，机械手指支撑台与抓手下夹板相固接，机械手指丝杆与蜗杆相固接，蜗杆Ⅰ与蜗轮Ⅰ啮合，抓手下夹板与上夹板相固接；所述的抓手六个机械手指在下夹板上360°等分，机械手指第一骨节和第二骨节表面依次置有压力应变片和橡胶层；所述的曲面齿轮机构包括一对曲面齿轮、曲面齿轮支架、两个直线贯通式直线丝杆步进电机、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块、曲面齿轮连接轴Ⅰ、曲面齿轮连接轴Ⅱ、电机支架Ⅰ、四个连接杆、两个电机固定套、弹性波纹管、曲面齿轮连接轴支架、两个球铰链一级轴和两个球铰链二级轴，曲面齿轮连接轴Ⅰ与抓手通过焊接相固连，曲面齿轮连接轴Ⅱ通过减速器与转动关节连接；曲面齿轮支架置于弹性波纹管的外侧，弹性波纹管与曲面齿轮连接轴支架相固连，曲面齿轮支架通过球铰链一级轴和球铰链二级轴形成球铰链相连接；直线贯通式直线丝杆步进电机连接块底边通过螺钉、螺母与曲面齿轮支架进行连接，电机支架Ⅰ固定在曲面齿轮连接轴Ⅱ上，且电机支架Ⅰ与电机固定套通过连接杆连接；直线贯通式直线丝杆步进电机与直线贯通式直线丝杆步进电机连接块通过球铰链进行连接；所述的转动关节包括减速器Ⅰ、连接轴Ⅰ、轴承Ⅱ、联轴器Ⅰ、电机Ⅰ、电机固定支架、转动关节外壳和螺钉Ⅰ，电机支架通过螺钉与转动关节外壳连接；电机Ⅰ与电机支架通过螺钉连接；电机Ⅰ主轴通过联轴器Ⅰ与连接轴Ⅰ连接，且连接轴Ⅰ上装有轴承Ⅱ；连接轴Ⅰ通过减速器Ⅰ与曲面齿轮连接轴Ⅱ连接；减速器Ⅰ通过螺钉Ⅰ固定在转动关节内部；所述的连接臂包括转动关节Ⅰ和转动关节Ⅱ，所述的转动关节Ⅰ包括两个内齿圈、两个圆柱直齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、两个电机Ⅱ和两个电机支架Ⅱ，电机Ⅱ与转动关节Ⅰ内部通过螺钉连接；电机Ⅱ与电机支架Ⅱ通过螺钉连接；电机Ⅱ主轴上安装有锥齿轮Ⅰ；圆柱直齿轮Ⅰ无齿端固接有锥齿轮Ⅱ，锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合，且圆柱直齿轮Ⅰ与内齿圈相啮合，内齿圈与臂体相固接；所述的转动关节Ⅱ包括双出轴步进电机、两个联轴器Ⅱ、两个连接轴Ⅱ、螺钉Ⅱ和两个减速器Ⅱ，减速器Ⅱ与转动关节Ⅱ内部通过螺钉Ⅱ进行连接；减速器Ⅱ与连接轴Ⅱ一端连接；双出轴电机一端主轴通过联轴器Ⅱ与连接轴Ⅱ另一端连接；所述的底座包括转臂和基座，所述的转臂包括减速器Ⅲ、联轴器Ⅲ、连接轴Ⅲ、轴承Ⅲ和转臂外壳，减速器Ⅲ从动齿轮与连接臂转动关节Ⅱ通过轴相固接；连接轴Ⅲ与减速器Ⅲ主动轴通过联轴器Ⅲ连接，轴承Ⅲ安装在连接轴Ⅲ上，且轴承Ⅲ固定在基座上；所述的减速器Ⅲ包括两个偏心曲轴、输入轴、两个齿轮卡簧、两个滚针轴承Ⅰ、两个滚针轴承Ⅱ、两个圆柱直齿轮Ⅱ、RV齿轮Ⅰ，RV齿轮Ⅱ、两片垫片Ⅰ、两片垫片Ⅱ、两个圆锥滚子轴承Ⅰ、四个圆锥滚子轴承Ⅱ、针齿外壳、角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ、行星架Ⅰ、行星架Ⅱ、两个轴承卡簧和油封，偏心曲轴一端轴齿通过齿轮卡簧固定在圆柱直齿轮Ⅱ中心孔；滚针轴承Ⅰ、Ⅱ分别安装在偏心曲轴的偏心部分，且偏心曲轴的两个偏心部分相邻；两个圆柱直齿轮Ⅱ与输入轴轴齿相啮合；RV齿轮Ⅰ、Ⅱ分别安装在滚针轴承Ⅰ、Ⅱ上，且RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相邻；RV齿轮Ⅰ上方分别装入垫片Ⅰ和圆锥滚子轴承Ⅰ；针齿外壳与RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相啮合；角接触轴承Ⅰ安装在RV齿轮Ⅰ与圆柱直齿轮Ⅱ之间，且固定在针齿外壳内部，且角接触轴承Ⅰ上依次装有行星架Ⅰ和油封；RV齿轮Ⅱ下方依次装入垫片Ⅱ、圆锥滚子轴承Ⅱ、角接...

【技术特征摘要】
1.一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相固连；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，且连接臂位于底座的上方；所述的底座包括转臂和基座；其中：所述的抓手包括六个机械手指、两片夹板、蜗轮Ⅰ、六个蜗杆Ⅰ、两个轴承Ⅰ和正反转电机，所述的机械手指包括第一骨块、第二骨块、第一连接杆、两个第二连接杆、第三连接杆、两个第四连接杆、两个第五连接杆、两个第六连接杆、两个第一连接板、两个第二连接板、支撑台、滑块和丝杆，第一骨块与第一连接杆通过销钉连接；第一连接杆上端孔与第三连接杆一端通过销钉连接，第一连接杆下端孔与第二连接杆的一端通过销钉连接；第二连接杆另一端与第四连接杆的一端通过销钉连接；第三连接杆中间孔与第四连接杆中间孔通过销钉连接，第三连接杆另一端与第五连接杆通过销钉连接；第四连接杆通过销钉与第二连接板一端上方孔连接，第四连接杆、第一连接板与第二连接板通过销钉连接；第二骨块与第四连接杆通过销钉连接；第五连接杆与第一连接板上方孔通过销钉连接；第二连接板与支撑台通过销钉连接；滑块与第二连接板通过第六连接杆连接，滑块位于支撑台上，并且丝杆穿过滑块；正反转电机通过螺栓螺母固定在上夹板电机安装台，上夹板电机安装台内装有轴承Ⅰ，正反转电机轴末端装有蜗轮Ⅰ，蜗轮Ⅰ与电机主轴通过键连接，机械手指支撑台与抓手下夹板相固接，机械手指丝杆与蜗杆相固接，蜗杆Ⅰ与蜗轮Ⅰ啮合，抓手下夹板与上夹板相固接；所述的抓手六个机械手指在下夹板上360°等分，机械手指第一骨节和第二骨节表面依次置有压力应变片和橡胶层；所述的曲面齿轮机构包括一对曲面齿轮、曲面齿轮支架、两个直线贯通式直线丝杆步进电机、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块、曲面齿轮连接轴Ⅰ、曲面齿轮连接轴Ⅱ、电机支架Ⅰ、四个连接杆、两个电机固定套、弹性波纹管、曲面齿轮连接轴支架、两个球铰链一级轴和两个球铰链二级轴，曲面齿轮连接轴Ⅰ与抓手通过焊接相固连，曲面齿轮连接轴Ⅱ通过减速器与转动关节连接；曲面齿轮支架置于弹性波纹管的外侧，弹性波纹管与曲面齿轮连接轴支架相固连，曲面齿轮支架通过球铰链一级轴和球铰链二级轴形成球铰链相连接；直线贯通式直线丝杆步进电机连接块底边通过螺钉、螺母与曲面齿轮支架进行连接，电机支架Ⅰ固定在曲面齿轮连接轴Ⅱ上，且电机支架Ⅰ与电机固定套通过连接杆连接；直线贯通式直线丝杆步进电机与直线贯通式直线丝杆步进电机连接块通过球铰链进行连接；所述的转动关节包括减速器Ⅰ、连接轴Ⅰ、轴承Ⅱ、联轴器Ⅰ、电机Ⅰ、电机固定支架、转动关节外壳和螺钉Ⅰ，电机支架通过螺钉与转动关节外壳连接；电机Ⅰ与电机支架通过螺钉连接；电机Ⅰ主轴通过联轴器Ⅰ与连接轴Ⅰ连接，且连接轴Ⅰ上装有轴承Ⅱ；连接轴Ⅰ通过减速器Ⅰ与曲面齿轮连接轴Ⅱ连接；减速器Ⅰ通过螺钉Ⅰ固定在转动关节内部；所述的连接臂包括转动关节Ⅰ和转动关节Ⅱ，所述的转动关节Ⅰ包括两个内齿圈、两个圆柱直齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、两个电机Ⅱ和两个电机支架Ⅱ，电机Ⅱ与转动关节Ⅰ内部通过螺钉连接；电机Ⅱ与电机支架Ⅱ通过螺钉连接；电机Ⅱ主轴上安装有锥齿轮Ⅰ；圆柱直齿轮Ⅰ无齿端固接有锥齿轮Ⅱ，锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合，且圆柱直齿轮Ⅰ与内齿圈相啮合，内齿圈与臂体相固接；所述的转动关节Ⅱ包括双出轴步进电机、两个联轴器Ⅱ、两个连接轴Ⅱ、螺钉Ⅱ和两个减速器Ⅱ，减速器Ⅱ与转动关节Ⅱ内部通过螺钉Ⅱ进行连接；减速器Ⅱ与连接轴Ⅱ一端连接；双出轴电机一端主轴通过联轴器Ⅱ与连接轴Ⅱ另一端连接；所述的底座包括转臂和基座，所述的转臂包括减速器Ⅲ、联轴器Ⅲ、连接轴Ⅲ、轴承...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贵林，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34