一种四自由度机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种四自由度机械臂，包括肩部基座、第一大臂伺服电机、腰部伺服电机、腰部减速器、基座、第二大臂伺服电机、大臂导轨、第一大臂推杆、第一丝杠、第一大臂连杆、末端执行器连接件、小臂、腕部伺服电机、第二大臂连杆、大臂连板、第一大臂滑块、第二大臂推杆、第二丝杠、第二大臂滑块；肩部基座与腰部减速器的壳体固定连接，第一大臂伺服电机、第二大臂伺服电机和大臂导轨一端分别固定连接在肩部基座上，第一丝杠一端与第二大臂伺服电机连接，第一丝杠另一端与大臂连板可转动连接；第二丝杠一端与第一大臂伺服电机连接，第二丝杠另一端与大臂连板可转动连接。该机械臂可提高机械臂的承载力，降低工作时的惯性，确保稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种四自由度机械臂
本专利技术涉及一种机械臂，具体来说，涉及一种四自由度机械臂。
技术介绍
果蔬采收是农业生产过程中的重要环节，为提高劳动生产率和作业质量，降低劳动强度，改善工作环境，实现收获作业机械化、自动化和智能化，国内外对农业采摘机器人的机械臂进行了试验性的探索，现已开发出的大多数农业采摘机器人的机械臂采用类似于通用工业机械臂的构型，具有以下缺点：（1）与釆摘对象和作业环境间缺乏协调性；（2）仅适应于特定的环境和单一作业，通用性较差，且不便对其系统进行升级和扩展，具有很大的局限性；（3）成本高，机构笨重，严重影响了采摘机器人的实用化、商品化进程。对于工业机械臂而言，通常采用串联形式，承载力小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种四自由度机械臂，以提高机械臂的承载力，降低工作时的惯性，确保设备稳定运行。为解决上述技术问题，本专利技术实施例采用的技术方案为：一种四自由度机械臂，所述机械臂包括肩部基座、第一大臂伺服电机、腰部伺服电机、腰部减速器、基座、第二大臂伺服电机、大臂导轨、第一大臂推杆、第一丝杠、第一大臂连杆、末端执行器连接件、小臂、腕部伺服电机、第二大臂连杆、大臂连板、第一大臂滑块、第二大臂推杆、第二丝杠、第二大臂滑块；其中，腰部减速器与基座连接，腰部伺服电机的转动轴与腰部减速器的输入端固定连接；肩部基座与腰部减速器的壳体固定连接，第一大臂伺服电机、第二大臂伺服电机和大臂导轨一端分别固定连接在肩部基座上，第一丝杠一端与第二大臂伺服电机连接，第一丝杠另一端与大臂连板可转动连接；第二丝杠一端与第一大臂伺服电机连接，第二丝杠另一端与大臂连板可转动连接；大臂导轨另一端与大臂连板固定连接；第一大臂滑块通过螺旋副和第二丝杠连接，第二大臂滑块通过螺旋副和第一丝杠连接，第一大臂滑块和第二大臂滑块分别套装在大臂导轨上；第一大臂推杆一端和第二大臂推杆一端分别与第二大臂滑块可转动连接，第一大臂推杆另一端与第一大臂连杆一端可转动连接，第一大臂连杆与第一大臂滑块可转动连接，第一大臂连杆另一端与小臂固定连接；第二大臂推杆另一端与第二大臂连杆一端可转动连接，第二大臂连杆与第一大臂滑块可转动连接，第二大臂连杆另一端与小臂固定连接；末端执行器连接件可转动连接在小臂上，腕部伺服电机固定连接在小臂上，腕部伺服电机通过传动部件带动末端执行器连接件转动。作为优选例，所述的大臂导轨包括第一大臂导轨、第二大臂导轨、第三大臂导轨和第四大臂导轨，第一大臂导轨和第二大臂导轨位于第二丝杠两侧，第三大臂导轨和第四大臂导轨位于第一丝杠两侧；第二大臂滑块套装在第一大臂导轨和第二大臂导轨上，第一大臂滑块套装在第三大臂导轨和第四大臂导轨上。作为优选例，所述传动部件包括第一带轮、第二带轮，第一带轮和第二带轮位于小臂的同侧，且第一带轮和第二带轮可转动连接在小臂上，第一带轮和第二带轮通过同步带连接，腕部伺服电机的转动轴和第一带轮一端固定连接，末端执行器连接件和第二带轮固定连接。作为优选例，所述腰部伺服电机固定连接在腰部减速器壳体上。与现有技术相比，本专利技术的机械臂具有以下优点：（1）承载力大。本实施例并列设置两个承载单元去承载机械臂抓取的物体重力。其中，第一大臂推杆和第一大臂连杆构成一承载单元。第二大臂推杆和第二大臂连杆构成了另一承载单元。两个承载单元同时承载末端执行器抓取的物体重力。这大大增加了机械臂的承载力。（2）惯性小。本实施例中，腰部伺服电机、第一大臂伺服电机和第二大臂伺服电机，都位于机械臂的下部。虽然腕部伺服电机位于上部，但是其重量较小。这使得整个机械臂的重心较低，惯性小，利于设备的安全运行。（3）动作灵活。本实施例中，机械臂为关节型机械臂，包括腰、肩、大臂、小臂和腕，肩部采用并联结构，可以实现转动和移动。肩部的上下移动，增加了机器人在垂直方向上的作业空间。本实施例的机械臂结构简单、惯性小。（4）占地面积小。本实施例中，所有部件都装载在基座上。基座占地面积小，使得整个就机械臂占地面积小。附图说明图1是本专利技术实施例的结构示意图。图中有：肩部基座1、第一大臂伺服电机2、腰部伺服电机3、腰部减速器4、基座5、第二大臂伺服电机6、第一大臂导轨7、第一大臂推杆8、第一丝杠9、第二大臂导轨10、第一大臂连杆11、第一带轮12、同步带13、第二带轮14、末端执行器连接件15、小臂16、腕部伺服电机17、第二大臂连杆18、大臂连板19、第一大臂滑块20、第二大臂推杆21、第三大臂导轨22、第二丝杠23、第四大臂导轨24、第二大臂滑块25。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术实施例的技术方案进行详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例的一种四自由度机械臂，包括肩部基座1、第一大臂伺服电机2、腰部伺服电机3、腰部减速器4、基座5、第二大臂伺服电机6、大臂导轨、第一大臂推杆8、第一丝杠9、第一大臂连杆11、末端执行器连接件15、小臂16、腕部伺服电机17、第二大臂连杆18、大臂连板19、第一大臂滑块20、第二大臂推杆21、第二丝杠23、第二大臂滑块25。腰部减速器4与基座5连接，腰部伺服电机3的转动轴与腰部减速器4的输入端固定连接。肩部基座1与腰部减速器4的壳体固定连接，第一大臂伺服电机2、第二大臂伺服电机6和大臂导轨一端分别固定连接在肩部基座1上，第一丝杠9一端与第二大臂伺服电机6连接，第一丝杠9另一端与大臂连板19可转动连接。第二丝杠23一端与第一大臂伺服电机2连接，第二丝杠23另一端与大臂连板19可转动连接。大臂导轨另一端与大臂连板19固定连接。第一大臂滑块20通过螺旋副和第二丝杠23连接，第二大臂滑块25通过螺旋副和第一丝杠9连接，第一大臂滑块20和第二大臂滑块25分别套装在大臂导轨上。第一大臂推杆8一端和第二大臂推杆21一端分别与第二大臂滑块25可转动连接，第一大臂推杆8另一端与第一大臂连杆11一端可转动连接，第一大臂连杆11与第一大臂滑块20可转动连接，第一大臂连杆11另一端与小臂16固定连接。第二大臂推杆21另一端与第二大臂连杆18一端可转动连接，第二大臂连杆18与第一大臂滑块20可转动连接，第二大臂连杆18另一端与小臂16固定连接。末端执行器连接件15可转动连接在小臂16上，腕部伺服电机17固定连接在小臂16上，腕部伺服电机17通过传动部件带动末端执行器连接件15转动。上述实施例的四自由度机械臂在工作时，（1）腰部的转动：通过控制腰部伺服电机3，驱动腰部减速器4相对于基座5转动。这样固定在腰部减速器4壳体上的其他部件也随着腰部减速器4转动。（2）肩部的上下移动：同时启动第一大臂伺服电机2和第二大臂伺服电机6。第一大臂伺服电机2驱动第二丝杠23转动，第二大臂伺服电机6驱动第一丝杠9转动。第二丝杠23和第一丝杠9同步同方向转动。这样，第一大臂滑块20和第二大臂滑块25也同步上升或者同步下降。连接在第一大臂滑块20和第二大臂滑块25上的第一大臂推杆8、第二大臂推杆21、第一大臂连杆11和第二大臂连杆18，随着第一大臂滑块20和第二大臂滑块25同步上下移动。由于小臂16连接在第一大臂连杆11和第二大臂连杆18上，所以小臂16也同步上下移动。该过程实现了一个自由度直线移动。该自由度实现了在垂直方向上增加了机器人的作业空间。（3）肩部的转动：启动第二大臂伺服电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四自由度机械臂，其特征在于，所述机械臂包括肩部基座（1）、第一大臂伺服电机（2）、腰部伺服电机（3）、腰部减速器（4）、基座（5）、第二大臂伺服电机（6）、大臂导轨、第一大臂推杆（8）、第一丝杠（9）、第一大臂连杆（11）、末端执行器连接件（15）、小臂（16）、腕部伺服电机（17）、第二大臂连杆（18）、大臂连板（19）、第一大臂滑块（20）、第二大臂推杆（21）、第二丝杠（23）、第二大臂滑块（25）；其中，腰部减速器（4）与基座（5）连接，腰部伺服电机（3）的转动轴与腰部减速器（4）的输入端固定连接；肩部基座（1）与腰部减速器（4）的壳体固定连接，第一大臂伺服电机（2）、第二大臂伺服电机（6）和大臂导轨一端分别固定连接在肩部基座（1）上，第一丝杠（9）一端与第二大臂伺服电机（6）连接，第一丝杠（9）另一端与大臂连板（19）可转动连接；第二丝杠（23）一端与第一大臂伺服电机（2）连接，第二丝杠（23）另一端与大臂连板（19）可转动连接；大臂导轨另一端与大臂连板（19）固定连接；第一大臂滑块（20）通过螺旋副和第二丝杠（23）连接，第二大臂滑块（25）通过螺旋副和第一丝杠（9）连接，第一大臂滑块（20）和第二大臂滑块（25）分别套装在大臂导轨上；第一大臂推杆（8）一端和第二大臂推杆（21）一端分别与第二大臂滑块（25）可转动连接，第一大臂推杆（8）另一端与第一大臂连杆（11）一端可转动连接，第一大臂连杆（11）与第一大臂滑块（20）可转动连接，第一大臂连杆（11）另一端与小臂（16）固定连接；第二大臂推杆（21）另一端与第二大臂连杆（18）一端可转动连接，第二大臂连杆（18）与第一大臂滑块（20）可转动连接，第二大臂连杆（18）另一端与小臂（16）固定连接；末端执行器连接件（15）可转动连接在小臂（16）上，腕部伺服电机（17）固定连接在小臂（16）上，腕部伺服电机（17）通过传动部件带动末端执行器连接件（15）转动。...

【技术特征摘要】
1.一种四自由度机械臂，其特征在于，所述机械臂包括肩部基座（1）、第一大臂伺服电机（2）、腰部伺服电机（3）、腰部减速器（4）、基座（5）、第二大臂伺服电机（6）、大臂导轨、第一大臂推杆（8）、第一丝杠（9）、第一大臂连杆（11）、末端执行器连接件（15）、小臂（16）、腕部伺服电机（17）、第二大臂连杆（18）、大臂连板（19）、第一大臂滑块（20）、第二大臂推杆（21）、第二丝杠（23）、第二大臂滑块（25）；其中，腰部减速器（4）与基座（5）连接，腰部伺服电机（3）的转动轴与腰部减速器（4）的输入端固定连接；肩部基座（1）与腰部减速器（4）的壳体固定连接，第一大臂伺服电机（2）、第二大臂伺服电机（6）和大臂导轨一端分别固定连接在肩部基座（1）上，第一丝杠（9）一端与第二大臂伺服电机（6）连接，第一丝杠（9）另一端与大臂连板（19）可转动连接；第二丝杠（23）一端与第一大臂伺服电机（2）连接，第二丝杠（23）另一端与大臂连板（19）可转动连接；大臂导轨另一端与大臂连板（19）固定连接；第一大臂滑块（20）通过螺旋副和第二丝杠（23）连接，第二大臂滑块（25）通过螺旋副和第一丝杠（9）连接，第一大臂滑块（20）和第二大臂滑块（25）分别套装在大臂导轨上；第一大臂推杆（8）一端和第二大臂推杆（21）一端分别与第二大臂滑块（25）可转动连接，第一大臂推杆（8）另一端与第一大臂连杆（11）一端可转动连接，第一大臂连杆（11）与第一大臂滑块（20）可转动连接，第一大臂连杆（11）...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮，李俊，
申请(专利权)人：金刚自动化科技镇江有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32