一种五自由度机械臂制造技术

本实用新型专利技术公开了一种五自由度机械臂，包括腰部、减速器、基座、腰部伺服电机、肩部伺服电机、第一大臂丝杠、第一大臂滑块、第一肘部推杆、第一肘部连杆、大臂连板、腕部伺服电机、末端执行器连接件、小臂、第二肘部连杆、第二大臂滑块、第二大臂丝杠、第二肘部推杆、大臂基座、第一大臂伺服电机、第二大臂伺服电机；第一肘部推杆一端和第二肘部推杆一端分别与第一大臂滑块可转动连接，第一肘部推杆另一端与第一肘部连杆一端相连，第一肘部连杆与第二大臂滑块可转动连接；第二肘部推杆另一端与第二肘部连杆一端相连，第二肘部连杆与第二大臂滑块可转动连接。该结构以提高机械臂的承载力，降低工作时的惯性，确保稳定运行。

A five degree of freedom manipulator

The utility model discloses a robot arm with five degrees of freedom, including the waist, waist base, reducer, servo motor, servo motor, the first arm shoulder screw, the first arm slider, the first Elbow push rod, the first elbow connecting rod, a connecting plate, wrist arm servo motor and the end effector connection, small second arm, elbow connecting rod, second arm slider, second arm screw, second arm, elbow rod base, the first arm, second arm servo motor servo motor; the first end and the second elbow elbow rod one end of the push rod are respectively connected with the first slide arm is rotatably connected with the push rod, the other end is connected with the first elbow elbow first one end of the connecting rod, the first elbow connecting rod and the second arm slider is rotatably connected with the push rod and the other end of the elbow; second second elbow connecting rod is connected with one end of the connecting rod and the second elbow second The large arm slider can be rotated. The structure can improve the bearing capacity of the mechanical arm, reduce the inertia of the working time, and ensure the stable operation.

【技术实现步骤摘要】
一种五自由度机械臂
本技术涉及一种机械臂，具体来说，涉及一种五自由度机械臂。
技术介绍
果蔬收获是农业生产过程的重要环节，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。该机械臂存在以下问题：（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。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是：提供一种五自由度机械臂，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，本技术采用的技术方案为：一种五自由度机械臂，所述机械臂包括腰部、减速器、基座、腰部伺服电机、肩部伺服电机、第一大臂丝杠、第一大臂滑块、第一肘部推杆、第一肘部连杆、大臂连板、腕部伺服电机、末端执行器连接件、小臂、第二肘部连杆、第二大臂滑块、第二大臂丝杠、第二肘部推杆、大臂基座、第一大臂伺服电机、第二大臂伺服电机；其中，腰部通过减速器与基座相连，腰部伺服电机固定连接在腰部上，且腰部伺服电机的转动轴与减速器的输入端固定连接；肩部伺服电机固定连接在腰部上，肩部伺服电机的转动轴与大臂基座固定连接，大臂基座和腰部可转动连接；第一大臂伺服电机、第二大臂伺服电机和大臂导轨均固定连接在大臂基座上；第一大臂丝杠一端和第二大臂丝杠一端分别与大臂连板可转动连接，第一大臂丝杠另一端和第二大臂伺服电机的动力输出轴固定连接，第二大臂丝杠另一端和第一大臂伺服电机的动力输出轴固定连接；第一大臂滑块通过螺旋副与第一大臂丝杠连接，第二大臂滑块通过螺旋副与第二大臂丝杠连接；第一肘部推杆一端和第二肘部推杆一端分别与第一大臂滑块可转动连接，第一肘部推杆另一端与第一肘部连杆一端相连，第一肘部连杆与第二大臂滑块可转动连接，第一肘部连杆另一端与小臂固定连接；第二肘部推杆另一端与第二肘部连杆一端相连，第二肘部连杆与第二大臂滑块可转动连接，第二肘部连杆另一端与小臂固定连接；腕部伺服电机固定连接在小臂上，末端执行器连接件与小臂可转动连接，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，所述传动部件包括第一腕部驱动杆、连杆和第二腕部驱动杆，腕部伺服电机的转动轴与第一腕部驱动杆一端固定连接，第一腕部驱动杆另一端与连杆一端可转动连接，连杆另一端与第二腕部驱动杆可转动连接，第二腕部驱动杆和末端执行器连接件固定连接。作为优选例，所述大臂导轨包括两个第一大臂导轨和两个第二大臂导轨，两个第一大臂导轨分布在第一大臂丝杠两侧，两个第二大臂导轨分布在第二大臂丝杠两侧；第一大臂滑块套装在第一大臂导轨上，第二大臂滑块套装在第二大臂导轨上。与现有技术相比，本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，第一肘部推杆和第一肘部连杆构成一承载单元。第二肘部连杆和第二肘部推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、肩部伺服电机、第一大臂伺服电机、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、肘、小臂和腕，且肘部连杆相对于大臂基座具有一个自由度直线运动和一个自由度转动。整个机械臂动作灵活。同时，机械臂工作空间大。机械臂的肘部采用并联结构，可以实现转动和移动，增加了机器人的作业空间。本实施例的机械臂结构简单、惯性小、易操控。（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，使得整个机械臂占地面积小。附图说明图1是本技术实施例的结构示意图。图中有：腰部1、减速器2、基座3、腰部伺服电机4、肩部伺服电机5、第一大臂导轨6、第一大臂丝杠7、第一大臂滑块8、第一肘部推杆9、第一肘部连杆10、大臂连板11、腕部伺服电机12、第一腕部驱动杆13、连杆14、第二腕部驱动杆15、末端执行器连接件16、小臂17、第二肘部连杆18、第二大臂滑块19、第二大臂导轨20、第二大臂丝杠21、第二肘部推杆22、大臂基座23、第一大臂伺服电机24、第二大臂伺服电机25。具体实施方式下面结合附图，对本技术实施例的技术方案进行详细的说明。如图1所示，本技术实施例的一种五自由度机械臂，包括腰部1、减速器2、基座3、腰部伺服电机4、肩部伺服电机5、第一大臂丝杠7、第一大臂滑块8、第一肘部推杆9、第一肘部连杆10、大臂连板11、腕部伺服电机12、末端执行器连接件16、小臂17、第二肘部连杆18、第二大臂滑块19、第二大臂丝杠21、第二肘部推杆22、大臂基座23、第一大臂伺服电机24和第二大臂伺服电机25。腰部1通过减速器2与基座3相连，腰部伺服电机4固定连接在腰部1上，且腰部伺服电机4的转动轴与减速器2的输入端固定连接。通过腰部伺服电机4驱动减速器2，可以实现腰部1相对于基座3转动。肩部伺服电机5固定连接在腰部1上，肩部伺服电机5的转动轴与大臂基座23固定连接，大臂基座23和腰部1可转动连接。通过肩部伺服电机5的驱动，可以实现大臂基座23相对于腰部的转动。第一大臂伺服电机24、第二大臂伺服电机25和大臂导轨均固定连接在大臂基座23上。第一大臂丝杠7一端和第二大臂丝杠21一端分别与大臂连板11可转动连接，第一大臂丝杠7另一端和第二大臂伺服电机25的动力输出轴固定连接，第二大臂丝杠21另一端和第一大臂伺服电机24的动力输出轴固定连接。第一大臂滑块8通过螺旋副与第一大臂丝杠7连接，第二大臂滑块19通过螺旋副与第二大臂丝杠21连接。第一肘部推杆9一端和第二肘部推杆22一端分别与第一大臂滑块8可转动连接，第一肘部推杆9另一端与第一肘部连杆10一端相连，第一肘部连杆10与第二大臂滑块19可转动连接，第一肘部连杆10另一端与小臂17固定连接。第二肘部推杆22另一端与第二肘部连杆18一端相连，第二肘部连杆18与第二大臂滑块19可转动连接，第二肘部连杆18另一端与小臂17固定连接。通过第一大臂伺服电机24和第二大臂伺服电机25分别对第一大臂滑块8和第二大臂滑块19驱动，实现第一肘部连杆10和第二肘部连杆18相对于大臂基座23的一个自由度直线移动和一个自由度转动，同时，带动小臂17运动。腕部伺服电机12固定连接在小臂17上，末端执行器连接件16与小臂17可转动连接，腕部伺服电机12通过传动部件带动末端执行器连接件16转动。上述实施例的五自由度机械臂在工作时可以实现以下功能：（1）腰部的转动：通过腰部伺服电机4的驱动，可以实现腰部1相对于基座2的转动，同时，带动大臂基座23运动。（2）肩部的转动：通过肩部伺服电机5的驱动，可以实现大臂基座23相对于腰部1的转动。（3）肘部的移动：通过同时启动第一大臂伺服电机24和第二大臂伺服电机25，实现第一大臂滑块8和第二大臂滑块19同步移动。第一大臂滑块8本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种五自由度机械臂，其特征在于，所述机械臂包括腰部(1)、减速器(2)、基座(3)、腰部伺服电机(4)、肩部伺服电机(5)、第一大臂丝杠(7)、第一大臂滑块(8)、第一肘部推杆(9)、第一肘部连杆(10)、大臂连板(11)、腕部伺服电机(12)、末端执行器连接件(16)、小臂(17)、第二肘部连杆(18)、第二大臂滑块(19)、第二大臂丝杠(21)、第二肘部推杆(22)、大臂基座(23)、第一大臂伺服电机(24)、第二大臂伺服电机(25)；其中，腰部(1)通过减速器(2)与基座(3)相连，腰部伺服电机(4)固定连接在腰部(1)上，且腰部伺服电机(4)的转动轴与减速器(2)的输入端固定连接；肩部伺服电机(5)固定连接在腰部(1)上，肩部伺服电机(5)的转动轴与大臂基座(23)固定连接，大臂基座(23)和腰部(1)可转动连接；第一大臂伺服电机(24)、第二大臂伺服电机(25)和大臂导轨均固定连接在大臂基座(23)上；第一大臂丝杠(7)一端和第二大臂丝杠(21)一端分别与大臂连板(11)可转动连接，第一大臂丝杠(7)另一端和第二大臂伺服电机(25)的动力输出轴固定连接，第二大臂丝杠(21)另一端和第一大臂伺服电机(24)的动力输出轴固定连接；第一大臂滑块(8)通过螺旋副与第一大臂丝杠(7)连接，第二大臂滑块(19)通过螺旋副与第二大臂丝杠(21)连接；第一肘部推杆(9)一端和第二肘部推杆(22)一端分别与第一大臂滑块(8)可转动连接，第一肘部推杆(9)另一端与第一肘部连杆(10)一端相连，第一肘部连杆(10)与第二大臂滑块(19)可转动连接，第一肘部连杆(10)另一端与小臂(17)固定连接；第二肘部推杆(22)另一端与第二肘部连杆(18)一端相连，第二肘部连杆(18)与第二大臂滑块(19)可转动连接，第二肘部连杆(18)另一端与小臂(17)固定连接；腕部伺服电机(12)固定连接在小臂(17)上，末端执行器连接件(16)与小臂(17)可转动连接，腕部伺服电机(12)通过传动部件带动末端执行器连接件(16)转动。...

【技术特征摘要】
1.一种五自由度机械臂，其特征在于，所述机械臂包括腰部(1)、减速器(2)、基座(3)、腰部伺服电机(4)、肩部伺服电机(5)、第一大臂丝杠(7)、第一大臂滑块(8)、第一肘部推杆(9)、第一肘部连杆(10)、大臂连板(11)、腕部伺服电机(12)、末端执行器连接件(16)、小臂(17)、第二肘部连杆(18)、第二大臂滑块(19)、第二大臂丝杠(21)、第二肘部推杆(22)、大臂基座(23)、第一大臂伺服电机(24)、第二大臂伺服电机(25)；其中，腰部(1)通过减速器(2)与基座(3)相连，腰部伺服电机(4)固定连接在腰部(1)上，且腰部伺服电机(4)的转动轴与减速器(2)的输入端固定连接；肩部伺服电机(5)固定连接在腰部(1)上，肩部伺服电机(5)的转动轴与大臂基座(23)固定连接，大臂基座(23)和腰部(1)可转动连接；第一大臂伺服电机(24)、第二大臂伺服电机(25)和大臂导轨均固定连接在大臂基座(23)上；第一大臂丝杠(7)一端和第二大臂丝杠(21)一端分别与大臂连板(11)可转动连接，第一大臂丝杠(7)另一端和第二大臂伺服电机(25)的动力输出轴固定连接，第二大臂丝杠(21)另一端和第一大臂伺服电机(24)的动力输出轴固定连接；第一大臂滑块(8)通过螺旋副与第一大臂丝杠(7)连接，第二大臂滑块(19)通过螺旋副与第二大臂丝杠(21)连接；第一肘部推杆(9)一端和第二肘部推杆(22)...

【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，河北科技师范学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32