助力机械手制造技术

本发明专利技术的助力机械手属于机械工程领域，解决人工无法控制机械手的搬运速度和力量，质量大、体积不等的工件难于装卸的问题，助力机械手包括：手臂，其上设有第一锁紧件；转接件，其与手臂通过X向铰接轴进行铰接，使手臂绕X向铰接轴转动；锁紧机构，其可拆卸的固定在转接件上；当手臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，锁紧机构与第一锁紧件锁合，使手臂与转接件固定连接；连接件，其与转接件通过Z向铰接轴进行铰接，使固定连接的转接件和手臂同时绕Z向铰接轴转动；升降驱动机构，其与所述连接件连接，用于驱动连接件、转接件和手臂沿Z向移动。本装置结构简单、操作方便、功能强大，搬用重物时具有举重若轻的效果。

Assistant manipulator

The assistant manipulator of the invention belongs to the field of mechanical engineering, and solves the problem that the manual can not control the moving speed and force of the manipulator, and the workpiece with large mass and unequal volume is difficult to be loaded and unloaded. The assistant manipulator comprises an arm with a first fastener on it, and a switching part, which is articulated with the arm through an X-direction articulated shaft to enable the hand to be handled. The arm rotates around the X-direction articulated shaft; the locking mechanism, which is detachable and fixed on the adapter; when the arm rotates around the X-direction articulated shaft to the adapter, the locking mechanism is locked with the first fastener, so that the arm and the adapter are fixed and connected; the adapter, which is hinged with the adapter through the Z-direction articulated shaft, makes the adapter fixed and connected. The lifting drive mechanism is connected with the connector for driving the connector, the adapter and the arm to move along the Z direction. The device has the advantages of simple structure, convenient operation and powerful functions, and has the effect of lifting heavy weights when moving heavy objects.

【技术实现步骤摘要】
助力机械手
本专利技术涉及机械工程中工业生产的工具领域，具体涉及一种助力机械手。
技术介绍
传统的搬运方式，如果遇到了比较难以搬运的工件，这个时候就需要几个人同时来搬运，如果距离比较远的时候还需要花费很长的时间。这些事情对我们来说都会带来一定的人力和物力上的浪费，最终就会更多的增加成本。机械手作为工业生产中的搬运工具已经广为应用。大部分机械手为专用的工具，基本上只为完成某一项或者几项功能的工作装置，它按照固定程式工作。通用的机械手大都是具有相当智能的装置，一般需要相当高级别的智能软件和控制系统才能工作，其缺点是成本过高，可靠性较低。即使是再高的智能也无法达到人的程度。工业生产中经常会遇到较大质量工件的装卸，也会遇到安放位置比较特殊，如过高、过低、过深、过远等情况。假如都采用专业机械手，造成资源和成本的极大浪费；假如都采用通用智能机械手，无法满足特定的需要。助力机械手是一种新颖的、用于物料搬运及安装时省力操作的助力工具。操作者用手操作手柄，就可以把重物正确地放到空间中的任何位置。由于具有简单直观、操作便捷、安全高效等特点，助力机械手广泛应用于现代工业中的物料移载、高频率搬运、定位、部件装配等场合。从接受原材料和物料开始，一直到加工、生产、保管及配送等物料流动过程中的每一个环节，助力机械手所发挥的作用是令人瞩目的。正确使用相应的物料移载方法和手段，对于各行业中，重物的移载、搬运现场的操作人员的健康、安全，进而其作业的合理性、劳动力的节省、生产效率的提高、产品品质的保障等多方面都有极大改善。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种助力机械手，手臂包括铰接连接的大关节臂、小关节臂和夹持组件，平面移动的手臂通过运动连接机构连接升降驱动机构，手臂上安装力感应手柄感应其上施加的Z向力，并通过控制升降驱动机构移动，达到举重若轻的目的。本专利技术还提供一种助力机械手，斜梁结构的大关节臂具有空洞部位，空洞部位能够收纳小关节臂和夹持组件，减小机械手占用空间，便于收纳。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种助力机械手，包括：手臂，包括大关节臂、小关节臂和夹持组件，所述小关节臂的两端分别通过铰链与所述夹持组件、大关节臂的一端铰接：其中，所述大关节臂上设有第一锁紧件；转接件，其与大关节臂另一端通过X向铰接轴进行铰接，使大关节臂绕X向铰接轴转动；锁紧机构，其固定在所述转接件上；当所述大关节臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，所述锁紧机构与第一锁紧件锁合，使大关节臂与所述转接件固定连接；连接件，其与所述转接件通过Z向铰接轴进行铰接，使固定连接的转接件和手臂同时绕Z向铰接轴转动；升降驱动机构，其与所述连接件连接，用于驱动连接件、转接件和手臂沿Z向移动；力感应手柄，其固定在所述手臂上，用于检测其上施加的Z向力的大小、方向；控制系统，其电连接所述力感应手柄和升降驱动机构；当对力感应手柄施加Z向力，所述力感应手柄检测到所述Z向力的大小、方向，所述控制系统接收力感应手柄的信号，并控制所述升降驱动机构移动，所述移动的方向与Z向力相同，所述移动的速度与所述Z向力的大小正相关。优选的是，所述大关节臂为一斜梁构件，其上设有用于收纳小关节臂和夹持组件的空洞部位；其中，小关节臂上设有第一插销孔，所述大关节臂上设有第二插销孔；当所述小关节臂和夹持组件收纳入所述空洞部位时，所述第一插销孔和第二插销孔同轴心；以及插销，其插入所述同轴心的第一插销孔和第二插销孔内，用于锁定所述大关节臂和小关节臂。优选的是，所述锁紧机构包括：螺柱，其与所述转接件螺纹连接；凸轮，其套设在所述螺柱上并绕所述螺柱旋转；其中，所述凸轮的径向设有螺旋曲面，所述第一锁紧件为槽孔；当所述手臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，所述凸轮位于槽孔的正上方，凸轮绕所述螺柱旋转，所述螺旋曲面锁合所述槽孔；当所述螺旋曲面从所述槽孔中滑出，所述大关节臂连同小关节臂、夹持组件绕X向铰接轴转动，直至平行于Z向。优选的是，所述螺旋曲面的螺旋升角不大于3度。优选的是，所述夹持组件包括：壳体，其为轴对称结构并通过铰链铰接于所述小关节臂；一对夹瓣，其沿所述壳体的对称轴对称并通过第一铰链铰接在所述壳体内，所述夹瓣绕第一铰链相对于壳体做回转运动；一对直线导轨，其沿所述对称轴对称的固定在所述夹瓣上；一对第一滑块，其沿所述对称轴对称并与所述直线导轨滑动连接，所述第一滑块沿所述直线导轨滑动；滑块连接块，其上开设中心通孔并沿所述对称轴对称；其中，一对第一滑块分别通过第二铰链铰接在所述滑块连接块的两侧；第一丝杠，其与所述对称轴重合并通过轴承固定在壳体内；第一螺母，其旋转连接所述第一丝杠并固定在所述中心通孔内，用于将第一丝杠的旋转运动转化为滑块连接块的直线运动；伺服电机，其与所述第一丝杠通过第一同步带机构连接，用于驱动所述第一丝杠旋转运动；其中，两个第二铰链的中心距大于两个第一铰链的中心距，两个第二铰链的连线与两个第一铰链的连线平行。优选的是，所述壳体内表面上固定有槽，所述力感应手柄远离手柄的一端固定在槽内。优选的是，所述升降驱动机构包括：丝杠螺母副，其螺母与所述连接件固定连接，用于将丝杠的旋转运动转化为连接件的直线运动；导轨滑块机构，其滑块与所述连接件固定连接，用于引导连接件沿导轨直线运动；其中，所述导轨和丝杠平行于Z向；伺服电动机，其与所述丝杠通过同步带机构进行传动，用于驱动所述丝杠旋转；支撑架，其平行于所述Z向；其中，所述支撑架的横断面为U型，周围加设筋板；其中，所述导轨通过垫条固定在支撑架上，所述丝杠通过轴承固定在所述支撑架上，所述支撑架的底面固定在地面上或通过滑轮支撑在地面上。优选的是，所述夹瓣上设置定位止口，用于安装和更换不同的工具。优选的是，所述夹瓣的内侧镶装摩擦阻力构件。优选的是，所述小关节臂上开设贯通的槽孔。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的助力机械手，只相当于拓展人手的施力能力，对状态、位置的控制仍然依靠人的智力实现，无需极端复杂的人工智能。2、特别适宜于在工件的大小、形状、重量、安装位置、姿态纷繁变化的场合，使得工件在机器设备上的工作位置的改变，包括装卸过程，简单方便，省时省力。3、自动感应人手施力大小，据此自动增减工件运动速度。4、根据需要，机械手的支架可以在三维空间内移动位置，以扩大使用范围。附图说明图1本专利技术的助力机械手的整体结构图。图2本专利技术的助力机械手的整体结构图。图3本专利技术的夹持组件的整体结构图。图4本专利技术的夹持组件的主视剖视图。图5本专利技术的夹持组件的侧视剖视图。图6本专利技术的小关节臂的整体结构图。图7本专利技术的小关节臂的主视图。图8本专利技术的大关节臂的整体结构图。图9本专利技术的大关节臂的局部剖视图。图10本专利技术的运动连接机构中转接件、连接件的连接示意图。图11本专利技术的运动连接机构中转接件、连接件的剖视图。图12本专利技术的运动连接机构中锁紧机构的整体结构图。图13本专利技术的运动连接机构中锁紧机构的剖视图。图14本专利技术的升降驱动机构的整体结构图。图15本专利技术的升降驱动机构的剖视图。图16本专利技术的力感应手柄的剖视图。图17本专利技术的助力机械手的剖视图。图18为图17的局部放大图。图19本专利技术的助力机械手的小关节臂的收藏状态图。图20本专利技术的助力机械手的手臂的垂放状态图。图21本专利技术的力感应手柄的槽的结本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种助力机械手，其特征在于，包括：手臂，包括大关节臂、小关节臂和夹持组件，所述小关节臂的两端分别通过铰链与所述夹持组件、大关节臂的一端铰接：其中，所述大关节臂上设有第一锁紧件；转接件，其与大关节臂另一端通过X向铰接轴进行铰接，使大关节臂绕X向铰接轴转动；锁紧机构，其固定在所述转接件上；当所述大关节臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，所述锁紧机构与第一锁紧件锁合，使大关节臂与所述转接件固定连接；连接件，其与所述转接件通过Z向铰接轴进行铰接，使固定连接的转接件和手臂同时绕Z向铰接轴转动；升降驱动机构，其与所述连接件连接，用于驱动连接件、转接件和手臂沿Z向移动；力感应手柄，其固定在所述手臂上，用于检测其上施加的Z向力的大小、方向；控制系统，其电连接所述力感应手柄和升降驱动机构；当对力感应手柄施加Z向力，所述力感应手柄检测到所述Z向力的大小、方向，所述控制系统接收力感应手柄的信号，并控制所述升降驱动机构移动，所述移动的方向与Z向力相同，所述移动的速度与所述Z向力的大小正相关。

【技术特征摘要】
1.一种助力机械手，其特征在于，包括：手臂，包括大关节臂、小关节臂和夹持组件，所述小关节臂的两端分别通过铰链与所述夹持组件、大关节臂的一端铰接：其中，所述大关节臂上设有第一锁紧件；转接件，其与大关节臂另一端通过X向铰接轴进行铰接，使大关节臂绕X向铰接轴转动；锁紧机构，其固定在所述转接件上；当所述大关节臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，所述锁紧机构与第一锁紧件锁合，使大关节臂与所述转接件固定连接；连接件，其与所述转接件通过Z向铰接轴进行铰接，使固定连接的转接件和手臂同时绕Z向铰接轴转动；升降驱动机构，其与所述连接件连接，用于驱动连接件、转接件和手臂沿Z向移动；力感应手柄，其固定在所述手臂上，用于检测其上施加的Z向力的大小、方向；控制系统，其电连接所述力感应手柄和升降驱动机构；当对力感应手柄施加Z向力，所述力感应手柄检测到所述Z向力的大小、方向，所述控制系统接收力感应手柄的信号，并控制所述升降驱动机构移动，所述移动的方向与Z向力相同，所述移动的速度与所述Z向力的大小正相关。2.如权利要求1所述的助力机械手，其特征在于，所述大关节臂为一斜梁构件，其上设有用于收纳小关节臂和夹持组件的空洞部位；其中，小关节臂上设有第一插销孔，所述大关节臂上设有第二插销孔；当所述小关节臂和夹持组件收纳入所述空洞部位时，所述第一插销孔和第二插销孔同轴心；以及插销，其插入所述同轴心的第一插销孔和第二插销孔内，用于锁定所述大关节臂和小关节臂。3.如权利要求2所述的助力机械手，其特征在于，所述锁紧机构包括：螺柱，其与所述转接件螺纹连接；凸轮，其套设在所述螺柱上并绕所述螺柱旋转；其中，所述凸轮的径向设有螺旋曲面，所述第一锁紧件为槽孔；当所述手臂绕X向铰接轴转动至贴紧转接件，所述凸轮位于槽孔的正上方，凸轮绕所述螺柱旋转，所述螺旋曲面锁合所述槽孔；当所述螺旋曲面从所述槽孔中滑出，所述大关节臂连同小关节臂、夹持组件绕X向铰接轴转动，直至平行于Z向。4.如权利要求3所述的助力机械手，其特征在于，所述螺旋曲面的螺旋升角不大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学成，于立娟，姜冬梅，郭新旭，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22