一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂制造技术

本发明专利技术涉及机械臂领域，更具体地，涉及一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，包括底座、安装于底座上的第一舵机、连接第一舵机和若干级连接臂的转盘，转盘包括与底座固定连接的固定盘、与固定盘转动连接转动盘，转动盘与第一舵机的输出轴连接。机械臂和抓取物的重量都由底座承受，第一舵机的输出轴只需要承受扭矩，实现了机械臂将传动受力和受载分离，提高了机械臂的可靠性和寿命，减少了机械臂在工作时的抖动。

A kind of multi degree of freedom manipulator which can be equipped on small and medium-sized mobile platform

【技术实现步骤摘要】
一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂
本专利技术涉及机械臂领域，更具体地，涉及一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂。
技术介绍
近些年来工业机器人在制造业界大放异彩，他们能精确稳定地完成搬运，焊接，装配，喷漆等作业。另一方面各式各样的民用机器人则广泛用于实现航拍，测绘，勘探，巡检，定位，影视制作和通信中继等任务。相比于工业机器人，民用机器人能完成的任务相对单一，上述的一些民用机器人能够完成的任务都是一些对环境感知的任务，诸如抓取，装配，运输，这类主动与环境进行交互的任务，小型民用机器人却难以完成。工业机器人为臂型机器人，它们的特点是高功率，高扭矩，高精度，高负载，低误差。这些特点使它们能很好地与外界主动交互，完成各种高难度的工业制造生产任务。但是这种臂型机器人无法直接迁移到小型的民用机器人上。因为工业机器人的重量体积庞大，对电源的电压，功率有较高的要求，难以安装到小型的民用机器人上。为了减轻民用机器人上的中小型臂型机器人的重量，需要将重型电机换成质量较轻的舵机，但是舵机输出轴除了要输出扭矩之外，还要承受巨大的弯矩和近乎整个机械臂加上目标物体的重量，这会在舵机输出轴产生复杂的三向应力，不但会使得舵机输出轴发生疲劳失效，寿命缩短，而且会让机械臂抖动过大，难以准确抓取物体。另外的，现有机械臂各个关节之间的相对位置关系，每个关节的运动方向，机械臂的各个关节的臂长都是固定的，无法改变机械臂的结构和臂长，限制了机械臂的可拓展性。如公开号为CN207841381U的专利文件，公开了一种多自由度机械臂，该机械臂的第一舵机在工作中除了输出扭矩还要承载负荷，容易发生抖动。同时，联接臂之间的关节和臂长也是固定的，无法进行调整。
技术实现思路
本专利技术为克服上述现有技术中中小型机械臂因抖动无法准确抓取物体的问题，提供一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，减少机械臂的在工作时的抖动，同时可以更改机械臂的关节，增加机械臂的适用性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，包括底座、安装于底座上的第一舵机、连接所述第一舵机和若干级连接臂的转盘，转盘包括与所述底座固定连接的固定盘、与所述固定盘转动连接转动盘，所述转动盘与所述第一舵机的输出轴连接。在工作状态下，机械臂的承受的载荷传递至转动盘，转动盘将载荷传递至固定盘，第一舵机的输出轴不承受机械臂带来的负载，只输出扭矩，从而实现传动和受载分离，减少第一舵机受到的应力，减少抖动。优选的，所述转动盘设置有转动金属片，所述固定盘设置有固定金属片；所述固定金属片设置有中心孔，所述转动金属片设置有套装于所述中心孔的中空部，所述中空部靠近所述固定金属片的一端设置有与所述固定金属片卡接的外延部。转动金属片的中空部穿过固定金属片的中心孔，并且外延部为向外延伸的圆台，圆台与固定金属片靠近底座的一端抵接，实现了转动金属片与固定金属片的卡接。转动盘受到的载荷通过外延部传递至底座，同时转动金属片能够相对于固定金属片转动。优选的，所述第一舵机的输出轴通过连接键与所述转动盘连接。转动盘设置键槽，连接键伸入转动盘的键槽中，但并与转动盘直接接触，只有在输出轴转动的时候，会带着转动盘一起转动，从而避免转动盘将其他的载荷传递至输出轴上，保证输出轴只输出扭矩，减少机械臂的抖动。优选的，所述转动金属片和所述固定金属片之间形成空腔，所述空腔放置有滚珠。转动金属片设置有向下凹陷的凹槽，固定金属片设置有向上凹陷的凹槽，两个相对的凹槽构成放置滚珠的空腔。滚珠在空腔内，既可以不影响两者的转动，同时可以分担金属片转盘所受到的载荷力。优选的，若干级连接臂设置有用于关节连接的连杆部；所述连杆部包括基座和连杆轴，所述基座与所述连杆轴可拆卸固定连接。连杆部为可拆卸的结构，当机械臂需要更改其他长度的时候，可以通过将拆卸连杆轴，将两个关节或多个关节的连杆轴和基座进行重新组装，来减少连接臂的关节，从而实现机械臂的臂长更改，提高机械臂的适用性。优选的，所述连杆轴包括套装于所述基座上的轴套和套装于所述轴套上的限位套筒；所述轴套与所述基座卡接，所述限位套筒可沿着所述轴套活动。在使用的状态下，轴套限制轴套和基座的卡接位置，使得轴头和基座部发生脱离。当需要拆卸的时候，将轴套移动至卡接位置意外的位置，向外拔出轴套。拆卸方便。优选的，所述轴套设置有通孔，所述基座设置有凹槽，所述通孔和所述凹槽上装有圆珠；所述限位套筒通过弹性件的弹力在所述轴套上活动，所述限位套筒设置有与所述圆珠抵接的斜面。在使用状态下，圆珠的一部分穿过通孔进入凹槽，使得轴套和基座实现卡接，同时限位套筒的斜面压紧滚珠，轴套和基座不会发生分离。当需要拆卸轴套的时候，推动限位套筒运动，并拉伸或压缩弹性件，限位套筒的斜面移动，斜面留有容纳圆珠的空间，圆珠能够向外移动，离开凹槽，轴套和套筒能够发生相对运动，从而实现脱离，脱离后弹性件能够推动限位套筒复位。轴套、基座和限位套筒能够一层层套装，只需要推动限位套筒即可实现轴套和基座的分离，拆卸更加方便。优选的，所述基座靠近所述轴套的端面设置有卡块，所述轴套设置有与所述卡块配合的卡槽。安装的时候，卡块插入卡槽当中，放置基座和轴套发生相对运动。优选的，若干级连接臂包括依次相连的第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂；所述第一连接臂包括第二舵机、与第二舵机连接的第一U型臂、第二U型臂和用于连接所述第一U型臂和所述第二U型臂的连杆部A；所述第二连接臂包括与所述第二U型臂连接的第三舵机、与所述第三舵机连接的连杆部B和与所述连杆部B连接的第三U型臂；所述第三连接臂包括与所述第三U型臂连接的第四舵机、通过连接板连接第四舵机的第五舵机。连杆部A和连杆部B均为同一结构，实际为安装在不同位置的连杆。第二舵机、第三舵机和第四舵机竖直方向上的摆动，第五舵机的舵盘连接夹取机构等输出机构。可以根据使用的情况或空间，将连杆部A和连杆部B拆卸，将连杆部B的轴套安装于连杆部A的基座上，实现连接臂的长度更改。优选的，所述连杆设置有贯穿孔。用于连接舵机的电缆线可以穿过连杆的贯穿孔，使得所有的导线都藏于连杆内部，减少了导线对机械臂运动的阻碍。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：机械臂和抓取物的重量都由底座承受，第一舵机的输出轴只需要承受扭矩，实现了机械臂将传动受力和受载分离，提高了机械臂的可靠性和寿命，减少了机械臂在工作时的抖动；机械臂用于连接关节的连接部可通过拆卸后再组装，使机械臂整体可以随时按需求改变各连杆长度，可满足不同工作空间的需求。附图说明图1是本专利技术一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂的结构示意图；图2是图1的M-M的剖视图；图3是图2的A位置的局部放大图；图4是本专利技术一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂的另一实施例的结构示意图。图5是本专利技术的连杆部的结构示意图；图6是图5的C-C的剖视图；图7是本专利技术的连杆部的另一实施例的剖视结构示意图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，包括底座(1)、安装于底座(1)上的第一舵机(2)、连接所述第一舵机(2)和若干级连接臂(3)的转盘(4)，其特征在于，转盘(4)包括与所述底座(1)固定连接的固定盘(5)、与所述固定盘(5)转动连接转动盘(6)，所述转动盘(6)与所述第一舵机(2)的输出轴(201)连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，包括底座(1)、安装于底座(1)上的第一舵机(2)、连接所述第一舵机(2)和若干级连接臂(3)的转盘(4)，其特征在于，转盘(4)包括与所述底座(1)固定连接的固定盘(5)、与所述固定盘(5)转动连接转动盘(6)，所述转动盘(6)与所述第一舵机(2)的输出轴(201)连接。


2.根据权利要求1所述的一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，其特征在于，所述转动盘(6)设置有转动金属片(601)，所述固定盘(5)设置有固定金属片(501)；所述固定金属片(501)设置有中心孔(502)，所述转动金属片(601)设置有套装于所述中心孔(502)的中空部(602)，所述中空部(602)靠近所述固定金属片(501)的一端设置有与所述固定金属片(501)卡接的外延部(603)。


3.根据权利要求2所述的一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，其特征在于，所述第一舵机(2)的输出轴(201)通过连接键(202)与所述转动盘(6)连接。


4.根据权利要求2所述的一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，其特征在于，所述转动金属片(601)和所述固定金属片(501)之间形成空腔，所述空腔放置有滚珠(602)。


5.根据权利要求1-4任一所述的一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，其特征在于，若干级连接臂(3)设置有用于关节连接的连杆部(7)；所述连杆部(7)包括基座(701)和连杆轴(702)，所述基座(701)与所述连杆轴(702)可拆卸固定连接。


6.根据权利要求5所述的一种可装备于中小型移动平台的多自由度机械臂，其特征在于，所述连杆轴(702)包括套装于所述基座(701)上的轴套(7021)和套装于所述轴套(7021)上的限位套筒(702...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨煜基，欧阳子臻，成慧，陈雪晨，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44