一种新型高载荷比三自由度机械臂制造技术

本发明专利技术提供了一种新型高载荷比三自由度机械臂，机械臂的各关节部位为镁合金材质，机械臂的一级臂与二级臂两端部为镁合金材质，除两端部外为碳纤维材质；机械臂中：底座组件的底座电机内嵌于底座固定架中；一级臂组件的一级臂一端通过一级臂固定架安装在底座固定架的上端、与底座电机输出轴相联接，并内嵌一级臂电机，一级臂电机装夹在一级臂固定架上；二级臂组件的二级臂能够相对一级臂转动至与一级臂水平相叠，二级臂用于与一级臂组装的一端固设二级臂连接件，二级臂电机内嵌于一级臂上预留的安装孔中，装夹在二级臂连接件上。本发明专利技术可实现重量更轻、体积更小、机械强度更高。机械强度更高。机械强度更高。

【技术实现步骤摘要】
一种新型高载荷比三自由度机械臂


[0001]本专利技术涉及一种机械臂，更具体地说是一种新型高载荷比三自由度机械臂。

技术介绍

[0002]现有的机械臂及其控制方法存在各种各样的局限性，机械臂类似于人的手，是一种可编程的，具有与人类手臂相似功能的装置，通过关节连接使其可以完成旋转运动或平移(线性)运动，各个关节的连接最终形成了一个运动链。机械臂可以代替人力工作，特别是一些人为无法触及的部位，但目前的机械臂在重量、体积和机械强度上无法兼顾，材料上虽然使用了高强度的合金钢，但是也加剧了本体过重的现状。即使现有的机械臂能够承受的负载很大，也无法弥补其体积大小的缺陷，在运输中也是需要其他设备来辅助搬运，在便捷性上还有所欠缺。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在解决上述技术问题，为此提出一种新型高载荷比三自由度机械臂，以期实现重量更轻、体积更小、机械强度更高。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种新型高载荷比三自由度机械臂，其结构特点是：
[0006]机械臂的各关节部位为镁合金材质，机械臂的一级臂与二级臂两端部为镁合金材质，除两端部外为碳纤维材质；
[0007]包括底座组件、一级臂组件与二级臂组件；
[0008]所述底座组件包括安装有底座电机的底座固定架，所述底座电机内嵌于底座固定架中，用于驱动一级臂组件与二级臂组件整体绕底座电机输出轴的中轴线回转；
[0009]所述一级臂组件包括一级臂、一级臂固定架及一级臂电机，所述一级臂一端通过一级臂固定架安装在底座固定架的上端、与底座电机输出轴相联接，并内嵌一级臂电机，另一端预留有供二级臂电机内嵌的安装孔，所述一级臂电机固装在一级臂固定架上，电机安装端与一级臂固定架之间增设一级臂电机加厚垫片，电机输出轴端通过第一滚动轴承与第一轴承固定套装配在一级臂固定架上；
[0010]所述二级臂组件包括二级臂、二级臂连接件及二级臂电机，二级臂用于与一级臂组装的一端固设所述二级臂连接件，所述二级臂电机内嵌于一级臂上预留的安装孔中，电机安装端与二级臂连接件之间固连，且之间增设二级臂电机垫片，电机输出轴端通过第二滚动轴承与第二轴承固定套装配在二级臂连接件上。
[0011]本专利技术的结构特点也在于：
[0012]所述碳纤维材质的拉伸强度为5880Mpa，密度为1.80g/cm3，所述镁合金材质的抗拉强度为290Mpa，密度为1.73g/cm3。
[0013]所述一级臂与二级臂均是通过一体化成型技术制成。
[0014]所述一级臂固定架为U型板状结构，开口端朝上安装在底座固定架的上端，一级臂
电机装夹在一级臂固定架的开口两侧板之间。
[0015]所述二级臂连接件为二级臂两侧的一对弧形板，二级臂电机装夹在一对弧形板之间。
[0016]所述机械臂的关节部位构件包括底座固定架、一级臂固定架、一级臂电机加厚垫片、第一轴承固定套、二级臂连接件、二级臂电机垫片、第二轴承固定套。
[0017]所述二级臂用于与一级臂组装的一侧端部为弧形段，内凹面朝向一级臂，所述二级臂能够相对一级臂转动至与一级臂水平相叠。
[0018]与已有技术相比，本专利技术兼顾对机械臂重量、体积与机械强度的优化，体现在：
[0019]1、重量轻；通过使用镁合金材料制作机械臂的各关节部位及一级臂与二级臂的两端部，使用碳纤维制作一级臂与二级臂除两端部之外的臂体，相较于传统机械臂选用的铝合金，在同等体积下，本专利技术的机械臂更轻；
[0020]2、体积小；通过将二级臂的一侧端部设计为弧形段，使二级臂与一级臂之间的折叠收拢更近于水平相叠，从而使得机械臂收拢状态下占用体积更小；
[0021]3、机械强度得到提升；同样的工况下，本专利技术设有碳纤维材质的一级臂与二级臂的机械臂，相较于铝合金结构的机械臂，其机械强度更高。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的立体结构示意图；
[0023]图2是本专利技术的立体分解结构示意图；
[0024]图3是一级臂与二级臂展开时的结构示意图；
[0025]图4是一级臂与二级臂收拢时的结构示意图；
[0026]图5是二级臂端部的结构示意图；
[0027]图6是一级臂电机加厚垫片的结构示意图。
[0028]图中：
[0029]11底座固定架；12底座电机；
[0030]21一级臂；22一级臂固定架；23一级臂电机；24一级臂电机加厚垫片；25安装孔；26第一滚动轴承；27第一轴承固定套；
[0031]31二级臂；32弧形段；33二级臂连接件；34二级臂电机；35二级臂电机垫片；36长弧形外凸结构；37第二滚动轴承；38第二轴承固定套。
具体实施方式
[0032]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0033]请参照图1至图6，本实施例的新型高载荷比三自由度机械臂结构设置如下：
[0034]机械臂的各关节部位为镁合金材质，机械臂的一级臂21与二级臂31两端部为镁合金材质，除两端部外为碳纤维材质；
[0035]包括底座组件、一级臂21组件与二级臂31组件；
[0036]底座组件包括安装有底座电机12的底座固定架11，底座电机12内嵌于底座固定架11中，用于驱动一级臂21组件与二级臂31组件整体绕底座电机12输出轴的中轴线回转；
[0037]一级臂21组件包括一级臂21、一级臂固定架22及一级臂电机23，一级臂21一端通过一级臂固定架22安装在底座固定架11的上端、与底座电机12输出轴相联接，并内嵌一级臂电机23，另一端预留有供二级臂电机34内嵌的安装孔25，一级臂电机23固装在一级臂固定架22上，电机安装端与一级臂固定架22之间增设一级臂电机加厚垫片24，用以提高机械臂运动的稳定性，电机输出轴端通过第一滚动轴承26与第一轴承固定套27装配在一级臂固定架22上，用于驱动一级臂21绕一级臂电机23输出轴的中轴线摆动；
[0038]二级臂31组件包括二级臂31、二级臂连接件33及二级臂电机34，二级臂31用于与一级臂21组装的一端固设二级臂连接件33，二级臂电机34内嵌于一级臂21上预留的安装孔25中，电机安装端与二级臂连接件33之间固连，且之间增设二级臂电机垫片35，用以提高机械臂运动的稳定性，电机输出轴端通过第二滚动轴承37与第二轴承固定套38装配在二级臂连接件33上，用于驱动二级臂31绕二级臂电机34输出轴的中轴线摆动。
[0039]进一步设置，该机械臂的结构设置也包括：
[0040]碳纤维材质的拉伸强度为5880Mpa，密度为1.80g/cm3，镁合金材质的抗拉强度为290M本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型高载荷比三自由度机械臂，其特征是：机械臂的各关节部位为镁合金材质，机械臂的一级臂与二级臂两端部为镁合金材质，除两端部外为碳纤维材质；包括底座组件、一级臂组件与二级臂组件；所述底座组件包括安装有底座电机的底座固定架，所述底座电机内嵌于底座固定架中，用于驱动一级臂组件与二级臂组件整体绕底座电机输出轴的中轴线回转；所述一级臂组件包括一级臂、一级臂固定架及一级臂电机，所述一级臂一端通过一级臂固定架安装在底座固定架的上端、与底座电机输出轴相联接，并内嵌一级臂电机，另一端预留有供二级臂电机内嵌的安装孔，所述一级臂电机固装在一级臂固定架上，电机安装端与一级臂固定架之间增设一级臂电机加厚垫片，电机输出轴端通过第一滚动轴承与第一轴承固定套装配在一级臂固定架上；所述二级臂组件包括二级臂、二级臂连接件及二级臂电机，二级臂用于与一级臂组装的一端固设所述二级臂连接件，所述二级臂电机内嵌于一级臂上预留的安装孔中，电机安装端与二级臂连接件之间固连，且之间增设二级臂电机垫片，电机输出轴端通过第二滚动轴承与第二轴承固定套装配在二级臂连接件上。2.根据权利要求1所述的新型高载...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉成，黄烨鑫，赵娜娜，叶晓东，
申请(专利权)人：常州先进制造技术研究所，
类型：发明
国别省市：