一种桌面级大负载四自由度机械臂结构制造技术

本发明专利技术公开了一种桌面级大负载四自由度机械臂结构，该机械臂结构包括依次相连的第一关节、第一连杆、第二关节、第二连杆、第三关节、第三连杆、第四关节、第四连杆以及夹爪部分；第一关节包括底板、支撑结构、第一电机、第一行星减速器、法兰连接件以及交叉滚子轴承；第二关节、第三关节以及第四关节均包括行星减速器、法兰联轴器、电机以及同步轮同步带；夹爪部分包括第五电机、传动模块与夹取模块；传动模块传动连接于第五电机与夹取模块之间；第五电机固定安装于第四连杆，用于驱动夹取模块张合实现夹取。上述机械臂结构能够在缩小机械臂体积的同时保证较高的精度及负载。的同时保证较高的精度及负载。的同时保证较高的精度及负载。

【技术实现步骤摘要】
一种桌面级大负载四自由度机械臂结构


[0001]本专利技术涉及机械臂
，具体涉及一种桌面级大负载四自由度机械臂结构。

技术介绍

[0002]桌面级机械臂所面对的任务类型复杂多样，因此，为了完成各种任务需要机械臂有足够多的自由度与负载能力，大多数的桌面级机械臂为了压缩体积多数选择为四自由度机械臂，导致在执行部分任务时有一定限制。常见的桌面级四自由度机械臂为了提高性能，往往结构会冗余，或者为了实现结构紧凑使机械臂各部分体积差距较大，负载能力弱。
[0003]因此，体积小、大负载的四自由度机械臂结构是当前亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种桌面级大负载四自由度机械臂结构，该机械臂结构能够在缩小机械臂体积的同时保证较高的精度及负载。
[0005]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0006]一种桌面级大负载四自由度机械臂结构，该机械臂结构包括依次相连的第一关节、第一连杆、第二关节、第二连杆、第三关节、第三连杆、第四关节、第四连杆以及夹爪部分；
[0007]所述第一关节包括底板、支撑结构、第一电机、第一行星减速器、法兰连接件以及交叉滚子轴承；所述支撑结构的底部固定连接于所述底板的顶面；所述第一电机、所述第一法兰连接件、所述第一行星减速器与所述交叉滚子轴承均位于所述支撑结构的内部；所述第一电机与所述第一行星减速器连接；所述第一行星减速器的输出轴通过所述法兰连接件与所述交叉滚子轴承的转动环固定连接；所述交叉滚子轴承的固定环与支撑结构固连；
[0008]所述第一连杆的底部与所述交叉滚子轴承的转动环固定连接，并位于所述支撑结构的顶部；
[0009]所述第二关节包括第二行星减速器、第一法兰联轴器、第二电机和第一同步轮同步带；所述第二电机与所述第二行星减速器均固定安装于所述第二连杆的一端；所述第一同步轮同步带传动连接于所述第二电机通过与所述第二行星减速器之间；所述第二行星减速器的输出轴通过所述第一法兰联轴器与所述第一连杆固定连接；
[0010]所述第三关节包括第三行星减速器、第二法兰联轴器、第三电机和第二同步轮同步带；所述第三电机与所述第三行星减速器固定安装于所述第二连杆的另一端；所述第二同步轮同步带传动连接于所述第三电机与所述第三行星减速器之间；所述第三行星减速器的输出轴通过所述第二法兰联轴器与所述第三连杆的一端固定连接；
[0011]所述第四关节包括第四行星减速器、第三法兰联轴器、第四电机和第三同步轮同步带；所述第四连杆为半包围厢式结构，所述第四电机和所述第四行星减速器固定安装于所述第四连杆内；所述第三同步轮同步带传动连接于所述第四电机与所述第四行星减速器之间；所述第四行星减速器的输出轴通过所述第三法兰联轴器与所述第三连杆的另一端固
定连接；
[0012]所述夹爪部分包括第五电机、传动模块与夹取模块；所述传动模块传动连接于所述第五电机与所述夹取模块之间；所述第五电机固定安装于所述第四连杆，用于驱动所述夹取模块张合实现夹取。
[0013]更进一步地，所述传动模块包括下挡板、上挡板、第一伞齿轮、第二伞齿轮、带齿轮中轴、第一齿轮连杆、第二齿轮连杆、第一内部连杆以及第二内部连杆；
[0014]所述下挡板和上挡板固定连接于所述第四连杆背离所述第三连杆的一端；所述上挡板和所述下挡板相对设置组成箱式壳体；所述第一伞齿轮、所述第二伞齿轮、所述带齿轮中轴、所述第一齿轮连杆、所述第二齿轮连杆、所述第一内部连杆以及所述第二内部连杆均安装于箱式壳体内；所述带齿轮中轴的两端通过卡簧挡圈限位安装于所述下挡板和所述上挡板；所述第一伞齿轮与所述第五电机的输出轴相连，并与所述第二伞齿轮啮合；所述第二伞齿轮与所述带齿轮中轴固定连接；所述带齿轮中轴、所述第一齿轮连杆以及所述第二齿轮连杆通过齿依次组成传动结构；
[0015]所述第一齿轮连杆和所述第二齿轮连杆均与所述夹取模块转动连接，用于驱动所述夹取模块进行运动实现夹取；
[0016]所述第一内部连杆和所述第二内部连杆的一端均与所述夹取模块转动连接，另一端转动连接于所述上挡板和所述下挡板，用于对所述夹取模块的运动进行导向。
[0017]更进一步地，所述夹取模块包括相对设置的第一指和第二指；
[0018]所述第一齿轮连杆与所述第一指转动连接；
[0019]所述第二齿轮连杆与所述第二指转动连接；
[0020]所述第一内部连杆的一端与所述第一指转动连接；
[0021]所述第二内部连杆的一端与所述第二指转动连接。
[0022]更进一步地，所述第二连杆的一端设置有用于嵌装所述第二行星减速器的第一凹槽，另一端设置有用于嵌装所述第三行星减速器的第二凹槽；
[0023]所述第四连杆设置有用于嵌装所述第四行星减速器的第三凹槽。
[0024]更进一步地，所述第一连杆和所述第三连杆均为单侧支撑的直角形板状结构；
[0025]所述第二连杆为V型的半包围厢式结构。
[0026]更进一步地，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机以及所述第五电机均为步进电机。
[0027]有益效果：
[0028]本专利技术的桌面级大负载四自由度机械臂结构包括依次相连的第一关节、第一连杆、第二关节、第二连杆、第三关节、第三连杆、第四关节、第四连杆以及夹爪部分，通过关节实现相邻连杆之间的转动，并通过夹爪部分的第五电机和传动模块驱动夹取模块进行夹取动作；各关节均采用行星减速器，并且第一关节的第一行星减速器直接与第一电机相连，最大限度地缩小了机械臂的体积；第一关节通过法兰连接件和交叉滚子轴承与第一连杆相连，利用行星减速器与交叉滚子轴承能够平稳承受轴向重力，从而提高负载；第二关节、第三关节以及第四关节中的行星减速器与电机均通过同步轮同步带进行传动，并且行星减速器通过法兰联轴器与对应连杆相连，使用同步轮同步带进行传动便于电机和减速器的位置分布且更加紧凑；同步轮同步带能够置于机械臂内部，避免因外界因素对传动造成卡顿，此
种传动方式使电机和减速器同步无间隙传动，且会降低传动噪声，在不影响关节精度和负载的同时缩小体积。
[0029]同时，由于第一连杆和第三连杆均为单侧支撑的直角形板状结构，第二连杆为V型的半包围厢式结构，连杆采用上述结构节省了大量冗余结构，使关节以更紧凑的结构进行传动，配合行星减速器使关节的受力更加平衡，提高了负载能力，增强结构稳定性。
[0030]在第二连杆和第四连杆的端部设置凹槽，并将行星减速器嵌入凹槽中，能够在保证减速器输入、输出同轴的同时增强结构的稳定性。
附图说明
[0031]图1为本专利技术机械臂结构的结构示意图；
[0032]图2为图1中第一关节的结构示意图；
[0033]图3为图1中第二关节和第三关节的结构示意图；
[0034]图4为图1中第四关节的结构示意图；
[0035]图5为图1中夹爪部分的结构示意图；
[0036]图6为图1中夹爪部分的内部结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种桌面级大负载四自由度机械臂结构，其特征在于，包括依次相连的第一关节(1)、第一连杆(5)、第二关节(2)、第二连杆(6)、第三关节(3)、第三连杆(7)、第四关节(4)、第四连杆(8)以及夹爪部分(9)；所述第一关节包括底板(10)、支撑结构(11)、第一电机(12)、第一行星减速器(13)、法兰连接件(14)以及交叉滚子轴承(15)；所述支撑结构的底部固定连接于所述底板的顶面；所述第一电机、所述第一法兰连接件、所述第一行星减速器与所述交叉滚子轴承均位于所述支撑结构的内部；所述第一电机与所述第一行星减速器连接；所述第一行星减速器的输出轴通过所述法兰连接件与所述交叉滚子轴承的转动环固定连接；所述交叉滚子轴承的固定环与支撑结构固连；所述第一连杆的底部与所述交叉滚子轴承的转动环固定连接，并位于所述支撑结构的顶部；所述第二关节包括第二行星减速器(16)、第一法兰联轴器(17)、第二电机(18)和第一同步轮同步带(19)；所述第二电机与所述第二行星减速器均固定安装于所述第二连杆的一端；所述第一同步轮同步带传动连接于所述第二电机通过与所述第二行星减速器之间；所述第二行星减速器的输出轴通过所述第一法兰联轴器与所述第一连杆固定连接；所述第三关节包括第三行星减速器(20)、第二法兰联轴器(21)、第三电机(22)和第二同步轮同步带(23)；所述第三电机与所述第三行星减速器固定安装于所述第二连杆的另一端；所述第二同步轮同步带传动连接于所述第三电机与所述第三行星减速器之间；所述第三行星减速器的输出轴通过所述第二法兰联轴器与所述第三连杆的一端固定连接；所述第四关节包括第四行星减速器(24)、第三法兰联轴器(25)、第四电机(26)和第三同步轮同步带(27)；所述第四连杆为半包围厢式结构，所述第四电机和所述第四行星减速器固定安装于所述第四连杆内；所述第三同步轮同步带传动连接于所述第四电机与所述第四行星减速器之间；所述第四行星减速器的输出轴通过所述第三法兰联轴器与所述第三连杆的另一端固定连接；所述夹爪部分包括第五电机、传动模块与夹取模块；所述传动模块传动连接于所述第五电机与所述夹取模块之间；所述第五电机固定安装于所述第四连杆，用于驱动所述夹取模块张合实现夹取。2.如权利要求1所述的桌面级大...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕茂斌，孙光辉，解博炜，刘格远，邓方，陈杰，付海岭，周家东，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：