一种小型全自动平面3自由度机械手臂制造技术

本实用新型专利技术涉及一种小型全自动平面3自由度机械手臂，其特征在于，包括：底座；操作手臂；与操作手臂连接、用于驱动操作手臂摆动的末端驱动单元；与所述的末端驱动单元连接的滑动杆；设置在底座的上部，与所述的滑动杆连接，并用于驱动滑动杆平移和摆动的直线运动机构。本实用新型专利技术结构简单、部件紧凑、尺寸小，具有节能、安装方便的性能，且定位精度和自动化程度高，能有效降低人工成本。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及ー种小型全自动平面3自由度机械手臂，属机器人

技术介绍
为了在ー些特殊区域(例如高空输电线上)的特定平面范围内围绕目标物体进行观察、清洁、涂刷等操作，人工成本很高，如果操作区域是ー些危险或是对人体有危害的地带，普通的机械装置又很难胜任，而且运动和定位精度不高。因此，ー种自动化的能精确控制和定位的机械手臂成为发展趋势，在这种机械手臂的末端安装执行装置(例如机械手、摄像头、喷头等)，就可以完成不同的任务
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术的目的在于提供ー种定位精度高和自动化程度高，且能有效降低人工成本的小型全自动平面3自由度机械手。为达到上述目的，本技术是通过以下的技术方案来实现的ー种小型全自动平面3自由度机械手臂，其特征在于，包括底座；操作手臂；与操作手臂连接、用于驱动操作手臂摆动的末端驱动单元；与所述的末端驱动单元连接的滑动杆；设置在底座的上部，与所述的滑动杆连接，并用于驱动滑动杆平移和摆动的直线运动机构。进ー步，所述的直线运动机构包括第一导向单元、第一滑块、第二导向单元和第二滑块，所述的第一导向单元和第二导向单元垂直设置在底座上，而所述的第一滑块设置在第一导向单元上，所述的第二滑块设置在第二导向单元上，所述的滑动杆的一端穿过第二滑块后设置在第一滑块上。其中，所述的第一导向单元包括第一固定座、第二固定座、同步带张紧座、第一齿形压板、第二齿形压板、同步带和两根导向轴，所述的两根导向轴平行设置，第一固定座和第二固定座分别固定在导向轴的两端，而所述的同步带张紧座套接在两根导向轴上，并与所述的第二固定座配合连接，所述的第一齿形压板和第二齿形压板分别与所述的第一固定座和同步带张紧座配合连接，而所述的同步带的两端分别固定在第一齿形压板和第二齿形压板上。所述的同步带张紧座可以在两根导向轴上滑动，不和第二固定座有任何接触，在用于张紧同步带时，可通过螺钉将同步带张紧座固定在第二固定座上。此外，在所述的第一导向单元的第一固定座和第二固定座上还安装有霍尔开关，而所述的第一滑块上则设置有与霍尔开关组合形成限位开关的磁铁，以对第一滑块进行限位，用以限制第一滑块在第一导向单元上的滑动位置。而所述的第二导向单元和第一导向单元的结构完全相同，即包括所有的第一导向単元的部件，且各部件之间的连接及位置关系也完全相同，只是第二导向单元和第一导向単元的设置方式是形成T字形的垂直设置。进ー步，所述的第一滑块包括第一伺服电机、与第一伺服电机连接的第一带轮轴、设置在第一带轮轴上的第一同步带轮、两端套设在所述的导向轴上用于设置第一伺服电机的第一支座、设置在第一支座上部的第一保持架、两端通过轴承分别与所述的第一支座和第一保持架转动连接的第一转动块，所述的第一转动块的旋转轴垂直第一支座的上表面，且所述的滑动杆的一端固定在第一转动块上，而所述的第一同步带轮与所述的同步带啮合为了计算第一滑块在第一导向单元上的移动的距离，所述的第一带轮轴的端部还设置有第一编码器，所述的第一编码器能够计算出第一同步带轮的旋转角度，进而计算出第一滑块在第一导向单元上的移动的距离。在第一滑块中，所述的第一保持架的上部还设置有第三编码器，所述的第三编码器与第一转动块的旋转轴连接，第三编码器主要是用于计算第一转动块的转动角度，进而计算出滑动杆的摆动角度。而为了增大同步带在第一同步带轮上的包角，所述的第一支座上还设置有两个第一压带轮，所述的两个第一压带轮并列设置在第一同步带轮的上部，且与所述的同步带的背面接触。此外，所述的第二滑块包括第二伺服电机、与第二伺服电机连接的第二带轮轴、设置在第二带轮轴上的第二同步带轮、两端套设在所述的第二导向单元的导向轴上用于设置第二伺服电机的第二支座、设置在第二支座上部的第二保持架、两端通过轴承分别与所述的第二支座和第二保持架转动连接的第二转动块，所述的第二转动块的旋转轴垂直第二支座的上表面，且所述的滑动杆穿过所述的第二转动块，与所述的第二转动块形成滑动副。同样，所述的第二带轮轴的端部还设置有第二编码器，所述的第二编码器能够计算出第二同步带轮的旋转角度，进而计算出第二滑块在第二导向单元上的移动的距离。所述的第二支座上同样也设置有两个第二压带轮，所述的两个第二压带轮并列设置在第二同步带轮的上部，且与所述的第二导向单元中的同步带背面接触，以增大第二导向単元中的同步带在第二同步带轮上的包角。而所述的末端驱动单元包括压块、与所述的压块通过螺钉连接的框架、固定在所述的的框架的左右两侧的两台对称设置的第三伺服电机、与其中一台第三伺服电机连接的长法兰轴、与另外一台第三伺服电机连接的短法兰轴、用于连接长法兰轴和短法兰轴的联轴器，所述的滑动杆的一端部固定在所述的压块和框架形成的连接孔内，而所述的操作手臂固定在所述的长法兰轴上。所述的长法兰轴上还固定有编码器固定板，所述的编码器固定板上设置有第四编码器，所述的第四编码器用于计算操作手臂的旋转角度。此外，为了限制操作手臂的旋转范围，所述的框架上还设置有限位开关固定座，所述的限位开关固定座上设置有两个用于限制操作手臂旋转范围的接触式限位开关。进ー步，所述的滑动杆为一中空管，所述的的末端驱动单元的动カ线和信号线在滑动杆内部通过后与控制装置连接。本技术的有益效果是I、本技术结构简单，部件紧凑、尺寸小，具有节能、安装方便的性能；2、本技术可以在平面的特定范围内自动实现机械手臂的特定运动和精确定位，可代替人工实现特定操作；3、本技术所述的滑动杆采用中空管，既减轻了机器人整体的重量，又可以将导线置于滑动杆的中空管中；4、本技术所述的直线运动机构采用同步带的传动方式，在满足传动精度的前提下，又减轻了直线运动机构的重量。直线运动机构上还设置有简单的张紧装置，方便易用；5、本技术可完全独立应用，也可以和其他装置联合使用，适用于不同领域。附图说明图I为本技术一实施例的结构示意图；图2为本技术一实施例的立体结构示意图；图3为本技术所述的第一导向单元的结构示意图；图4为本技术所述的第一导向单元的分体结构示意图；图5为本技术所述的第一滑块的结构示意图；图6为本技术所述的第一滑块的分体结构示意图；图7为本技术所述的第二滑块的结构示意图；图8为本技术所述的第二滑块的分体结构示意图；图9为本技术所述的末端驱动单元的结构示意图；图10为本技术所述的末端驱动单元的分体结构示意图。附图中主要标记含义如下I、底座 2、第一滑块 3、第一导向单元 4、第二导向单元5、第二滑块6、滑动杆7、末端驱动单元 8、操作手臂。具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术作具体的介绍。图I为本技术一实施例的结构示意图；图2为本技术一实施例的立体结构示意图。如图I和图2所示ー种小型全自动平面3自由度机械手臂，包括底座I ;操作手臂8 ;与操作手臂8连接、用于驱动操作手臂8摆动的末端驱动单元7 ;与所述的末端驱动単元7连接的滑动杆6 ;设置在底座I的上部，与所述的滑动杆6连接，并用于驱动滑动杆6平移和摆动的直线运动机构。所述的直线运动机构包括第一导向单元3、第一滑块2、第二导向单元4和第二滑块5，所述的第一导向单元3和第二导向单元4垂直设置在底座I上，而所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王鲁单，吴建坡，赵广志，程胜，张建伟，
申请(专利权)人：昆山市工业技术研究院有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：