專(zhuān)利名稱(chēng)：六自由度精密重載機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)化機(jī)械部件，特別涉及一種六自由度精密重載機(jī)械手。
背景技術(shù)：
機(jī)械手臂作為重要制造裝備中較為主要的關(guān)鍵裝備而被廣泛研究，主要應(yīng)用于汽 車(chē)、船舶、艦艇、飛機(jī)、衛(wèi)星、火箭、宇宙飛船、大型機(jī)床、大型生產(chǎn)線(xiàn)與設(shè)備組以及鋼鐵冶金 等行業(yè)。然而，在重大裝備的安裝/裝配環(huán)節(jié)，對(duì)工業(yè)機(jī)械手的定位精度和載荷能力提出了 更高的要求。在很大程度上，工業(yè)機(jī)械手的性能精度決定著產(chǎn)品的精度和性能。現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)械手臂由于傳動(dòng)和配合連接部件較多，傳動(dòng)鏈較長(zhǎng)，運(yùn)行精度很難 達(dá)到要求，對(duì)于重負(fù)載的適應(yīng)特性較差；因而，對(duì)于較重負(fù)載的工作環(huán)境下，如果對(duì)機(jī)械手 臂具有重負(fù)載和精度的要求，則限制其自由度方面的發(fā)展。因此需要一種機(jī)器人機(jī)械手臂，能夠運(yùn)行靈活自如，具有較多的自由度，適用于精 度要求高、重負(fù)載的場(chǎng)合。

實(shí)用新型內(nèi)容有鑒于此，本實(shí)用新型的目的提供一種六自由度精密重載機(jī)械手，能夠運(yùn)行靈活 自如，具有較多的自由度，適用于精度要求高、重負(fù)載的場(chǎng)合。本實(shí)用新型的六自由度精密重載機(jī)械手，包括動(dòng)力裝置、基座和手臂總成，手臂總 成包括下臂總成、上臂總成和夾鉗總成；下臂總成包括豎直設(shè)置的舉升液壓缸，所述舉升液壓缸缸體與基座以可繞自身軸 線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式配合，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與舉升液壓缸缸體傳動(dòng)配合；上臂總成包括伸長(zhǎng)液壓缸、前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和擺動(dòng)液壓缸，伸長(zhǎng)液壓缸、前臂旋 轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和擺動(dòng)液壓缸依次連接形成直桿結(jié)構(gòu)；所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng) 的方式單自由度連接于舉升液壓缸活塞桿，前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)機(jī)體固定連接于伸長(zhǎng)液壓缸 活塞，前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)動(dòng)力輸出軸與擺動(dòng)液壓缸缸體傳動(dòng)配合；所述擺動(dòng)液壓缸動(dòng)力輸 出端連接有機(jī)械手腕形成腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)；夾鉗總成包括夾鉗座、夾鉗和推力液壓缸，所述夾鉗包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置并以杠桿 結(jié)構(gòu)鉸接于夾鉗座的夾鉗桿體，推力液壓缸缸體固定設(shè)置在夾鉗座上，推力液壓缸的活塞 桿前端部設(shè)置軸向端面弧形凸臺(tái)，兩個(gè)夾鉗桿體阻力臂之間通過(guò)壓應(yīng)力回位彈簧連接，兩 個(gè)夾鉗桿體動(dòng)力臂內(nèi)側(cè)在回位彈簧作用下分別靠在端面弧形凸臺(tái)的弧形側(cè)面。進(jìn)一步，所述基座為箱式結(jié)構(gòu)，基座內(nèi)設(shè)置齒輪傳動(dòng)副，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出 軸與齒輪傳動(dòng)副的主動(dòng)齒輪在圓周方向固定配合，齒輪傳動(dòng)副的從動(dòng)齒輪的從動(dòng)齒輪軸穿 出基座與舉升液壓缸缸體傳動(dòng)配合，所述舉升液壓缸缸體立在基座上與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合；所述 基座上設(shè)置豎立支撐，豎立支撐設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)配合外套于舉升液壓缸缸體的環(huán)形支撐套；進(jìn)一步，所述舉升液壓缸缸體頂端通過(guò)軸向滑鍵配合內(nèi)套有舉升滑座，舉升滑座 上端形成擔(dān)在舉升液壓缸缸體頂端面的環(huán)形凸緣，舉升液壓缸活塞桿沿軸線(xiàn)由下至上穿過(guò)舉升滑座并與其固定連接，舉升液壓缸活塞桿上端部固定設(shè)置有上臂支座，所述伸長(zhǎng)液壓 缸缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自由度鉸接于上臂支座；進(jìn)一步，所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體前端通過(guò)軸向滑鍵配合內(nèi)套有伸長(zhǎng)滑座，伸長(zhǎng)滑座 前端形成擔(dān)在伸長(zhǎng)液壓缸缸體前端面的環(huán)形凸緣，伸長(zhǎng)液壓缸活塞桿沿軸線(xiàn)由后至前穿過(guò) 伸長(zhǎng)滑座并與其固定連接，伸長(zhǎng)液壓缸活塞桿前端部固定設(shè)置有前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)支座， 所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)機(jī)體固定設(shè)置在前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)支座上；進(jìn)一步，所述動(dòng)力裝置為伺服電機(jī)；進(jìn)一步，所述舉升液壓缸缸體下端面與基座上表面之間通過(guò)推力軸承轉(zhuǎn)動(dòng)配合。本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的六自由度精密重載機(jī)械手，采用液壓驅(qū)動(dòng) 和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，并采用六個(gè)自由度的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)方位的裝配要求，結(jié) 合相應(yīng)的電氣控制，能實(shí)現(xiàn)裝配操作的精確化，利用液壓驅(qū)動(dòng)可以抓取更大的重物，實(shí)現(xiàn)操 作的重載化；本實(shí)用新型在使用時(shí)配以傳感器和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合對(duì)安裝過(guò)程進(jìn)行精確 定位，可使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)智能化裝配及其他相關(guān)的作業(yè)要求；本實(shí)用新型提高傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn) 機(jī)械手臂高精度、高可靠性、長(zhǎng)壽命、低能耗、小體積、輕量化的高剛度高精密驅(qū)動(dòng)，同時(shí)制 造加工工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)制造成本低，安裝調(diào)試容易以及拆卸維修方便。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為夾鉗總成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為夾鉗總成結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示本實(shí)施 例的六自由度精密重載機(jī)械手，包括動(dòng)力裝置3、基座1和手臂總成，手臂總成包括下臂總 成、上臂總成和夾鉗總成；下臂總成包括豎直設(shè)置的舉升液壓缸，所述舉升液壓缸缸體8與基座1以可繞自 身軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式配合，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與舉升液壓缸缸體8傳動(dòng)配合；上臂總成包括伸長(zhǎng)液壓缸、前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)21和擺動(dòng)液壓缸24，伸長(zhǎng)液壓缸、 前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)21和擺動(dòng)液壓缸24依次連接形成直桿結(jié)構(gòu)；具體連接方式為所述伸 長(zhǎng)液壓缸缸體16以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自由度連接于舉升液壓缸活塞桿9，前臂旋轉(zhuǎn) 伺服電機(jī)21機(jī)體固定連接于伸長(zhǎng)液壓缸活塞17，前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)21動(dòng)力輸出軸23與擺 動(dòng)液壓缸缸體24傳動(dòng)配合；所述擺動(dòng)液壓缸24動(dòng)力輸出端32連接有機(jī)械手腕26形成腕 關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，如圖所示；擺動(dòng)液壓缸24動(dòng)力輸出端32通過(guò)花鍵軸25與機(jī)械手腕26連接；夾鉗總成包括夾鉗座27、夾鉗和推力液壓缸，所述夾鉗包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置并以杠 桿結(jié)構(gòu)鉸接于夾鉗座27的夾鉗桿體30，兩個(gè)夾鉗桿體30的阻力臂形成鉗嘴；推力液壓缸 缸體28固定設(shè)置在夾鉗座27上，推力液壓缸的活塞桿29前端部設(shè)置軸向端面弧形凸臺(tái) 31，兩個(gè)夾鉗桿體30阻力臂之間通過(guò)壓應(yīng)力回位彈簧連接，兩個(gè)夾鉗桿體動(dòng)力臂內(nèi)側(cè)在回 位彈簧31作用下分別靠在端面弧形凸臺(tái)33的弧形側(cè)面；使用時(shí)，當(dāng)推力液壓缸28的活塞 桿29向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，端面弧形凸臺(tái)33驅(qū)動(dòng)動(dòng)力臂克服回位彈簧并分開(kāi)，阻力臂形成夾持狀態(tài)，則鉗嘴形成加持狀態(tài)，放下物體時(shí)，推力液壓缸28的活塞桿29帶動(dòng)端面弧形凸臺(tái)33向 后運(yùn)動(dòng)，則回位彈簧向外彈開(kāi)阻力臂，使鉗嘴張開(kāi)。本實(shí)施例中，所述基座1為箱式結(jié)構(gòu)，基座1內(nèi)設(shè)置齒輪傳動(dòng)副，動(dòng)力裝置3的轉(zhuǎn) 動(dòng)動(dòng)力輸出軸3a與齒輪傳動(dòng)副的主動(dòng)齒輪2在圓周方向固定配合，齒輪傳動(dòng)副的從動(dòng)齒輪 4的從動(dòng)齒輪的從動(dòng)齒輪軸5穿出基座1與舉升液壓缸缸體8傳動(dòng)配合，所述舉升液壓缸缸 體8立在基座1上與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合；所述基座1上設(shè)置豎立支撐，豎立支撐設(shè)置轉(zhuǎn)動(dòng)配合外套 于舉升液壓缸缸體8的環(huán)形支撐套10 ；采用豎立支撐和環(huán)形支撐套結(jié)構(gòu)，利于保證舉升液 壓缸的穩(wěn)定性，防止其傾倒，進(jìn)一步提高其承載能力；本傳動(dòng)結(jié)構(gòu)拆卸、安裝和維修方便，體 積緊湊。本實(shí)施例中，所述舉升液壓缸缸體8頂端通過(guò)軸向滑鍵配合內(nèi)套有舉升滑座11， 舉升滑座11上端形成擔(dān)在舉升液壓缸缸體8頂端面的環(huán)形凸緣，舉升液壓缸活塞桿9沿軸 線(xiàn)由下至上穿過(guò)舉升滑座11并與其固定連接，如圖所示，活塞桿9端部通過(guò)連接塊12與舉 升滑座11固定連接；舉升液壓缸活塞桿9上端部固定設(shè)置有上臂支座13，所述伸長(zhǎng)液壓缸 缸體16以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自由度鉸接于上臂支座13，如圖所示，伸長(zhǎng)液壓缸缸體 16通過(guò)連接裝置15固定設(shè)置在一轉(zhuǎn)臂14上，轉(zhuǎn)臂14以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自由度鉸 接于上臂支座13 ；采用舉升滑套的結(jié)構(gòu)，使其與活塞桿一起負(fù)載，能進(jìn)一步穩(wěn)定活塞桿，增 加其承受重載的能力，防止其失穩(wěn)。本實(shí)施例中，所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體16前端通過(guò)軸向滑鍵配合內(nèi)套有伸長(zhǎng)滑座18， 伸長(zhǎng)滑座18前端形成擔(dān)在伸長(zhǎng)液壓缸缸體16前端面的環(huán)形凸緣，伸長(zhǎng)液壓缸活塞桿17沿 軸線(xiàn)由后至前穿過(guò)伸長(zhǎng)滑座18并與其固定連接，伸長(zhǎng)液壓缸活塞桿17前端部固定設(shè)置有 前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)支座20，如圖所示，前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)支座20通過(guò)連接塊19固定設(shè)置在 伸長(zhǎng)液壓缸活塞桿17前端；所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)21機(jī)體固定設(shè)置在前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī) 支座20上；采用伸長(zhǎng)滑套的結(jié)構(gòu)，使其與活塞桿一起負(fù)載，能進(jìn)一步穩(wěn)定活塞桿，增加其承 受重載的能力，防止其失穩(wěn)。本實(shí)施例中，所述動(dòng)力裝置3為伺服電機(jī)；驅(qū)動(dòng)精度高，控制方便簡(jiǎn)單。本實(shí)施例中，所述舉升液壓缸缸體8下端面與基座1上表面之間通過(guò)推力軸承6 轉(zhuǎn)動(dòng)配合；減小摩擦，提高傳動(dòng)效率，降低噪聲。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參 照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本 實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求1.一種六自由度精密重載機(jī)械手，其特征在于包括動(dòng)力裝置、基座和手臂總成，手臂 總成包括下臂總成、上臂總成和夾鉗總成；下臂總成包括豎直設(shè)置的舉升液壓缸，所述舉升液壓缸缸體與基座以可繞自身軸線(xiàn)轉(zhuǎn) 動(dòng)的方式配合，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與舉升液壓缸缸體傳動(dòng)配合；上臂總成包括伸長(zhǎng)液壓缸、前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)和擺動(dòng)液壓缸，伸長(zhǎng)液壓缸、前臂旋轉(zhuǎn)伺 服電機(jī)和擺動(dòng)液壓缸依次連接形成直桿結(jié)構(gòu)；所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的 方式單自由度連接于舉升液壓缸活塞桿，前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)機(jī)體固定連接于伸長(zhǎng)液壓缸活 塞，前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)動(dòng)力輸出軸與擺動(dòng)液壓缸缸體傳動(dòng)配合；所述擺動(dòng)液壓缸動(dòng)力輸出 端連接有機(jī)械手腕形成腕關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)；夾鉗總成包括夾鉗座、夾鉗和推力液壓缸，所述夾鉗包括兩個(gè)相對(duì)設(shè)置并以杠桿結(jié)構(gòu) 鉸接于夾鉗座的夾鉗桿體，推力液壓缸缸體固定設(shè)置在夾鉗座上，推力液壓缸的活塞桿前 端部設(shè)置軸向端面弧形凸臺(tái)，兩個(gè)夾鉗桿體阻力臂之間通過(guò)壓應(yīng)力回位彈簧連接，兩個(gè)夾 鉗桿體動(dòng)力臂內(nèi)側(cè)在回位彈簧作用下分別靠在端面弧形凸臺(tái)的弧形側(cè)面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度精密重載機(jī)械手，其特征在于所述基座為箱式結(jié) 構(gòu)，基座內(nèi)設(shè)置齒輪傳動(dòng)副，動(dòng)力裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出軸與齒輪傳動(dòng)副的主動(dòng)齒輪在圓周 方向固定配合，齒輪傳動(dòng)副的從動(dòng)齒輪的從動(dòng)齒輪軸穿出基座與舉升液壓缸缸體傳動(dòng)配 合，所述舉升液壓缸缸體立在基座上與其轉(zhuǎn)動(dòng)配合；所述基座上設(shè)置豎立支撐，豎立支撐設(shè) 置轉(zhuǎn)動(dòng)配合外套于舉升液壓缸缸體的環(huán)形支撐套。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的六自由度精密重載機(jī)械手，其特征在于所述舉升液壓缸缸 體頂端通過(guò)軸向滑鍵配合內(nèi)套有舉升滑座，舉升滑座上端形成擔(dān)在舉升液壓缸缸體頂端面 的環(huán)形凸緣，舉升液壓缸活塞桿沿軸線(xiàn)由下至上穿過(guò)舉升滑座并與其固定連接，舉升液壓 缸活塞桿上端部固定設(shè)置有上臂支座，所述伸長(zhǎng)液壓缸缸體以沿豎直平面轉(zhuǎn)動(dòng)的方式單自 由度鉸接于上臂支座。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的六自由度精密重載機(jī)械手，其特征在于所述伸長(zhǎng)液壓缸缸 體前端通過(guò)軸向滑鍵配合內(nèi)套有伸長(zhǎng)滑座，伸長(zhǎng)滑座前端形成擔(dān)在伸長(zhǎng)液壓缸缸體前端面 的環(huán)形凸緣，伸長(zhǎng)液壓缸活塞桿沿軸線(xiàn)由后至前穿過(guò)伸長(zhǎng)滑座并與其固定連接，伸長(zhǎng)液壓 缸活塞桿前端部固定設(shè)置有前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)支座，所述前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)機(jī)體固定設(shè)置 在前臂旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)支座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的六自由度精密重載機(jī)械手，其特征在于所述動(dòng)力裝置為伺 服電機(jī)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的六自由度精密重載機(jī)械手，其特征在于所述舉升液壓缸缸 體下端面與基座上表面之間通過(guò)推力軸承轉(zhuǎn)動(dòng)配合。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種六自由度精密重載機(jī)械手，包括動(dòng)力裝置、基座和手臂總成，手臂總成包括下臂總成、上臂總成和夾鉗總成；采用液壓驅(qū)動(dòng)和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，并采用六個(gè)自由度的結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)各個(gè)方位的裝配要求，結(jié)合相應(yīng)的電氣控制，能實(shí)現(xiàn)裝配操作的精確化，利用液壓驅(qū)動(dòng)可以抓取更大的重物，實(shí)現(xiàn)操作的重載化；本實(shí)用新型在使用時(shí)配以傳感器和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合對(duì)安裝過(guò)程進(jìn)行精確定位，可使機(jī)械手實(shí)現(xiàn)智能化裝配及其他相關(guān)的作業(yè)要求；本實(shí)用新型提高傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂高精度、高可靠性、長(zhǎng)壽命、低能耗、小體積、輕量化的高剛度高精密驅(qū)動(dòng)，同時(shí)制造加工工藝簡(jiǎn)便，生產(chǎn)制造成本低，安裝調(diào)試容易以及拆卸維修方便。
文檔編號(hào)B25J9/08GK201776752SQ20102011097
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月9日
發(fā)明者熊小輝, 羅天洪 申請(qǐng)人:重慶交通大學(xué)