一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及機械手技術領域，特別是一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè) 機械手。
【背景技術】
[0002] 工業(yè)機器手在制造業(yè)中發(fā)揮著重要作用，機器手比工人操作更為準確、快速，會使 產(chǎn)品成品率及生產(chǎn)效率大幅提高，目前對適用于中小企業(yè)自動化生產(chǎn)的通用機械手的需求 越來越大，隨著機械手技術的廣泛應用，具有獨立控制器、動作靈活、適用于中小批量自動 化生產(chǎn)的通用機械手得到迅速發(fā)展，目前通用機械手大多數(shù)是為開鏈形式的串聯(lián)結構關節(jié) 型電機驅動機械手，其主要特點為驅動電機全部都安裝在機械手的各個關節(jié)上，通過電機 帶動機械手各個關節(jié)的轉動，實現(xiàn)機械手的各種動作。由于開鏈形式的串聯(lián)結構關節(jié)型電 機驅動機械手的驅動電機都安裝在關節(jié)的位置，這種結構方式存在以下問題：機械手手臂 需要承載電機的重量并需滿足剛度要求，手臂截面尺寸需要做得較大，這樣會增大驅動電 機的負載，增加手臂的運動慣量，導致機械手動態(tài)性能下降，同時驅動電機都安裝在關節(jié)位 置造成機械手的結構復雜、模塊化程度低。而具有成本低、結構簡單、剛性好、精度高、模塊 化程度高特點的通用機械手在中小批量自動化生產(chǎn)的作用越來越重要。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于：針對現(xiàn)有機械手成本高、結構復雜、模塊化程度低的不足，提 出一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手，可實現(xiàn)共設有回轉、大臂俯仰、小臂 俯仰、手腕彎轉，手腕回轉五個自由度的運動，具有成本低、結構簡單、剛性好、精度高、模塊 化程度高的特點，可用于現(xiàn)代制造業(yè)中的中小批量自動化生產(chǎn)。
[0004] 本發(fā)明提供的技術方案是：一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手， 由底座、廻轉臺、大臂、大臂電動推桿、小臂、小臂電動推桿、腕部擺桿、腕部電動推桿、手爪 組成，大臂安裝在回轉臺上，大臂電動推桿通過鉸鏈與大臂及回轉臺相連接，小臂電動推桿 通過鉸鏈與大臂及小臂相連接，腕部電動推桿通過鉸鏈與腕部擺桿及小臂相連，手爪安裝 在腕部擺桿上。
[0005] 本發(fā)明突出優(yōu)點在于：采用電動推桿與手臂組成三角形的閉鏈結構，與現(xiàn)有開鏈 結構的機械手相比，提升了機械手臂剛性，減少了機械手臂質量，提高了精度，使得機械手 具有了成本低、結構簡單、剛性好、精度高、模塊化程度高的特點。
【附圖說明】
[0006] 圖1為本發(fā)明所述一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手示意圖。
[0007] 圖2閉鏈結構機械手手臂末端受載后的變形位移圖
[0008] 圖3閉鏈結構機械手測量精度分析圖
【具體實施方式】
[0009] 以下通過附圖對本發(fā)明的技術方案作進一步說明。
[0010] 一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手，由1底座、2廻轉臺、3大臂、4 大臂電動推桿、5小臂、6小臂電動推桿、7腕部擺桿、8腕部電動推桿、9手爪組成，大臂安裝 在回轉臺上，大臂電動推桿通過鉸鏈與大臂及回轉臺相連接，小臂電動推桿通過鉸鏈與大 臂及小臂相連接，腕部電動推桿通過鉸鏈與腕部擺桿及小臂相連，手爪安裝在腕部擺桿上。
[0011] 在工作中，機械手由于手臂、電機與夾持重物的質量會對手臂產(chǎn)生靜載與動載作 用，手臂會發(fā)生變形，如圖2所示，顯然閉鏈結構機械手的懸臂長度Ll小于開鏈結構機械手 的懸臂長度L1+L2,故閉鏈結構機械手手臂末端產(chǎn)生的變形位移小于開鏈結構機械手手臂 產(chǎn)生的位移，閉鏈結構機械手手臂比開鏈結構機械手手臂剛度有一定程度的提高，由于手 臂剛性得到提高，因此可以減小手臂截面尺寸，進而可減少手臂運動慣量，提高機械手動態(tài) 性能。
[0012] 開鏈結構機械手是通過測量控制機械手臂關節(jié)處電機的轉動角度Θ 1來控制手 臂末端的移動位置，手臂轉動角度Θ 1若采用普通精度光電編碼器來測量則測量精度不 高，若采用高精度光電編碼器來測量則會導致成本提高、可靠性下降。閉鏈結構機械手通過 測量機械手臂電動推桿的位移量Ll來控制手臂轉動角度Θ 1，進而控制手臂末端的移動位 置，具有縮小機械手臂末端位置測控誤差的作用，如圖3所示，設L1、Θ 1對應的變化量分別 為LI'、Θ 1'，則L1、Θ 1與LI'、Θ 1'之間的對應關系為：
[0013]
【主權項】
1. 一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手，由底座、廻轉臺、大臂、大臂電 動推桿、小臂、小臂電動推桿、腕部擺桿、腕部電動推桿、手爪組成，大臂安裝在回轉臺上，大 臂電動推桿通過鉸鏈與大臂及回轉臺相連接，小臂電動推桿通過鉸鏈與大臂及小臂相連 接，腕部電動推桿通過鉸鏈與腕部擺桿及小臂相連，手爪安裝在腕部擺桿上。
【專利摘要】本發(fā)明涉及機械手技術領域，特別是一種閉鏈結構四自由度電驅動多關節(jié)型工業(yè)機械手，由底座、廻轉臺、大臂、大臂電動推桿、小臂、小臂電動推桿、腕部擺桿、腕部電動推桿、手爪組成，大臂安裝在回轉臺上，大臂電動推桿通過鉸鏈與大臂及回轉臺相連接，小臂電動推桿通過鉸鏈與大臂及小臂相連接，腕部電動推桿通過鉸鏈與腕部擺桿及小臂相連，手爪安裝在腕部擺桿上；本發(fā)明采用電動推桿與手臂組成三角形的閉鏈結構，與現(xiàn)有開鏈結構的機械手相比，提升了機械手臂剛性，減少了機械手臂質量，提高了精度，使得機械手具有了成本低、結構簡單、剛性好、精度高、模塊化程度高的特點。
【IPC分類】B25J9-02, B25J9-08
【公開號】CN104723331
【申請?zhí)枴緾N201310706101
【發(fā)明人】張鐵異, 張孟軍, 韋俊, 張琦, 方宇, 陶思源, 雷發(fā)兵
【申請人】廣西大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2013年12月20日