一種串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]機械手臂是目前在機械人技術(shù)領(lǐng)域中得到最廣泛實際應(yīng)用的自動化機械裝置，廣泛應(yīng)用在工業(yè)制造、醫(yī)學(xué)治療、娛樂服務(wù)、軍事、半導(dǎo)體制造以及太空探索等領(lǐng)域。為了提高機械臂的靈活性，能夠精準(zhǔn)的定位進行作業(yè)，現(xiàn)有技術(shù)出現(xiàn)了一些多關(guān)節(jié)冗余自由度的機械臂，將臂體設(shè)為由多個可相對運動的臂節(jié)構(gòu)成，通過設(shè)有的驅(qū)動單元驅(qū)動每一節(jié)臂節(jié)運動，從而實現(xiàn)整個臂體較大角度的運動。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于:提供一種靈活性較好，能精確定位進行作業(yè)，并且結(jié)構(gòu)簡單、實用性好、精度高的串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂。
[0004]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂，包括機械臂底座和至少三個依次串聯(lián)的機械臂關(guān)節(jié)模塊，各機械臂關(guān)節(jié)模塊內(nèi)均設(shè)有俯仰關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；所述俯仰關(guān)節(jié)由十字軸和兩個以直角對稱方式設(shè)置在該十字軸兩側(cè)的俯仰驅(qū)動裝置組成；所述俯仰驅(qū)動裝置包括俯仰舵機、法蘭環(huán)、減速齒輪副和俯仰齒輪副，所述俯仰舵機通過螺釘固定在法蘭環(huán)上，所述減速齒輪副的主動輪固定于俯仰舵機的輸出端，所述減速齒輪副的從動輪與俯仰齒輪副的主動輪通過連接軸實現(xiàn)同軸聯(lián)接，所述俯仰齒輪副的從動輪為扇形齒輪，該扇形齒輪通過螺釘固定于十字軸上；所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由旋轉(zhuǎn)舵機、法蘭盤、旋轉(zhuǎn)齒輪副、傳動軸和端蓋組成，所述旋轉(zhuǎn)舵機通過螺釘固定在法蘭盤上，所述旋轉(zhuǎn)齒輪副的主動輪固定于旋轉(zhuǎn)舵機的輸出端，所述旋轉(zhuǎn)齒輪副的從動輪與傳動軸的一端相連，該傳動軸另一端固定在端蓋上。
[0005]為了使機械臂的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)能夠在較高轉(zhuǎn)速下工作，所述傳動軸的軸端安裝有可承受徑向和軸向載荷的角接觸軸承組。
[0006]所述俯仰關(guān)節(jié)的兩個法蘭環(huán)之間設(shè)有橡膠波紋管，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的法蘭盤與俯仰關(guān)節(jié)的法蘭環(huán)之間設(shè)有罩殼。
[0007]通過俯仰關(guān)節(jié)中的法蘭環(huán)與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的端蓋之間設(shè)置的連接套筒，可實現(xiàn)所述機械臂關(guān)節(jié)模塊之間的串聯(lián)連接。
[0008]由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂的臂體有較大的彎曲范圍，每個機械臂關(guān)節(jié)模塊均具有三個自由度，且均由舵機驅(qū)動齒輪副來實現(xiàn)運動，其中俯仰運動由十字軸連接實現(xiàn)，每個機械臂關(guān)節(jié)模塊內(nèi)均設(shè)有與之相對應(yīng)的驅(qū)動裝置，使得每個機械臂關(guān)節(jié)都能獨立被驅(qū)動，便于控制。多個機械臂關(guān)節(jié)的俯仰角度疊加起來即為整個機械臂的俯仰角度，使得本發(fā)明機械臂具有更大的擺動角度和更高的靈活性，能精確定位進行作業(yè)。
[0009]本發(fā)明具有靈活性好、定位精確、結(jié)構(gòu)簡單、實用性好、精度高等優(yōu)點。
【附圖說明】
[0010]下面通過參考附圖并結(jié)合實例具體地描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和實現(xiàn)方式將會更加明顯，其中附圖所示內(nèi)容僅用于對本發(fā)明的解釋說明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的任何意義上的限制，在附圖中:
[0011]圖1為本發(fā)明串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本發(fā)明串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂的主視剖圖；
[0013]圖3為本發(fā)明串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂的機械臂關(guān)節(jié)模塊結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合實施例及其附圖進一步敘述本發(fā)明:
[0015]如圖1至圖3所示，本發(fā)明一種串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂，包括機械臂底座I和三個依次串聯(lián)的機械臂關(guān)節(jié)模塊2，各機械臂關(guān)節(jié)模塊2內(nèi)均設(shè)有俯仰關(guān)節(jié)3和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4 ;
[0016]所述俯仰關(guān)節(jié)3由十字軸31和兩個以直角對稱方式設(shè)置在該十字軸兩側(cè)的俯仰驅(qū)動裝置32組成；所述俯仰驅(qū)動裝置包括俯仰舵機321、法蘭環(huán)322、減速齒輪副323和俯仰齒輪副324，所述俯仰舵機321通過螺釘固定在法蘭環(huán)322上，所述減速齒輪副323的主動輪固定于俯仰舵機321的輸出端，所述減速齒輪副323的從動輪與俯仰齒輪副324的主動輪通過連接軸325實現(xiàn)同軸聯(lián)接，所述俯仰齒輪副324的從動輪為扇形齒輪，該扇形齒輪通過螺釘固定于十字軸31上；
[0017]所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4由旋轉(zhuǎn)舵機41、法蘭盤42、旋轉(zhuǎn)齒輪副43、傳動軸44和端蓋45組成，所述旋轉(zhuǎn)舵機41通過螺釘固定在法蘭盤42上，所述旋轉(zhuǎn)齒輪副43的主動輪固定于旋轉(zhuǎn)舵機41的輸出端，所述旋轉(zhuǎn)齒輪副43的從動輪與傳動軸44的一端相連，該傳動軸44另一端固定在端蓋45上。
[0018]為了使機械臂的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4能夠在較高轉(zhuǎn)速下工作，所述傳動軸44的軸端安裝有可承受徑向和軸向載荷的角接觸軸承組46。
[0019]所述俯仰關(guān)節(jié)3的兩個法蘭環(huán)322之間設(shè)有橡膠波紋管326，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4的法蘭盤42與俯仰關(guān)節(jié)3的法蘭環(huán)322之間設(shè)有罩殼47。
[0020]通過俯仰關(guān)節(jié)3中的法蘭環(huán)322與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)4中的端蓋45之間設(shè)置的連接套筒5，可實現(xiàn)所述機械臂關(guān)節(jié)模塊之間的串聯(lián)連接。
[0021]工作時，通過俯仰舵機321驅(qū)動減速齒輪副323旋轉(zhuǎn)并帶動了連接軸325的運轉(zhuǎn)，進而帶動了俯仰齒輪副324中的扇形齒輪在一定范圍內(nèi)擺動，扇形齒輪的運動又帶動了十字軸31的轉(zhuǎn)動，其中，扇形齒輪與十字軸31用螺釘緊固，因兩個扇形齒輪的運動方向相互垂直，且橡膠波紋管326有一定的伸縮性，最終實現(xiàn)仰臥副在一定角度內(nèi)上下擺動。另一方面，通過旋轉(zhuǎn)舵機41輸出轉(zhuǎn)矩，經(jīng)過旋轉(zhuǎn)齒輪副43減速后，帶動穿過法蘭盤42的傳動軸44運轉(zhuǎn)，進而帶動固定在軸端上的端蓋45旋轉(zhuǎn)。
[0022]盡管上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實施方式】，上述的【具體實施方式】僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂，其特征在于，包括機械臂底座和至少三個依次串聯(lián)的機械臂關(guān)節(jié)模塊，各機械臂關(guān)節(jié)模塊內(nèi)均設(shè)有俯仰關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；所述俯仰關(guān)節(jié)由十字軸和兩個以直角對稱方式設(shè)置在該十字軸兩側(cè)的俯仰驅(qū)動裝置組成；所述俯仰驅(qū)動裝置包括俯仰舵機、法蘭環(huán)、減速齒輪副和俯仰齒輪副，所述俯仰舵機通過螺釘固定在法蘭環(huán)上，所述減速齒輪副的主動輪固定于俯仰舵機的輸出端，所述減速齒輪副的從動輪與俯仰齒輪副的主動輪通過連接軸實現(xiàn)同軸聯(lián)接，所述俯仰齒輪副的從動輪為扇形齒輪，該扇形齒輪通過螺釘固定于十字軸上；所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由旋轉(zhuǎn)舵機、法蘭盤、旋轉(zhuǎn)齒輪副、傳動軸和端蓋組成，所述旋轉(zhuǎn)舵機通過螺釘固定在法蘭盤上，所述旋轉(zhuǎn)齒輪副的主動輪固定于旋轉(zhuǎn)舵機的輸出端，所述旋轉(zhuǎn)齒輪副的從動輪與傳動軸的一端相連，該傳動軸另一端固定在端蓋上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂，其特征在于，所述傳動軸的軸端安裝有可承受徑向和軸向載荷的角接觸軸承組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂，其特征在于，所述俯仰關(guān)節(jié)的兩個法蘭環(huán)之間設(shè)有橡膠波紋管，所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的法蘭盤與俯仰關(guān)節(jié)的法蘭環(huán)之間設(shè)有罩殼。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的串聯(lián)式多關(guān)節(jié)機械臂，其特征在于，通過俯仰關(guān)節(jié)中的法蘭環(huán)與旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的端蓋之間設(shè)置的連接套筒，可實現(xiàn)機械臂關(guān)節(jié)模塊之間的串聯(lián)連接。
【專利摘要】本發(fā)明提供了包括機械臂底座和至少三個依次串聯(lián)的機械臂關(guān)節(jié)模塊，各機械臂關(guān)節(jié)模塊內(nèi)均設(shè)有俯仰關(guān)節(jié)和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；所述俯仰關(guān)節(jié)由十字軸和兩個以直角對稱方式設(shè)置在該十字軸兩側(cè)的俯仰驅(qū)動裝置組成；所述俯仰驅(qū)動裝置包括俯仰舵機、法蘭環(huán)、減速齒輪副和俯仰齒輪副；所述俯仰齒輪副的從動輪為扇形齒輪，該扇形齒輪通過螺釘固定于十字軸上；所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)由旋轉(zhuǎn)舵機、法蘭盤、旋轉(zhuǎn)齒輪副、傳動軸和端蓋組成。本發(fā)明具有靈活性好、定位精確、結(jié)構(gòu)簡單、實用性好、精度高等優(yōu)點。
【IPC分類】B25J18-00, B25J17-02
【公開號】CN104742152
【申請?zhí)枴緾N201510156149
【發(fā)明人】姜祖輝, 馮寶林, 苗萬濤
【申請人】中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院, 常州先進制造技術(shù)研究所
【公開日】2015年7月1日
【申請日】2015年4月2日