CN102581841A - 双驱动机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双驱动机械臂；包括大臂驱动电机及减速机构，小臂驱动电机及减速机构，第一连杆机构，第二连杆机构，主小臂，大臂驱动电机及减速机构与第一连杆机构联接，小臂驱动电机及减速机构与第二连杆机构联接，第一连杆机构与底座联接，第二连杆机构与第一连杆机构联接，第二连杆机构与主小臂联接；结构简单，整机质量轻，灵活可靠，满足了整机强度要求，使用范围广。

Description

双驱动机械臂

技术领域

本发明涉及一种机械臂，具体地说是双驱动机械臂。

背景技术

机械臂是机器人的重要组成部分，机器人对货物的搬运、码垛等动作都要通过机械臂的运动来实现，机器人的机械臂由通常由大臂和小臂组成，机械臂至少要有两个自由度，即大臂以固定轴的旋转自由度和小臂以固定轴的旋转自由度，一般由电机的旋转直接带动大臂和小臂的运动。机器人搬运的物体都有一定的重量，同时要将其放到规定的位置，因此要求机械臂要有一定的柔性，搬运重量大的物体时，其驱动电机的驱动能力要足够大，所需的功率要大，造成能源浪费，成本高。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术的机械臂结构复杂，动作不灵活以及搬运重物时节能的问题；提出了一种双驱动机械臂；其结构简单，整机重量轻，灵活可靠，节能，满足了整机强度要求，使用范围广。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种双驱动机械臂，包括大臂驱动电机及减速机构，小臂驱动电机及减速机构，第一连杆机构，第二连杆机构，主小臂，大臂驱动电机及减速机构与第一连杆机构联接，小臂驱动电机及减速机构与第二连杆机构联接，第一连杆机构与底座联接，第二连杆机构与第一连杆机构联接，第二连杆机构与主小臂联接。

第一连杆机构为导杆结构，包括动力大臂支撑架、大臂支撑架，具有滑块功能的大臂丝杠连接管，具有导杆功能的大臂丝杠，与大臂丝杠联接的大臂驱动机构安装架，与大臂丝杠连接管联接的曲柄机构，大臂丝杠一端与大臂驱动电机及减速机构的动力输出端联接，另一端与丝杠螺母配合，丝杠螺母与大臂丝杠连接管一端联接，丝杠螺母与大臂丝杠连接管同轴，大臂丝杠连接管的另一端设有铰链孔；所述曲柄机构包括小臂驱动机构安装架，与小臂驱动机构安装架联接的小臂丝杠滑块导轨，小臂丝杠滑块导轨的端部设有大臂末端连接件，大臂末端连接件设有铰链孔，大臂末端连接件与大臂丝杠连接管通过铰链孔联接；所述第一连杆机构分别通过动力大臂支撑架、主大臂支撑架与底座联接；动力大臂支撑架与大臂驱动机构安装架为铰链联接，主大臂支撑架与小臂驱动机构安装架为铰链联接。

大臂驱动机构安装架为囊式结构，大臂驱动电机及减速机构设在动力大臂驱动机构安装架的囊内，与大臂驱动电机及减速机构的动力输出端联接的大臂丝杠穿过动力大臂驱动机构安装架与丝杠螺母联接，大臂丝杠的一端能够在大臂丝杠连接管内伸缩。大臂驱动电机及减速机构设在动力大臂驱动机构安装架的囊内，结构紧凑、节约了安装空间，减轻了设备重量，便于设备的安装联接。

动力大臂支撑架为槽式结构，动力大臂支撑架上设有轴承及轴承座，大臂驱动机构安装架与动力大臂支撑架通过动力大臂连接轴与轴承及轴承座的配合联接。槽式结构的质量轻，轴承及轴承座结构实现了传动效率高，承载负荷大。

大臂丝杠连接管的铰链孔处设有轴承及轴承座，大臂丝杠连接管与大臂末端连接件通过轴承及轴承座、大臂丝杠连接管连接轴形成铰链配合。

第二连杆机构包括小臂丝杠滑块，小臂丝杠，小臂连杆，小臂丝杠滑块轴，小臂连接件，小臂丝杠滑块设有丝杠螺母和导轨滑动孔，小臂丝杠与丝杠螺母配合，小臂丝杠滑块导轨从小臂丝杠滑块的导轨滑动孔中穿过，小臂丝杠滑块的侧面与小臂丝杠滑块轴相连；小臂连杆分别与小臂连接件一端、小臂丝杠滑块轴铰链配合，小臂连接件另一端与大臂末端连接件的另一端铰链配合，小臂连接件的另一端与主小臂联接。

小臂驱动机构安装架为囊式结构，主大臂支撑架为槽式结构，主大臂支撑架设有轴承及轴承座并通过主大臂连接轴与小臂驱动机构安装架联接；小臂驱动电机及减速机构安装在小臂驱动机构安装架的囊内；小臂驱动机构安装架设有轴承及轴承座，小臂丝杠一端通过小臂驱动机构安装架的轴承支撑并与小臂驱动电机及减速机构的输出轴连接，小臂丝杠的另一端设有轴承及轴承座并与大臂末端连接件相连。

小臂连接件的结构为L型，大臂末端连接件为囊式结构，L型小臂连接件与大臂末端连接件的铰链配合处设有轴承及轴承座，L型小臂连接件通过其轴承及轴承座、小臂连接轴与大臂末端连接件联接；结构紧凑，质量轻，灵活可靠性高。

本发明的工作原理：本发明第一连杆机构通过将大臂驱动电机及减速机构的旋转运动转换为大臂丝杠的旋转运动，大臂丝杠带动与之配合的丝杠螺母移动，从而带动大臂丝杠连接管沿大臂丝杠的轴向移动，由于大臂丝杠连接管与小臂丝杠滑块导轨配合连接，从而带动小臂丝杠滑块导轨以及与之联接的小臂驱动机构安装架围绕主大臂连接轴摆动，同时大臂驱动机构安装架又能以动力大臂连接轴为中心绕动力大臂支撑架摆动；第二连杆机构通过将小臂驱动电机及减速机构的旋转运动转换为小臂丝杠的旋转运动，小臂丝杠带动与之配合的小臂丝杠滑块沿小臂丝杠滑块导轨进行轴向移动，小臂丝杠滑块与小臂连杆联接，小臂连杆与L型小臂连接件联接，小臂连接件与主小臂联接，从而使主小臂到达预定或者需要的位置，实现需要的动作和功能。更具体地说，第一连杆机构的大臂丝杠随着大臂驱动电机及减速机构的转动在大臂丝杠连接管内伸缩，形成一个可伸缩的动力大臂，动力大臂的伸缩推动主大臂以主大臂连接轴为中心进行运动，主大臂的运动又带动动力大臂以动力大臂连接轴为中心进行运动；第二连杆机构的小臂驱动电机及减速机构的转动带动小臂丝杠滑块沿小臂丝杠滑块导轨进行直线运动，小臂丝杠滑块的运动又推动小臂连杆以小臂丝杠滑块轴和小臂连杆连接轴为参考点进行运动，小臂连杆的运动进而推动小臂连接件以小臂连接轴为中心进行运动。

本发明的有益效果：本发明由第一连杆机构和第二连杆机构构成，且第二连杆机构采用第一连杆机构的曲柄部件作为其固定架，结构简单，整机重量轻，灵活可靠，满足了整机强度要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

其中：1.底座、2.动力大臂支撑架、3.大臂驱动电机及减速机构、4.动力大臂连接轴、5.大臂驱动机构安装架、6.大臂丝杠、7.大臂丝杠连接管、8.大臂丝杠连接管连接轴、9.大臂末端连接件、10.小臂连接轴、11.大臂支撑架、12.主大臂连接轴、13.小臂驱动电机及减速机构、14.小臂驱动机构安装架、15.小臂丝杠、16.小臂丝杠滑块导轨、17.小臂丝杠滑块、18.小臂连杆、19.小臂丝杠滑块轴、20.小臂连杆连接轴、21.小臂连接件、22.主小臂。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。

一种双驱动机械臂，如图所示，包括大臂驱动电机及减速机构3，小臂驱动电机及减速机构13，第一连杆机构，第二连杆机构，主小臂，大臂驱动电机及减速机构3与第一连杆机构联接，小臂驱动电机及减速机构13与第二连杆机构联接，第一连杆机构与底座1联接，第二连杆机构分别与第一连杆机构联接、主小臂联接。第一连杆机构为导杆结构，包括动力大臂支撑架2、大臂支撑架11，具有滑块功能的大臂丝杠连接管7，具有导杆功能的大臂丝杠6，与大臂丝杠6联接的大臂驱动机构安装架5，与大臂丝杠连接管7联接的曲柄机构，大臂丝杠6一端与大臂驱动电机及减速机构3的动力输出端联接，另一端与丝杠螺母配合，丝杠螺母与大臂丝杠连接管7一端联接，丝杠螺母与大臂丝杠连接管7同轴，大臂丝杠连接管7的另一端设有铰链孔；所述曲柄机构包括小臂驱动机构安装架14，与小臂驱动机构安装架14联接的小臂丝杠滑块导轨16，小臂丝杠滑块导轨16的端部设有大臂末端连接件9，大臂末端连接件9设有铰链孔，大臂末端连接件9与大臂丝杠连接管7通过铰链孔联接；所述第一连杆机构分别通过动力大臂支撑架2、大臂支撑架11与底座1联接；动力大臂支撑架2与大臂驱动机构安装架5为铰链联接，大臂支撑架11与小臂驱动机构安装架14通过主大臂连接轴12形成铰链联接。大臂驱动机构安装架5为囊式结构，大臂驱动电机及减速机构3设在动力大臂驱动机构安装架5的囊内，与大臂驱动电机及减速机构3的动力输出端联接的大臂丝杠6穿过动力大臂驱动机构安装架5与丝杠螺母联接。大臂驱动电机及减速机构3设在动力大臂驱动机构安装架5的囊内，结构紧凑、节约了安装空间，减轻了设备重量，便于设备的安装联接。动力大臂支撑架2为槽式结构，动力大臂支撑架2上设有轴承及轴承座，大臂驱动机构安装架5与动力大臂支撑架2通过动力大臂连接轴4与轴承及轴承座的配合联接。槽式结构的动力大臂支撑架2质量轻，轴承及轴承座结构实现了传动效率高，承载负荷大。大臂丝杠连接管7的铰链孔处设有轴承及轴承座，大臂丝杠连接管7与大臂末端连接件9通过轴承及轴承座、大臂丝杠连接管连接轴8形成铰链配合。

第二连杆机构包括小臂丝杠滑块17，小臂丝杠15，小臂连杆18，小臂丝杠滑块轴19，小臂连接件21，其中小臂丝杠滑块轴19与小臂丝杠滑块导轨16配合，小臂丝杠滑块17设有丝杠螺母和导轨滑动孔，小臂丝杠15与丝杠螺母配合，小臂丝杠滑块导轨16从小臂丝杠滑块17的导轨滑动孔中穿过，小臂丝杠滑块17的侧面与小臂丝杠滑块轴19相连；小臂连杆18通过小臂连杆连接轴20与小臂连接件21一端联接，小臂连杆18与小臂丝杠滑块轴19铰链配合，小臂连接件21另一端与大臂末端连接件9的另一端铰链配合，小臂连接件21的另一端与主小臂22联接。小臂驱动机构安装架14为囊式结构，主大臂支撑架11为槽式结构，主大臂支撑架11设有轴承及轴承座并通过主大臂连接轴12与小臂驱动机构安装架14联接；小臂驱动电机及减速机构13安装在小臂驱动机构安装架14的囊内；小臂驱动机构安装架14设有轴承及轴承座，小臂丝杠15一端通过小臂驱动机构安装架14的轴承支撑并与小臂驱动电机及减速机构13的输出轴连接，小臂丝杠15的另一端设有轴承及轴承座并与大臂末端连接件9相连。小臂连接件21的结构为L型，大臂末端连接件9为囊式结构，小臂连接件21与大臂末端连接件9的铰链配合处设有轴承及轴承座，小臂连接件21通过其轴承及轴承座、小臂连接轴10与大臂末端连接件9联接；结构紧凑，重量轻，灵活可靠性高。

上述虽然结合附图对发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种双驱动机械臂，其特征是，包括大臂驱动电机及减速机构，小臂驱动电机及减速机构，第一连杆机构，第二连杆机构，主小臂，大臂驱动电机及减速机构与第一连杆机构联接，小臂驱动电机及减速机构与第二连杆机构联接，第一连杆机构与底座联接，第二连杆机构与第一连杆机构联接，第二连杆机构与主小臂联接。

2.如权利要求1所述的双驱动机械臂，其特征是，所述第一连杆机构为导杆结构，包括动力大臂支撑架、大臂支撑架，具有滑块功能的大臂丝杠连接管，具有导杆功能的大臂丝杠，与大臂丝杠联接的大臂驱动机构安装架，与大臂丝杠连接管联接的曲柄机构，大臂丝杠一端与大臂驱动电机及减速机构的动力输出端联接，另一端与丝杠螺母配合，丝杠螺母与大臂丝杠连接管一端联接，丝杠螺母与大臂丝杠连接管同轴，大臂丝杠连接管的另一端设有铰链孔；所述曲柄机构包括小臂驱动机构安装架，与小臂驱动机构安装架联接的小臂丝杠滑块导轨，小臂丝杠滑块导轨的端部设有大臂末端连接件，大臂末端连接件设有铰链孔，大臂末端连接件与大臂丝杠连接管通过铰链孔联接；所述第一连杆机构分别通过动力大臂支撑架、主大臂支撑架与底座联接；动力大臂支撑架与大臂驱动机构安装架为铰链联接，主大臂支撑架与小臂驱动机构安装架为铰链联接。

3.如权利要求2所述的双驱动机械臂，其特征是，所述大臂驱动机构安装架为囊式结构，大臂驱动电机及减速机构设在动力大臂驱动机构安装架的囊内，与大臂驱动电机及减速机构的动力输出端联接的大臂丝杠穿过动力大臂驱动机构安装架与丝杠螺母联接，大臂丝杠的一端能够在大臂丝杠连接管内伸缩。

4.如权利要求2所述的双驱动机械臂，其特征是，所述动力大臂支撑架为槽式结构，动力大臂支撑架上设有轴承及轴承座，大臂驱动机构安装架与动力大臂支撑架通过动力大臂连接轴与轴承及轴承座的配合联接。

5.如权利要求2所述的双驱动机械臂，其特征是，所述大臂丝杠连接管的铰链孔处设有轴承及轴承座，大臂丝杠连接管与大臂末端连接件通过轴承及轴承座、大臂丝杠连接管连接轴形成铰链配合。

6.如权利要求2所述的双驱动机械臂，其特征是，所述第二连杆机构包括小臂丝杠滑块，小臂丝杠，小臂连杆，小臂丝杠滑块轴，小臂连接件，小臂丝杠滑块设有丝杠螺母和导轨滑动孔，小臂丝杠与丝杠螺母配合，小臂丝杠滑块导轨从小臂丝杠滑块的导轨滑动孔中穿过，小臂丝杠滑块的侧面与小臂丝杠滑块轴相连；小臂连杆分别与小臂连接件一端、小臂丝杠滑块轴铰链配合，小臂连接件另一端与大臂末端连接件的另一端铰链配合，小臂连接件的另一端与主小臂联接。

7.如权利要求6所述的双驱动机械臂，其特征是，所述小臂驱动机构安装架为囊式结构，主大臂支撑架为槽式结构，主大臂支撑架设有轴承及轴承座并通过主大臂连接轴与小臂驱动机构安装架联接；小臂驱动电机及减速机构安装在小臂驱动机构安装架的囊内；小臂驱动机构安装架设有轴承及轴承座，小臂丝杠一端通过小臂驱动机构安装架的轴承支撑并与小臂驱动电机及减速机构的输出轴连接，小臂丝杠的另一端设有轴承及轴承座并与大臂末端连接件相连。

8.如权利要求6所述的双驱动机械臂，其特征是，所述小臂连接件的结构为L型，大臂末端连接件为囊式结构，小臂连接件与大臂末端连接件的铰链配合处设有轴承及轴承座，小臂连接件通过其轴承及轴承座、小臂连接轴与大臂末端连接件联接。