CN107160371A - 新型菱形柔性机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明公开并提供一种结构简单、轻巧灵活、运动盲区小和运行精度高的新型菱形柔性机械手。本发明包括安装主体、第一机械臂和第二机械臂，所述安装主体上设置有均与所述第一机械臂和所述第二机械臂相配合的驱动装置，所述第一机械臂一端铰接有第三机械臂，所述第二机械臂一端铰接有第四机械臂，所述第三机械臂的另一端和所述第四机械臂的另一端通过夹爪轴点相铰接，所述夹爪轴点上连接有旋转夹爪组件。本发明可用于机械设计的技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及新型菱形柔性机械手。
背景技术
机械手是在机械化、自动化生产过程中发展起来的一种新型装置，机械手被广泛应用于自动化生产线。在微型组装、贴装或插件生产线上，需要使用轻巧、灵活的机械手。但现有的机械手结构复杂，机械手在运行时运动盲区较大，导致生产效率较低；运行精度低，导致生产不合格率高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、轻巧灵活、运动盲区小和运行精度高的新型菱形柔性机械手。
本发明所采用的技术方案是：本发明包括安装主体、第一机械臂和第二机械臂，所述安装主体上设置有均与所述第一机械臂和所述第二机械臂相配合的驱动装置，所述第一机械臂一端铰接有第三机械臂，所述第二机械臂一端铰接有第四机械臂，所述第三机械臂的另一端和所述第四机械臂的另一端通过夹爪轴点相铰接，所述夹爪轴点上连接有旋转夹爪组件。
进一步地，所述驱动装置包括第一驱动马达和第二驱动马达，所述第一驱动马达与所述第一机械臂相旋转配合，所述第二驱动马达与所述第二机械臂相旋转配合。
进一步地，所述第一机械臂与所述第二机械臂的张合角度范围为0度至180度，所述安装主体上设置有均与所述第一机械臂与所述第二机械臂相配合的角度限制转板。
进一步地，所述第一机械臂与所述第二机械臂的可旋转角度范围均为0度至360度。
进一步地，所述第一机械臂和所述第二机械臂的臂长相等，所述第三机械臂和所述第四机械臂的臂长相等。
进一步地，所述安装主体的后部设置有连接固定机构，所述连接固定机构包括连接套和弧形固定座，所述弧形固定座与所述安装主体相连接，所述连接套与所述弧形固定座的弧面结构相配合连接。
进一步地，所述旋转夹爪组件包括旋转电机和夹爪，所述夹爪的上端设置有与所述旋转电机相配合的旋转块，所述旋转电机与所述旋转块可以但不限于通过链条或同步带相配合。
进一步地，所述第一机械臂与所述第三机械臂的臂长相等。
进一步地，所述安装主体内部设置有与所述驱动装置相配合的Z轴位移装置。
进一步地，所述第一机械臂、所述第二机械臂、所述第三机械臂和所述第四机械臂均包括臂部外壳，所述臂部外壳内部设置有储藏腔。
本发明的有益效果为：本发明通过驱动装置分别驱动控制第一机械臂和第二机械臂进行旋转，进而通过第一机械臂带动第三机械臂，第二机械臂带动第四机械臂运动，使得本发明的机械手夹爪--旋转夹爪组件可以自由活动到特定的位置，从而体现出本发明具有结构简单、轻巧灵活、运动盲区小和运行精度高的特点。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的仰视图。
具体实施方式
如图1至图2所示，本发明的具体实施方式是：本发明包括安装主体1、第一机械臂2和第二机械臂3，所述安装主体1的外型为箱体结构，所述安装主体1的内部设置有供本发明的操作***、控制***和其它机械零部件放置的空腔，本发明的电路和控制部分藏于所述安装主体1的空腔内部，使得本发明既能适用于无尘车间的环境也能适用于恶劣的环境；所述安装主体1的底部设置有底板14，所述底板14的上方固定设置有驱动装置，所述驱动装置位于所述安装主体1的空腔的内部；所述驱动装置包括第一驱动马达和第二驱动马达，所述第一驱动马达和所述第二驱动马达并列设置在所述底板14上；所述第一驱动马达与所述第一机械臂2的始端相旋转配合，所述第二驱动马达与所述第二机械臂3的始端相旋转配合，所述第一机械臂2和所述第二机械臂3均位于所述底板14的下端，所述第一机械臂2的始端和所述第二机械臂3的始端相铰接，该铰接点位于所述安装主体1的重心的正下方；所述第一驱动马达和所述第二驱动马达均为现有的伺服马达，它们均具有精度高、重量轻、响应快、惯量小和力矩稳定的特点。所述第一驱动马达和所述第二驱动马达分别直接驱动所述第一机械臂2与第二机械臂3进行运动，使得两个机械臂互不干扰，协同合作，保证运行效率。
在本具体实施例中，所述第一机械臂2的末端铰接有第三机械臂4，所述第二机械臂3的末端铰接有第四机械臂5，所述第三机械臂4的末端和所述第四机械臂5的末端通过夹爪轴点6相铰接，所述夹爪轴点6的下端连接有旋转夹爪组件7。所述第一机械臂2、所述第二机械臂3、所述第三机械臂4和所述第四机械臂5共同构成一个四边形机械臂结构，四条机械臂相应的高度、宽度均相等；所述驱动装置位于四边形的一个顶点上，而所述夹爪轴点6位于四边形的另一个顶点上，且两个顶点相对；根据四边形的运动原理，可以知道，当所述第一机械臂2和所述第二机械臂3分别被所述驱动装置控制而发生运动时，所述第三机械臂4和所述第四机械臂5被带动从而使得所述夹爪轴点6可以精确地运动到特定的位置，而所述夹爪轴点6的下端连接有机械手夹爪--旋转夹爪组件7，故而，所述旋转夹爪组件7即可随着所述夹爪轴点6的轨迹而运动，所述旋转夹爪12的可运行范围大。另一方面，四条机械臂使用复合材料制成，运行时没有大的惯性力，它们为移动的零件提供了较轻的重量与极高的速度，且机械臂运动时振动小，提高了本发明的运行精度。通过将机械臂设计成四边形的形状可以使得本发明既具有结构简单、控制成本低和运动过程简单的特点，又由于机械臂之间连接紧密合理，各机械臂仅在铰接处相连接故而相对摩擦小，使得本发明运行更高效，精度更高。
在本具体实施例中，所述第一机械臂2与所述第二机械臂3的张合角度范围为0度至180度，所述安装主体1上设置有均与所述第一机械臂2与所述第二机械臂3相配合的角度限制转板8，所述角度限制转板8与所述底板14在中部处相铰接，所述角度限制转板8上设置有角度为180度的弧形凹槽15，所述第一机械臂2的始端和所述第二机械臂3的始端均设置有与所述弧形凹槽15相适配的凸块。所述第一机械臂2与所述第二机械臂3由于具有0度至180度的张合角度，故而体现形成四边形的四条机械臂运动范围大；另一方面，通过设置所述角度限制转板8，可以保证所述第一机械臂2和所述第二机械臂3的最大张角为180度，保证机械臂运行的合理性。
在本具体实施例中，所述第一机械臂2与所述第二机械臂3的可旋转角度范围均为0度至360度。所述第一机械臂2与所述第二机械臂3均可以在驱动装置的驱动下进行圆周旋转，故而本发明的机械臂运行时，运行盲区小。
在本具体实施例中，所述第一机械臂2和所述第二机械臂3的臂长相等，所述第三机械臂4和所述第四机械臂5的臂长相等。这样设计可以使得本发明中的机械臂的控制***更为简单，同时又能保证运行的高效性。
在本具体实施例中，所述安装主体1的后部固定设置有连接固定机构9，所述连接固定机构9用于将所述安装主体1固定到外部设备上，或是墙体上；所述连接固定机构9包括连接套10和弧形固定座11，所述弧形固定座11与所述安装主体1相连接并固定在所述安装主体1的后部；所述连接套10为本发明与外部设备或墙体直接相连接的零部件；所述弧形固定座11的弧面结构上设置有弧形滑槽，所述连接套10与所述弧形固定座11的弧面结构上的所述弧形滑槽相滑动配合连接， 通过弧形滑槽可以控制所述连接套10的连接角度，适应不同的环境。
在本具体实施例中，所述旋转夹爪组件7包括旋转电机和夹爪12，所述夹爪12的上端设置有与所述旋转电机相配合的旋转块13，所述旋转电机与所述旋转块13可以但不限于通过链条或同步带相配合。所述旋转块13带动所述夹爪12进行旋转动作，故而本发明可以通过所述夹爪12快速实现对夹取对象的旋转操作。另一方面，所述旋转夹爪组件7为模块化设计，可以进行针对不同的夹取对象而进行更换改变夹爪的型号，从而适应不同的场合。
在本具体实施例中，在所述所述第一机械臂2和所述第二机械臂3的臂长相等的情况下，将所述第一机械臂2与所述第三机械臂4设计为臂长相等，所述第二机械臂3与所述第四机械臂5的臂长相等，故而，由四条机械臂组成的四边形为菱形；设计菱形的结构，不仅外形美观，而且受力均匀，使得控制***的设计和实际应用更为简单；另外，将四条机械臂设计为臂长相等，即各机械臂规格相同，这有利于批量化生产。
在本具体实施例中，所述安装主体1内部设置有与所述驱动装置相配合的Z轴位移装置。所述Z轴位移装置为现有技术，可以控制整个四边形机械臂结构上下运动，而实现这种Z轴运动为本领域人员所熟知的实施方式，故不再描述。
在本具体实施例中，所述第一机械臂2、所述第二机械臂3、所述第三机械臂4和所述第四机械臂5均包括臂部外壳，所述臂部外壳为长条方型的外壳，所述臂部外壳可以增强各机械臂的刚性和强度；另外，所述臂部外壳的内部设置有储藏腔，部分控制电路可以设置于所述臂部外壳内，而不露出在本发明的表面外部，从而提高本发明的外观美感。
四边形机械臂结构在所述第一机械臂2和所述第二机械臂3可以进行360度圆周旋转的基础下，配合所述Z轴位移装置的Z轴轴向的位移，使得所述夹爪12的运动范围大，运动盲区小，运动盲区仅为半径为两倍机械臂宽度的圆柱型区域。
本发明的四边形机械臂具有纤细、精密、轻量、简单、紧凑及低成本的特点,本发明无需配套笨重的机器人支架及底座,与传统机器人尺寸相比有较大的有效载荷。
本发明可用于机械设计的技术领域。
Claims (10)
1.一种新型菱形柔性机械手，其特征在于：包括安装主体（1）、第一机械臂（2）和第二机械臂（3），所述安装主体（1）上设置有均与所述第一机械臂（2）和所述第二机械臂（3）相配合的驱动装置，所述第一机械臂（2）一端铰接有第三机械臂（4），所述第二机械臂（3）一端铰接有第四机械臂（5），所述第三机械臂（4）的另一端和所述第四机械臂（5）的另一端通过夹爪轴点（6）相铰接，所述夹爪轴点（6）上连接有旋转夹爪组件（7）。
2.根据权利要求1所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述驱动装置包括第一驱动马达和第二驱动马达，所述第一驱动马达与所述第一机械臂（2）相旋转配合，所述第二驱动马达与所述第二机械臂（3）相旋转配合。
3.根据权利要求2所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述第一机械臂（2）与所述第二机械臂（3）的张合角度范围为0度至180度，所述安装主体（1）上设置有均与所述第一机械臂（2）与所述第二机械臂（3）相配合的角度限制转板（8）。
4.根据权利要求3所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述第一机械臂（2）与所述第二机械臂（3）的可旋转角度范围均为0度至360度。
5.根据权利要求4所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述第一机械臂（2）和所述第二机械臂（3）的臂长相等，所述第三机械臂（4）和所述第四机械臂（5）的臂长相等。
6.根据权利要求1所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述安装主体（1）的后部设置有连接固定机构（9），所述连接固定机构（9）包括连接套（10）和弧形固定座（11），所述弧形固定座（11）与所述安装主体（1）相连接，所述连接套（10）与所述弧形固定座（11）的弧面结构相配合连接。
7.根据权利要求1所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述旋转夹爪组件（7）包括旋转电机和夹爪（12），所述夹爪（12）的上端设置有与所述旋转电机相配合的旋转块（13），所述旋转电机与所述旋转块（13）可以但不限于通过链条或同步带相配合。
8.根据权利要求1或5所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述第一机械臂（2）与所述第三机械臂（4）的臂长相等。
9.根据权利要求1所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述安装主体（1）内部设置有与所述驱动装置相配合的Z轴位移装置。
10.根据权利要求1或5所述的新型菱形柔性机械手，其特征在于：所述第一机械臂（2）、所述第二机械臂（3）、所述第三机械臂（4）和所述第四机械臂（5）均包括臂部外壳，所述臂部外壳内部设置有储藏腔。
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