CN107186749A - 采用直接驱动方式的机械手腕 - Google Patents

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    • B25J17/00—Joints
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Abstract

本发明公开了采用直接驱动方式的机械手腕，包括依次连接的翻转电机、第一传动轴、俯仰电机、第二传动轴、传动架，传动架呈弓状，第二传动轴连接在传动架凸起端的中部；还包括偏转电机，偏转电机设置在传动架凹陷的内侧，并且偏转电机的偏转电机转轴上端、偏转电机转轴下端分别连接在传动架的上下两端；还包括法兰，传动架两侧均连接在法兰上；翻转电机的翻转轴包括翻转轴前端和翻转轴后端，翻转轴前端设置在翻转电机上，翻转轴后端穿过法兰并设置在法兰中部。本发明通过翻转电机、俯仰电机、偏转电机及其***部件，提供了一种结构使得机械手腕在翻转角度、俯仰角度、偏转角度都得到了提升，增大机械手的运动角度范围，提升了机械手的灵活度。

Description

采用直接驱动方式的机械手腕
技术领域
本发明涉及机械领域，具体涉及采用直接驱动方式的机械手腕。
背景技术
机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制***三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度，但是现有技术中机械手的运动角度由于手腕的限制，其活动范围较小。
发明内容
本发明的目的在于提供采用直接驱动方式的机械手腕，增大机械手的运动角度范围。
本发明通过下述技术方案实现：
采用直接驱动方式的机械手腕，包括依次连接的翻转电机、第一传动轴、俯仰电机、第二传动轴、传动架，所述传动架呈弓状，第二传动轴连接在传动架凸起端的中部；还包括偏转电机，所述偏转电机设置在传动架凹陷的内侧，并且偏转电机的偏转电机转轴上端、偏转电机转轴下端分别连接在传动架的上下两端；还包括法兰，所述传动架两侧均连接在法兰上；所述翻转电机的翻转轴包括翻转轴前端和翻转轴后端，所述翻转轴前端设置在翻转电机上，所述翻转轴后端穿过法兰并设置在法兰中部；所述偏转电机的一侧设置有一个太阳轴和一个行星轴，太阳轴处于偏转电机中部，行星轴设置在靠近偏转电机边缘的位置，所述传动架一端的内侧设置有一个太阳孔和一个行星槽，所述太阳轴放置在太阳孔中，行星轴放置在行星槽中。
翻转轴前端连接翻转电机端的另一端连接在机械手上，机械手是用于夹持物体的部件；翻转电机用于驱动翻转轴前端转动，翻转轴前端与翻转轴后端是同步转动的，其中翻转轴前端直接连接在翻转电机上，所以翻转轴前端属于主动部件，而翻转轴后端并没有直接接触翻转电机，因此翻转轴后端属于从动部件，在翻转电机动作之后，翻转轴前端、翻转轴后端以及它们之间的部件均围绕翻转轴前端与翻转轴后端所在轴线进行翻转运动。
偏转电机通过偏转电机转轴设置在弓状的传动架之间，偏转电机转轴所在直线与翻转轴所在直线垂直，偏转电机动作，则驱动传动架围绕偏转电机转轴进行偏转，偏转所扫过的平面与翻转轴转动的平面垂直；传动架在偏转电机的带动下开始偏转运动，翻转轴前端、传动架及其之间的部件也开始围绕偏转电机转轴作偏转运动。偏转电机动作时，太阳轴在太阳孔中可以转动，行星轴在行星槽中滑动，行星轴在行星槽中转动的角度为250°。
俯仰电机设置在第一传动轴和第二传动轴之间，第二传动轴与俯仰电机的位置是相对静止的，第一传动轴、翻转轴前端及其之间的部件相对于俯仰电机是运动的，而且第一传动轴、翻转轴前端及其之间的部件动作所扫过的平面是垂直于翻转轴前端运动的平面以及传动架所扫过的平面。
为表述清楚，将上述涉及的平面关系应用到三维坐标系进行表述，设翻转轴前端与翻转轴后端所在轴线为三维坐标系中的Y轴，则翻转轴前端转动的平面则是XZ平面，翻转轴能在XZ平面中转动300°；偏转电机转轴的轴线则为Z轴，传动架所扫过的平面则为XY平面，传动架在XY平面所扫过的角度为250°，俯仰电机带动第一传动轴、翻转轴前端及其之间的部件所动作的平面为YZ平面，俯仰电机在X轴上，俯仰电机在YZ平面能驱动的角度为250°。
进一步地，第一传动轴与第二传动轴之间设置有环状转动部件，所述环状转动部件包括实心弧形条和空心弧形套筒，所述实心弧形条两端***空心弧形套筒两端，所述俯仰电机设置在空心弧形套筒内侧同时与实心弧形条两端连接。
俯仰电机动作，施加驱动力在实心弧形条两端，实心弧形条在空心弧形套筒两端之间滑动，则能促使第一传动轴转动。
进一步地，第一传动轴与翻转电机通过第一固定装置连接，所述第一固定装置采用螺钉螺母。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：本发明通过翻转电机、俯仰电机、偏转电机及其***部件，提供了一种结构使得机械手腕在翻转角度、俯仰角度、偏转角度都得到了提升，增大机械手的运动角度范围，提升了机械手的灵活度。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明传动架与偏转电机转轴下端接触的表面结构示意图；
图3为本发明偏转电机底部结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-翻转轴前端，2-翻转电机，3-第一固定装置，4-第一传动轴，5-俯仰电机，6-第二传动轴，7-传动架，8-第一连接架，9-第二固定装置，10-第三固定装置，11-第二连接架，12-偏转电机转轴上端，13-翻转轴后端，14-偏转电机，15-法兰，16-偏转电机转轴下端。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例
如图1至图3所示，采用直接驱动方式的机械手腕，包括依次连接的翻转电机2、第一传动轴4、俯仰电机5、第二传动轴6、传动架7，所述传动架7呈弓状，第二传动轴6连接在传动架7凸起端的中部；还包括偏转电机14，所述偏转电机14设置在传动架7凹陷的内侧，并且偏转电机14的偏转电机转轴上端12、偏转电机转轴下端16分别连接在传动架7的上下两端；还包括法兰15，所述传动架7两侧均连接在法兰15上；所述翻转电机2的翻转轴包括翻转轴前端1和翻转轴后端13，所述翻转轴前端1设置在翻转电机2上，所述翻转轴后端13穿过法兰15并设置在法兰15中部；所述偏转电机14的一侧设置有一个太阳轴和一个行星轴，太阳轴处于偏转电机中部，行星轴设置在靠近偏转电机14边缘的位置，所述传动架7一端的内侧设置有一个太阳孔和一个行星槽，所述太阳轴放置在太阳孔中，行星轴放置在行星槽中。
第一传动轴4与第二传动轴6之间设置有环状转动部件，所述环状转动部件包括实心弧形条和空心弧形套筒，所述实心弧形条两端***空心弧形套筒两端，所述俯仰电机5设置在空心弧形套筒内侧同时与实心弧形条两端连接。
第一传动轴4与翻转电机2通过第一固定装置3连接，所述第一固定装置3采用螺钉螺母。
翻转轴前端1连接翻转电机2端的另一端连接在机械手上，机械手是用于夹持物体的部件；翻转电机2用于驱动翻转轴前端1转动，翻转轴前端1与翻转轴后端13是同步转动的，其中翻转轴前端1直接连接在翻转电机2上，所以翻转轴前端1属于主动部件，而翻转轴后端13并没有直接接触翻转电机2，因此翻转轴后端13属于从动部件，在翻转电机2动作之后，翻转轴前端1、翻转轴后端13以及它们之间的部件均围绕翻转轴前端1与翻转轴后端13所在轴线进行翻转运动。
偏转电机14通过偏转电机转轴设置在弓状的传动架之间，偏转电机转轴所在直线与翻转轴所在直线垂直，偏转电机14动作，则驱动传动架7围绕偏转电机转轴进行偏转，偏转所扫过的平面与翻转轴转动的平面垂直；传动架7在偏转电机的带动下开始偏转运动，翻转轴前端1、传动架7及其之间的部件也开始围绕偏转电机转轴作偏转运动。偏转电机14动作时，太阳轴在太阳孔中可以转动，行星轴在行星槽中滑动，行星轴在行星槽中转动的角度为250°。
俯仰电机5设置在第一传动轴4和第二传动轴6之间，第二传动轴6与俯仰电机5的位置是相对静止的，第一传动轴4、翻转轴前端1及其之间的部件相对于俯仰电机5是运动的，而且第一传动轴4、翻转轴前端1及其之间的部件动作所扫过的平面是垂直于翻转轴前端1运动的平面以及传动架7所扫过的平面。
为表述清楚，将上述涉及的平面关系应用到三维坐标系进行表述，设翻转轴前端1与翻转轴后端13所在轴线为三维坐标系中的Y轴，则翻转轴前端1转动的平面则是XZ平面，翻转轴能在XZ平面中转动300°；偏转电机14转轴的轴线则为Z轴，传动架7所扫过的平面则为XY平面，传动架7在XY平面所扫过的角度为250°，俯仰电机5带动第一传动轴4、翻转轴前端1及其之间的部件所动作的平面为YZ平面，俯仰电机5在X轴上，俯仰电机5在YZ平面能驱动的角度为250°。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.采用直接驱动方式的机械手腕，其特征在于，包括依次连接的翻转电机(2)、第一传动轴(4)、俯仰电机(5)、第二传动轴(6)、传动架(7)，所述传动架(7)呈弓状，第二传动轴(6)连接在传动架(7)凸起端的中部；还包括偏转电机(14)，所述偏转电机(14)设置在传动架(7)凹陷的内侧，并且偏转电机(14)的偏转电机转轴上端(12)、偏转电机转轴下端(16)分别连接在传动架(7)的上下两端；还包括法兰(15)，所述传动架(7)两侧均连接在法兰(15)上；所述翻转电机(2)的翻转轴包括翻转轴前端(1)和翻转轴后端(13)，所述翻转轴前端(1)设置在翻转电机(2)上，所述翻转轴后端(13)穿过法兰(15)并设置在法兰(15)中部；所述偏转电机(14)的一侧设置有一个太阳轴和一个行星轴，太阳轴处于偏转电机中部，行星轴设置在靠近偏转电机(14)边缘的位置，所述传动架(7)一端的内侧设置有一个太阳孔和一个行星槽，所述太阳轴放置在太阳孔中，行星轴放置在行星槽中。
2.根据权利要求1所述的采用直接驱动方式的机械手腕，其特征在于，所述第一传动轴(4)与第二传动轴(6)之间设置有环状转动部件，所述环状转动部件包括实心弧形条和空心弧形套筒，所述实心弧形条两端***空心弧形套筒两端，所述俯仰电机(5)设置在空心弧形套筒内侧同时与实心弧形条两端连接。
3.根据权利要求1所述的采用直接驱动方式的机械手腕，其特征在于，所述第一传动轴(4)与翻转电机(2)通过第一固定装置(3)连接，所述第一固定装置(3)采用螺钉螺母。
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