CN207309957U - 机械手多自由度摇摆转动控制机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机械手多自由度摇摆转动控制机构，包括基板、第一滑块、第二滑块、第一万向节、第二万向节、第三万向节、第四万向节、第五万向节、第一连杆、第二连杆、第一驱动机构、第二驱动机构及第三驱动机构，其中，第一滑块和第二滑块沿前后方向相对设置于基板上，第一万向节设置于第一滑块上，第二万向节设置于第二滑块上，第三至第五万向节安装于所述机械手上且呈三角形分布；第一连杆连接于第一万向节和第三万向节之间，第二连杆连接于第二万向节和第四万向节之间；第一、第二驱动机构分别用以驱动第一滑块、第二滑块沿左右方向滑动，第三驱动机构用以驱动第五万向节转动。本实用新型其结构简单紧凑，同时，也方便于机械手运动程序中坐标位置的计算。

Description

机械手多自由度摇摆转动控制机构

技术领域

本实用新型涉及工业机器人，尤其涉及一种机械手多自由度摇摆转动控制机构。

背景技术

工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

机械手是工业机械人的执行机构，可以用于进行工件的抓取、翻转、移动等动作，例如在某些工件的加工中，机械手将工件移动至预定的加工工位之后，需要根据需要调整工件的角度、方位等，此时，则需要机械手能够进行多自由度转动进而实现工件的角度、方位的微调。

相关技术中，驱动机械手的摇摆转动机构，各个转动轴线不能相交于一点，结构非常复杂，也不便于机械手运动程序中坐标的计算。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种机械手多自由度摇摆转动控制机构。

为实现上述目的，一方面，根据本实用新型实施例的机械手多自由度摇摆转动控制机构，适于驱动机械手运动，包括：

基板；

第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块沿前后方向相对设置于所述基板上；

第一万向节和第二万向节，所述第一万向节设置于所述第一滑块上，所述第二万向节设置于所述第二滑块上；

第三万向节、第四万向节及第五万向节，所述第三万向节、第四万向节及第五万向节安装于所述机械手上且呈三角形分布；

第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端连接于所述第一万向节，所述第一连杆的另一端连接于所述第三万向节，所述第二连杆的一端连接于所述第二万向节，所述第二连杆的另一端连接于所述第四万向节；

第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用以驱动所述第一滑块沿左右方向滑动，所述第二驱动机构用以驱动所述第二滑块沿左右方向滑动；

第三驱动机构，所述第三驱动机构用以驱动所述第五万向节沿第一轴线转动，所述第一轴线沿左右方向延伸。

根据本实用新型实施例提供的机械手多自由度摇摆转动控制机构，所述第三和第四万向节可以随第一滑块、第二滑块线性运动，进而使得机械手进行上下摆动和侧向摆动，而第五万向接头可以在第三驱动机构的驱动下旋转，进而使得机械手扭转旋转，而且，上下摆动、侧向摆动及扭转旋转的轴线相互垂直且相交于一点，其结构简单紧凑，同时，也方便于机械手运动程序中坐标位置的计算。

另外，根据本实用新型上述实施例的机械手多自由度摇摆转动控制机构还可以具有如下附加的技术特征：

根据本实用新型的一个实施例，所述第一驱动机构包括：

第一丝杆，所述基板上设有两个左右相对的第一支座，所述第一丝杆沿左右方向延伸，且所述第一丝杆的一端通过第一轴承可枢转安装于两个所述第一支座中的一个，所述第一丝杆的另一端通过第二轴承可枢转安装于两个所述第一支座中的另一个；所述第一滑块具有一沿左右方向贯穿该第一滑块的第一螺纹孔，所述第一滑块通过所述第一螺纹孔螺纹套配于所述第一丝杆；

第一驱动电机，所述第一驱动电机安装于所述基板，用以驱动所述第一丝杆旋转。

根据本实用新型的一个实施例，所述第二驱动机构包括：

第二丝杆，所述基板上设有两个左右相对且位于两个所述第一支座前侧的第二支座，所述第二丝杆沿左右方向延伸，且所述第二丝杆的一端通过第三轴承可枢转安装于两个所述第二支座中的一个，所述第二丝杆的另一端通 过第四轴承可枢转安装于两个所述第二支座中的另一个；所述第二滑块具有一沿左右方向贯穿该第二滑块的第二螺纹孔，所述第二滑块通过所述第二螺纹孔螺纹套配于所述第二丝杆；

第二驱动电机，所述第二驱动电机安装于所述基板，用以驱动所述第二丝杆旋转。

根据本实用新型的一个实施例，所述第三驱动机构包括第三驱动电机，所述第三驱动电机安装于所述基板上，用以驱动所述第五万向节沿第一轴线转动。

根据本实用新型的一个实施例，所述基板上设置相互平行第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽及第二滑槽均沿左右方向延伸，所述第一滑块的底部凸出形成一在所述第一滑槽内可滑动的第一防转块，所述第二滑块的底部凸出形成一在所述第二滑槽内可滑动的第二防转块。

根据本实用新型的一个实施例，所述第五万向节为十字万向节。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例机械手多自由度摇摆转动控制机构一个视角的结构示意图；

图2是本实用新型实施例机械手多自由度摇摆转动控制机构另一个视角的结构示意图。

附图标记：

基板10；

第一滑槽101；

第二滑槽102；

第一支座11；

第二支座12；

第一滑块20；

第一防转块201；

第二滑块21；

第二防转块211；

第一万向节30；

第二万向节31；

第三万向节40；

第四万向节41；

第五万向节42；

第一连杆50；

第二连杆51；

第一丝杆60；

第一驱动电机61；

第二丝杆70；

第二驱动电机71；

第三驱动电机80；

机械手90；

第一轴线Z01；

第二轴线Z02；

第三轴线Z03。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制，基于本实用新型中的实施例， 本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图详细描述本实用新型实施例的机械手多自由度摇摆转动控制机构。

参照图1至图2所示，根据本实用新型实施例提供的机械手多自由度摇摆转动控制机构，适于驱动机械手90运动，可以理解的是，该机械手90可 以是抓手、吸盘、钻头、仿型人手等。

具体的，该机械手多自由度摇摆转动控制机构包括基板10、第一滑块20、第二滑块21、第一万向节30、第二万向节31、第三万向节40、第四万向节41、第五万向节42、第一连杆50、第二连杆51、第一驱动机构、第二驱动机构及第三驱动机构。

其中，基板10可以构造成方形，例如图1示例中，基板10构造成长方形，下文的描述中，以基板10的长度方向为左右方向，以基板10的宽度方向为前后方向，以基板10的厚度方向为上下方向。

第一滑块20和第二滑块21沿前后方向相对设置于所述基板10上。第一万向节30设置于所述第一滑块20上，所述第二万向节31设置于所述第二滑块21上。

第三万向节40、第四万向节41及第五万向节42安装于所述机械手90上且呈三角形分布；第一连杆50的一端连接于所述第一万向节30，所述第一连杆50的另一端连接于所述第三万向节40，所述第二连杆51的一端连接于所述第二万向节31，所述第二连杆51的另一端连接于所述第四万向节41。也即是，机械手90上安装有第三万向节40、第四万向节41及第五万向节42，且第三万向节40、第四万向节41及第五万向节42位于不同位置形成三角形布置，第一连杆50连接于第一万向节30和第三万向节40之间，第二连杆51连接在第二万向节31和第四万向节41之间。

第一驱动机构用以驱动所述第一滑块20沿左右方向滑动，所述第二驱动机构用以驱动所述第二滑块21沿左右方向滑动。第三驱动机构用以驱动所述第五万向节42沿第一轴线Z01转动，所述第一轴线Z01沿左右方向延伸。

换言之，一方面，第一驱动机构可以驱动第一滑块20沿左右方向滑动，当第一滑块20沿左右方向滑动时可以带动第一万向节30沿左右方向线性运动，第一万向节30再进一步通过第一连杆50带动第三万向节40运动；对应的，第二驱动机构可以驱动第二滑动沿左右方向滑动，当第二滑块21沿左右方向滑动时可以带动第二万向节31沿左右方向线性运动，第二万向节31再进一步通过第二连杆51带动第四万向节41运动。由于第三万向节40和第四万向节41连接在机械手90上，则可以带动机械手90运动。

具体的，当第一滑块20和第二滑块21的运动方向相反时，例如第一滑 块20向左滑动，第二滑块21向右滑动，则此时，第一连接杆伸出，第二连接杆缩回，对应的，则带动第三万向节40向左运动，第四万向节41向右运动，机械手90则可以绕第二轴线Z02向前侧摆动，第二轴线Z02沿上下方向延伸；而如果第一滑块20向右滑动，第二滑块21向左滑动，则此时，第一连接杆缩回，第二连接杆伸出，对应的，则带动第三万向节40向右运动，第四万向节41向左运动，机械手90则可以绕第二轴线Z02向后侧摆动，如此，实现了机械手90沿第二轴线Z02前后摆动。

当第一滑块20和第二滑块21的运动方向相同时，例如第一滑块20、第二滑块21向均向左滑动，则此时，第一连接杆、第二连接杆伸出，对应的，则带动第三万向节40向、第四万向节41向左运动，机械手90则可以绕第三轴线Z03向下侧摆动，第三轴线Z03沿前后方向延伸；对应的，第一滑块20、第二滑块21向均向右滑动，则此时，第一连接杆、第二连接杆缩回，对应的，则带动第三万向节40向、第四万向节41向右运动，机械手90则可以绕第三轴线Z03向上侧摆动，如此，实现了机械手90沿第三轴线Z03上下摆动。

另一方面，第三驱动机构可以驱动所述第五万向节42沿第一轴线Z01转动，所述第一轴线Z01沿左右方向延伸，而当第五万向节42转动时则可以带动机械手90沿第一轴线Z01旋转一定角度。

根据本实用新型实施例提供的机械手多自由度摇摆转动控制机构，所述第三和第四万向节41可以随第一滑块20、第二滑块21线性运动，进而使得机械手90进行上下摆动和侧向摆动，而第五万向接头可以在第三驱动机构的驱动下旋转，进而使得机械手90扭转旋转，而且，上下摆动、侧向摆动及扭转旋转的轴线相互垂直且相交于一点，其结构简单紧凑，同时，也方便于机械手90运动程序中坐标位置的计算。

在本实用新型的一个实施例中，第一驱动机构包括第一丝杆60及第一驱动电机61，其中，基板上设有两个左右相对的第一支座11，所述第一丝杆60沿左右方向延伸，且所述第一丝杆60的一端通过第一轴承可枢转安装于两个所述第一支座11中的一个，所述第一丝杆60的另一端通过第二轴承可枢转安装于两个所述第一支座11中的另一个；所述第一滑块20具有一沿左右方向贯穿该第一滑块20的第一螺纹孔，所述第一滑块20通过所述第一螺纹孔螺纹套配于所述第一丝杆60；第一驱动电机61安装于所述基板10，用以驱 动所述第一丝杆60旋转。

当第一驱动电机61沿正向和反向中的一个方向旋转时，第一驱动电机61可以驱动第一丝杆60与第一驱动电机61同向旋转，对应的，第一滑块20则沿第一丝杆60向左运动，第一万向节30则随第一滑块20向左运动，进而通过第一连杆50推动第三万向节40向左作线性运动；当第一驱动电机61沿正向和反向中的另一个方向旋转时，第一驱动电机61可以驱动第一丝杆60与第一驱动电机61同向旋转，对应的，第一滑块20则沿第一丝杆60向右运动，第一万向节30则随第一滑块20向右运动，进而通过第一连杆50推动第三万向节40向右作线性运动，如此，即可实现利用第一滑块20推动第三万向节40沿左右方向作线性运动，其结构简单，运动稳定可靠，而且，由于第一驱动电机61易于控制，所以，机械手90上下摆动和侧向摆动的精度易于控制。

第二驱动机构包括第二丝杆70及第二驱动电机71，其中，基板上设有两个左右相对且位于两个所述第一支座11前侧的第二支座12，所述第二丝杆70沿左右方向延伸，且所述第二丝杆70的一端通过第三轴承可枢转安装于两个所述第二支座12中的一个，所述第二丝杆70的另一端通过第四轴承可枢转安装于两个所述第二支座12中的另一个；所述第二滑块21具有一沿左右方向贯穿该第二滑块21的第二螺纹孔，所述第二滑块21通过所述第二螺纹孔螺纹套配于所述第二丝杆70；第二驱动电机71安装于所述基板10，用以驱动所述第二丝杆70旋转。

当第二驱动电机71沿正向和反向中的一个方向旋转时，第二驱动电机71可以驱动第二丝杆70与第二驱动电机71同向旋转，对应的，第二滑块21则沿第二丝杆70向左运动，第二万向节31则随第二滑块21向左云顶，进而通过第二连杆51推动第四万向节41向左作线性运动；当第二驱动电机71沿正向和反向中的另一个方向旋转时，第二驱动电机71可以驱动第二丝杆70与第二驱动电机71同向旋转，对应的，第二滑块21则沿第二丝杆70向右运动，第二万向节31则随第二滑块21向右运动，进而通过第二连杆51推动第四万向节41向右作线性运动，如此，即可实现利用第二滑块21推动第四万向节41沿左右方向作线性运动，其结构简单，运动稳定可靠，而且，由于第二驱动电机71易于控制，所以，机械手90上下摆动和侧向摆动的精度易于控制。

在本实用新型的一个实施例中，第三驱动机构包括第三驱动电机80，所 述第三驱动电机80安装于所述基板上，用以驱动所述第五万向节42沿第一轴线Z01转动，具体的，当第三驱动电机80旋转时，即可驱动第五万向节42沿第一轴线Z01转动，对应的，机械手90即可沿第一轴线Z01转动，其结构简单，第三驱动电机80易于控制，可以实现机械手90扭转旋转的精度的控制。

有利的，在本实用新型的一个些实施例中，基板上设置相互平行第一滑槽101和第二滑槽102，所述第一滑槽101及第二滑槽102均沿左右方向延伸，所述第一滑块20的底部凸出形成一在所述第一滑槽101内可滑动的第一防转块201，所述第二滑块21的底部凸出形成一在所述第二滑槽102内可滑动的第二防转块211。

由此，当第一滑块20沿左右方向滑动时，第一防转块201在第一滑槽101内滑动，当第二滑块21沿左右方向滑动时，第二防转块211在第二滑槽102内滑动，如此，可以避免由于第一丝杆60、第二丝杆70旋转而造成第一滑块20、第二滑块21周向偏转等问题，进而确保第一滑块20和第二滑块21运动的可靠性。

可选地，第五万向节42为十字万向节，如此，当第三驱动电机80旋转时，可以顺利地驱动第五万向节42同步旋转，进而带动机械手90旋转。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种机械手多自由度摇摆转动控制机构，适于驱动机械手运动，其特征在于，包括：

基板；

第一滑块和第二滑块，所述第一滑块和第二滑块沿前后方向相对设置于所述基板上；

第一万向节和第二万向节，所述第一万向节设置于所述第一滑块上，所述第二万向节设置于所述第二滑块上；

第三万向节、第四万向节及第五万向节，所述第三万向节、第四万向节及第五万向节安装于所述机械手上且呈三角形分布；

第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端连接于所述第一万向节，所述第一连杆的另一端连接于所述第三万向节，所述第二连杆的一端连接于所述第二万向节，所述第二连杆的另一端连接于所述第四万向节；

第一驱动机构和第二驱动机构，所述第一驱动机构用以驱动所述第一滑块沿左右方向滑动，所述第二驱动机构用以驱动所述第二滑块沿左右方向滑动；

第三驱动机构，所述第三驱动机构用以驱动所述第五万向节沿第一轴线转动，所述第一轴线沿左右方向延伸。

2.根据权利要求1所述的机械手多自由度摇摆转动控制机构，其特征在于，所述第一驱动机构包括：

第一丝杆，所述基板上设有两个左右相对的第一支座，所述第一丝杆沿左右方向延伸，且所述第一丝杆的一端通过第一轴承可枢转安装于两个所述第一支座中的一个，所述第一丝杆的另一端通过第二轴承可枢转安装于两个所述第一支座中的另一个；所述第一滑块具有一沿左右方向贯穿该第一滑块的第一螺纹孔，所述第一滑块通过所述第一螺纹孔螺纹套配于所述第一丝杆；

第一驱动电机，所述第一驱动电机安装于所述基板，用以驱动所述第一丝杆旋转。

3.根据权利要求2所述的机械手多自由度摇摆转动控制机构，其特征在于，所述第二驱动机构包括：

第二丝杆，所述基板上设有两个左右相对且位于两个所述第一支座前侧的第二支座，所述第二丝杆沿左右方向延伸，且所述第二丝杆的一端通过第三轴承可枢转安装于两个所述第二支座中的一个，所述第二丝杆的另一端通过第四轴承可枢转安装于两个所述第二支座中的另一个；所述第二滑块具有一沿左右方向贯穿该第二滑块的第二螺纹孔，所述第二滑块通过所述第二螺纹孔螺纹套配于所述第二丝杆；

第二驱动电机，所述第二驱动电机安装于所述基板，用以驱动所述第二丝杆旋转。

4.根据权利要求1所述的机械手多自由度摇摆转动控制机构，其特征在于，所述第三驱动机构包括第三驱动电机，所述第三驱动电机安装于所述基板上，用以驱动所述第五万向节沿第一轴线转动。

5.根据权利要求1所述的机械手多自由度摇摆转动控制机构，其特征在于，所述基板上设置相互平行第一滑槽和第二滑槽，所述第一滑槽及第二滑槽均沿左右方向延伸，所述第一滑块的底部凸出形成一在所述第一滑槽内可滑动的第一防转块，所述第二滑块的底部凸出形成一在所述第二滑槽内可滑动的第二防转块。

6.根据权利要求1所述的机械手多自由度摇摆转动控制机构，其特征在于，所述第五万向节为十字万向节。