CN208914108U

CN208914108U - 一种关节型机械手

Info

Publication number: CN208914108U
Application number: CN201821765987.6U
Authority: CN
Inventors: 黄伟莉; 章国庆; 肖文杰; 刘万华; 徐巍涛; 徐海涛; 高娟; 余英
Original assignee: East China Institute of Technology
Current assignee: East China Institute of Technology
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2019-05-31
Anticipated expiration: 2028-10-30

Abstract

本实用新型公开了一种关节型机械手，主要括水平回转手臂、竖直动作手臂和夹持器，水平回转手臂和竖直动作手臂相连接，竖直动作手臂末端安装有夹持器，所述水平回转手臂通过机械手安装孔进行固定安装。本实用新型的优点：采用平面连杆机构，减少驱动电机在机械手关节处的使用数量，提高运动性能，降低生产成本。

Description

一种关节型机械手

技术领域

本实用新型涉及机械手技术领域，尤其涉及一种关节型机械手。

背景技术

工业机器人是一种典型的自动化生产设备，机械手作为机器人的一个重要分支，也是最早出现的工业机器人，能够模仿人的手臂动作，按照一定的动作顺序完成物件的抓取和搬运等操作，具有动作快速、灵活、重复定位精度高和可长时间作业等优点；随着工业自动化程度的提高，机械手在各行各业中得到越来越广泛的应用，尤其是能在高温、高压、高强度、粉尘、污染和带放射性危险的环境下工作，代替人来完成繁重的任务，降低生产成本，提高生产效率。中国专利公开的一新型关节型机械手(公开号：CN106553182A)虽然能够达到在高温、高压、高强度、粉尘、污染和带放射性危险的环境下代替人类工作的效果，但其存在诸多缺陷：该机械手使用六台步进电机分别控制六个关节动作，虽然能够达到控制机械手运动的目的，但是，驱动电机安装在机械手的各关节上存在以下问题：机械手臂需要承载电机的重量并满足刚度要求，因此机械手臂截面尺寸需要做的更大，会增加驱动电机的负载和手臂的转动惯量，使得机械手运动性能下降；驱动电机安装在关节处使得机械手结构变得复杂，生产成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种关节型机械手，采用平面连杆机构，减少驱动电机在机械手关节处的使用数量，提高运动性能，降低生产成本。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：一种关节型机械手，主要括水平回转手臂、竖直动作手臂和夹持器，水平回转手臂和竖直动作手臂相连接，竖直动作手臂末端安装有夹持器，所述水平回转手臂通过机械手安装孔进行固定安装。

进一步的，所述竖直动作手臂包括底板、第一支撑板、第二支撑板、第一连杆、第一连板、三角形连接件、第二连板、第二连杆、夹持器安装板和驱动电机，所述底板上固定安装有第一支撑板和第二支撑板，所述第一支撑板的外侧固定安装有驱动电机，驱动电机的转轴贯穿第一支撑板和第一连板一端固定连接，第一连板的另一端分别和三角形连接件的第一角点、第二连板的一端转动连接，所述三角形连接件的第二角点和第二连杆一端转动连接，所述第二连板的另一端和第二连杆的另一端分别连接夹持器安装板，所述三角形连接件的第三角点和第一连杆的一端转动连接，第一连杆的另一端和第二支撑板转动连接。

进一步的，所述水平回转手臂包括回转底座和旋转电机，所述回转底座顶部固定安装有旋转电机，旋转电机的输出轴和竖直动作手臂上的底板固定连接，所述回转底座通过机械手安装孔进行固定安装。

进一步的，所述夹持器包括主动齿轮、从动齿轮、主动爪、从动爪和夹持器安装架，所述夹持器通过夹持器安装架安装在夹持器安装板上，所述主动齿轮和从动齿轮分别通过转轴转动安装于夹持器安装架内部，所述主动齿轮和主动爪固定连接，所述从动齿轮和从动爪固定连接，主动齿轮和从动齿轮相啮合设置。

进一步的，所述主动齿轮的转轴一端开有六角孔，所述六角孔和舵机的转轴连接，舵机固定安装于夹持器的夹持器安装架外部。

进一步的，所述第一连杆、第一连板、三角形连接件、第二连板、第二连杆和夹持器安装板组成两个平行四边形连杆机构。平行四边形连杆机构是连杆机构的一种特殊形式，实现了将驱动电机的动力直接传输给夹持器安装板，减少了机械手各关节处驱动电机的安装个数，使得机械手结构更加紧凑轻便；利用平行四边形连杆机构特征能够保证夹持器安装板上安装的夹持器始终保持平动。

进一步的，所述驱动电机、旋转电机和舵机均使用伺服电机。诸如型号为80ST-M02430的伺服电机。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：其一：通过所述第一连杆、第一连板、三角形连接件、第二连板、第二连杆和夹持器安装板组成两个平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构是连杆机构的一种特殊形式，实现了将驱动电机的动力直接传输给夹持器安装板，大大减少了机械手各关节处驱动电机的安装个数，减轻了机械手臂的负荷，使得机械手运动更加顺畅、平稳，使得机械手结构更加紧凑轻便，机械手臂截面尺寸可以做的更小，降低生产成本，简化机械手的整体结构。其二：本机械手通过夹持器对机械工件进行搬运、转移，能够在高温、高压、高强度、粉尘、污染和带放射性危险的环境下代替人类工作，由于本机械手整体结构简单，整体重量变轻，驱动电机使用数量减少，因此能够在一定程度上减少了电能的使用。其三：本机械手采用伺服电机进行驱动，控制性能好，可实现速度位置的精准控制，整体体积小，噪声小、无污染。

附图说明

图1为本实用新型的竖直动作手臂结构主视图；

图2为本实用新型的竖直动作手臂结构俯视图；

图3为本实用新型的平行四边形连杆机构结构示意图；

图4为本实用新型的竖直动作手臂结构示意图；

图5为本实用新型的整体结构主视图；

图6为本实用新型的整体结构俯视图；

图7为本实用新型的夹持器结构示意图；

图8为本实用新型的整体结构示意图；

图中：1、底板；1-1、旋转电机安装孔；2、第一支撑板；3、第二支撑板；4、第一连杆；5、第一连板；6、三角形连接件；7、第二连板；8、第二连杆；9、夹持器安装板；9-1、夹持器安装孔；10、驱动电机；11、回转底座；11-1、机械手安装孔；12、旋转电机；13、夹持器；13-1、主动齿轮；13-2、从动齿轮；13-3、六角孔；13-4、主动爪；13-5、从动爪；14、舵机。

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。

如图1-8所示，一种关节型机械手，主要括水平回转手臂、竖直动作手臂和夹持器13，水平回转手臂和竖直动作手臂相连接，竖直动作手臂末端安装有夹持器13，所述水平回转手臂通过机械手安装孔11进行固定安装。

其中，所述竖直动作手臂包括底板1、第一支撑板2、第二支撑板3、第一连杆4、第一连板5、三角形连接件6、第二连板7、第二连杆8、夹持器安装板9和驱动电机10，所述底板1上固定安装有第一支撑板2和第二支撑板3，所述第一支撑板2的外侧固定安装有驱动电机10，驱动电机10的转轴贯穿第一支撑板2和第一连板5一端固定连接，第一连板5的另一端分别和三角形连接件6的第一角点、第二连板7的一端转动连接，所述三角形连接件6的第二角点和第二连杆8一端转动连接，所述第二连板7的另一端和第二连杆8的另一端分别连接夹持器安装板9，所述三角形连接件6的第三角点和第一连杆4的一端转动连接，第一连杆4的另一端和第二支撑板3转动连接。

其中，所述水平回转手臂包括回转底座11和旋转电机12，所述回转底座11顶部固定安装有旋转电机12，旋转电机12的输出轴和竖直动作手臂上的底板1固定连接，所述回转底座11通过机械手安装孔11-1进行固定安装。

其中，所述夹持器13包括主动齿轮13-1、从动齿轮13-2、主动爪13-4、从动爪13-5和夹持器安装架，所述夹持器13通过夹持器安装架安装在夹持器安装板9上，所述主动齿轮13-1和从动齿轮13-2分别通过转轴转动安装于夹持器安装架内部，所述主动齿轮13-1和主动爪13-4固定连接，所述从动齿轮13-2和从动爪13-5固定连接，主动齿轮13-1和从动齿轮13-2相啮合设置。

其中，所述主动齿轮13-1的转轴一端开有六角孔13-3，所述六角孔13-3和舵机14的转轴连接，舵机14固定安装于夹持器13的夹持器安装架外部。

其中，所述第一连杆4、第一连板5、三角形连接件6、第二连板7、第二连杆8和夹持器安装板9组成两个平行四边形连杆机构。平行四边形连杆机构是连杆机构的一种特殊形式，实现了将驱动电机10的动力直接传输给夹持器安装板9，减少了机械手各关节处驱动电机的安装个数，使得机械手结构更加紧凑轻便；利用平行四边形连杆机构特征能够保证夹持器安装板9上安装的夹持器13始终保持平动。

其中，所述驱动电机10、旋转电机12和舵机14均使用伺服电机。诸如型号为80ST-M02430的伺服电机。

需要说明的是，本实用新型为一种关节型机械手，使用时首先将回转底座11通过机械手安装孔11-1进行固定安装，然后接通驱动电机10、旋转电机12和舵机14的外部电源，所述驱动电机10、旋转电机12和舵机14均使用伺服电机，伺服电机自带的编码器控制其驱动器动作；本机械手通过旋转电机12控制竖直动作手臂和夹持器13的水平旋转，通过驱动电机10控制竖直动作手臂的伸缩动作，通过舵机14控制夹持器13的收放动作；所述第一连杆4、第一连板5、三角形连接件6、第二连板7、第二连杆8和夹持器安装板9组成两个平行四边形连杆机构，平行四边形连杆机构是连杆机构的一种特殊形式，实现了将驱动电机10的动力直接传输给夹持器安装板9，大大减少了机械手各关节处驱动电机的安装个数，减轻了机械手臂的负荷，使得机械手运动更加顺畅、平稳，使得机械手结构更加紧凑轻便，机械手臂截面尺寸可以做的更小，降低生产成本，简化机械手的整体结构。利用平行四边形连杆机构特征能够保证夹持器安装板9上安装的夹持器13始终保持平动，本机械手中夹持器13采用齿轮式回转型夹持器。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种关节型机械手，主要括水平回转手臂、竖直动作手臂和夹持器（13），其特征在于：水平回转手臂和竖直动作手臂相连接，竖直动作手臂末端安装有夹持器（13），所述水平回转手臂通过机械手安装孔（11-1）进行固定安装。

2.根据权利要求1所述的一种关节型机械手，其特征在于：所述竖直动作手臂包括底板（1）、第一支撑板（2）、第二支撑板（3）、第一连杆（4）、第一连板（5）、三角形连接件（6）、第二连板（7）、第二连杆（8）、夹持器安装板（9）和驱动电机（10），所述底板（1）上固定安装有第一支撑板（2）和第二支撑板（3），所述第一支撑板（2）的外侧固定安装有驱动电机（10），驱动电机（10）的转轴贯穿第一支撑板（2）和第一连板（5）一端固定连接，第一连板（5）的另一端分别和三角形连接件（6）的第一角点、第二连板（7）的一端转动连接，所述三角形连接件（6）的第二角点和第二连杆（8）一端转动连接，所述第二连板（7）的另一端和第二连杆（8）的另一端分别连接夹持器安装板（9），所述三角形连接件（6）的第三角点和第一连杆（4）的一端转动连接，第一连杆（4）的另一端和第二支撑板（3）转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种关节型机械手，其特征在于：所述水平回转手臂包括回转底座（11）和旋转电机（12），所述回转底座（11）顶部固定安装有旋转电机（12），旋转电机（12）的输出轴和竖直动作手臂上的底板（1）固定连接，所述回转底座（11）通过机械手安装孔（11-1）进行固定安装。

4.根据权利要求1所述的一种关节型机械手，其特征在于：所述夹持器（13）包括主动齿轮（13-1）、从动齿轮（13-2）、主动爪（13-4）、从动爪（13-5）和夹持器安装架，所述夹持器（13）通过夹持器安装架安装在夹持器安装板（9）上，所述主动齿轮（13-1）和从动齿轮（13-2）分别通过转轴转动安装于夹持器安装架内部，所述主动齿轮（13-1）和主动爪（13-4）固定连接，所述从动齿轮（13-2）和从动爪（13-5）固定连接，主动齿轮（13-1）和从动齿轮（13-2）相啮合设置。

5.根据权利要求4所述的一种关节型机械手，其特征在于：所述主动齿轮（13-1）的转轴一端开有六角孔（13-3），所述六角孔（13-3）和舵机（14）的转轴连接，舵机（14）固定安装于夹持器（13）的夹持器安装架外部。

6.根据权利要求2所述的一种关节型机械手，其特征在于：所述第一连杆（4）、第一连板（5）、三角形连接件（6）、第二连板（7）、第二连杆（8）和夹持器安装板（9）组成两个平行四边形连杆机构。

7.根据权利要求6所述的一种关节型机械手，其特征在于：所述驱动电机（10）、旋转电机（12）和舵机（14）均使用伺服电机。