一種機(jī)械臂的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種機(jī)械臂，包括：關(guān)節(jié)臂，所述關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)依次連接的臂節(jié)，相鄰的臂節(jié)通過萬向聯(lián)軸器連接；所述機(jī)械臂還包括與處于所述關(guān)節(jié)臂自由端的臂節(jié)連接的繩索，以及用于收卷所述繩索并使所述關(guān)節(jié)臂彎曲的驅(qū)動(dòng)器。該種機(jī)械臂可更加靈活地實(shí)現(xiàn)期望的末端位姿。同時(shí)帶載能力也相對(duì)較大，性價(jià)比較高。該種機(jī)械臂特別適合用作：1、不規(guī)則空間內(nèi)的操作設(shè)備，連接塊的靈活可使機(jī)械臂具備極強(qiáng)的避障能力；2、抓取非規(guī)則物體時(shí)，可采用全臂包卷方式來抓取較大尺寸以及不規(guī)則的物體。
【專利說明】
一種機(jī)械臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及機(jī)械臂技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)多采用電機(jī)等機(jī)構(gòu)直接在關(guān)節(jié)處進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，雖然機(jī)構(gòu)簡單但增加 了機(jī)械臂負(fù)載并且結(jié)構(gòu)不緊湊，控制難度大，高速運(yùn)動(dòng)及快速反應(yīng)能力較差，能源消耗較 多，避障能力較差，難以牢固的抓取非規(guī)則物體，抓取尺寸較大的物體時(shí)亦不穩(wěn)定。無法滿 足狹小空間或惡劣環(huán)境的作業(yè)要求。并且，傳統(tǒng)機(jī)械臂由于操作難度較大，對(duì)于操作人員的 技術(shù)有著較高的要求，無形中增加了經(jīng)濟(jì)成本。
[0003] 同時(shí)，在現(xiàn)有技術(shù)中，多關(guān)節(jié)柔性機(jī)械臂往往采用多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電機(jī)獨(dú)自驅(qū) 動(dòng)相對(duì)應(yīng)的關(guān)節(jié)單元，然而此種方式對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)和電機(jī)減速器的要求較高，帶載能力也相 對(duì)較小。此外，數(shù)量較多的驅(qū)動(dòng)電機(jī)也會(huì)增加機(jī)械臂的設(shè)計(jì)成本，導(dǎo)致性價(jià)比較低。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 有鑒于此，本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供了一種 機(jī)械臂，包括:關(guān)節(jié)臂，所述關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)依次連接的臂節(jié)，相鄰的臂節(jié)通過萬向聯(lián)軸器 連接;所述機(jī)械臂還包括與處于所述關(guān)節(jié)臂自由端的臂節(jié)連接的繩索，以及用于收卷所述 繩索并使所述關(guān)節(jié)臂彎曲的驅(qū)動(dòng)器。
[0005] 在某些實(shí)施方式中，所述臂節(jié)上包括供所述繩索穿設(shè)的第一通孔。
[0006] 在某些實(shí)施方式中，所述萬向聯(lián)軸器為十字萬向節(jié)，所述十字萬向節(jié)置于所述臂 節(jié)的尾部。
[0007]在某些實(shí)施方式中，所述十字萬向節(jié)包括相互垂直設(shè)置的第一圓銷和第二圓銷； 所述第二圓銷設(shè)有供第一圓銷穿設(shè)的第二通孔;所述第一圓銷與所述臂節(jié)的尾部連接。 [0008]在某些實(shí)施方式中，所述臂節(jié)頭部設(shè)有供第二圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)的銷孔。
[0009]在某些實(shí)施方式中，所述臂節(jié)的尾部設(shè)有第一凹槽，所述萬向聯(lián)軸器置于所述第 一凹槽內(nèi)。
[0010] 在某些實(shí)施方式中，所述臂節(jié)的頭部設(shè)有伸出的凸塊，所述凸塊上設(shè)有所述銷孔 和供所述第一圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)的第二凹槽。
[0011] 在某些實(shí)施方式中，包括布線圓盤，其設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)器與所述關(guān)節(jié)臂之間。
[0012] 在某些實(shí)施方式中，包括存儲(chǔ)箱，所述存儲(chǔ)箱設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)器與所述關(guān)節(jié)臂之間； 所述存儲(chǔ)箱包括儲(chǔ)存冗余的所述臂節(jié)的容置腔體，及連通容置腔體與腔體外部的開口部， 所述臂節(jié)自所述開口部伸出所述存儲(chǔ)箱。
[0013] 在某些實(shí)施方式中，所述驅(qū)動(dòng)器置于所述存儲(chǔ)箱內(nèi)。
[0014] 本實(shí)用新型提供的有益效果是：
[0015] 本實(shí)用新型提供的機(jī)械臂是為解決了傳統(tǒng)機(jī)械臂靈活性較差的問題，其通過增加 機(jī)械臂的連接塊，使機(jī)械臂的空間維數(shù)遠(yuǎn)大于任務(wù)空間維數(shù)，連接塊的引入使機(jī)械臂可以 更加靈活地實(shí)現(xiàn)期望的末端位姿。同時(shí)連接塊由驅(qū)動(dòng)繩調(diào)節(jié)連接塊之間的間隙，從而調(diào)整 機(jī)械臂的彎曲程度，一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)效果，帶載能力也相對(duì)較大，對(duì)操作人 員的技術(shù)要求較低，性價(jià)比較高。
[0016] 該種機(jī)械臂特別適合用作：
[0017] 1、不規(guī)則空間內(nèi)的操作設(shè)備，連接塊的靈活可使機(jī)械臂具備極強(qiáng)的避障能力；
[0018] 2、抓取非規(guī)則物體時(shí)，可采用全臂包卷方式來抓取較大尺寸以及不規(guī)則的物體。
【附圖說明】
[0019] 應(yīng)當(dāng)理解的是，以下附圖僅示出了本實(shí)用新型的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是 對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。
[0020] 圖1為為本實(shí)用新型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021 ]圖2為本實(shí)用新型臂節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 附圖標(biāo)號(hào)說明：


【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始 至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參 考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，旨在用于解釋本實(shí)用新型，而不能理解為對(duì)本實(shí)用新型 的限制。
[0026] 在本實(shí)用新型的描述中，需要理解的是，術(shù)語"長度"、"寬度"、"上"、"下"、"前"、 "后"、"左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底""內(nèi)'"外"等指示的方位或位置關(guān)系為基于附 圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡化描述，而不是指示或暗示 所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本 實(shí)用新型的限制。
[0027]此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性 或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者 隱含地包括一個(gè)或者更多個(gè)該特征。在本實(shí)用新型的描述中，"多個(gè)"的含義是兩個(gè)或兩個(gè) 以上，除非另有明確具體的限定。
[0028]在本實(shí)用新型中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"、"固 定"等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是 機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè) 元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù) 具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0029]實(shí)施例
[0030] 參閱圖1和圖2,其中圖1為本實(shí)用新型的機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本實(shí)用新型 臂節(jié)11的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031] 本實(shí)用新型實(shí)施例中提供了一種機(jī)械臂，包括:關(guān)節(jié)臂1，所述關(guān)節(jié)臂1包括多個(gè) 依次連接的臂節(jié)11，相鄰的臂節(jié)11通過萬向聯(lián)軸器111連接；
[0032] 所述機(jī)械臂還包括與處于所述關(guān)節(jié)臂1自由端的臂節(jié)11連接的繩索3,以及用于收 卷所述繩索3并使所述關(guān)節(jié)臂1彎曲的驅(qū)動(dòng)器2。
[0033] 上述，關(guān)節(jié)臂1包括多個(gè)串聯(lián)的臂節(jié)11，臂節(jié)11之間通過萬向聯(lián)軸器111連接，即相 鄰的臂節(jié)11可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣兩個(gè)臂節(jié)11在萬向聯(lián)軸器111之間便可以相對(duì)發(fā)生四個(gè)自由 度上的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過多個(gè)類似萬向聯(lián)軸器111的組合，關(guān)節(jié)臂1便可以在空間上360°自由彎曲， 實(shí)現(xiàn)萬向轉(zhuǎn)動(dòng)。而通過繩索3的松弛和拉緊可調(diào)節(jié)臂節(jié)11之間的空隙，使的臂節(jié)11之間緊湊 或松弛，從而調(diào)節(jié)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)。該種調(diào)節(jié)方式簡便，控制難度小，并且可通過增加機(jī)械臂 的臂節(jié)11，使機(jī)械臂的空間維數(shù)遠(yuǎn)大于任務(wù)空間維數(shù)，臂節(jié)11的引入使機(jī)械臂可以更加靈 活地實(shí)現(xiàn)期望的末端位姿。
[0034]驅(qū)動(dòng)器2經(jīng)由繩索3連接的臂節(jié)11進(jìn)行動(dòng)力傳遞，并在動(dòng)力傳遞過程中使上述多個(gè) 關(guān)節(jié)臂1各自的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)執(zhí)行彎曲操作。例如，多個(gè)臂節(jié)11可形成向兩個(gè)相反的方向彎曲的 機(jī)械臂。機(jī)械臂在接收所傳遞的動(dòng)力后，發(fā)生彎曲。
[0035] 可以理解的是，該種結(jié)構(gòu)的機(jī)械臂避障能力較好，可以牢固的抓取非規(guī)則物體，抓 取尺寸較大的物體時(shí)較為穩(wěn)定。
[0036] 采用本實(shí)用新型的機(jī)械臂，臂節(jié)11兩兩相接并形成一動(dòng)力鏈，從而將來自驅(qū)動(dòng)器2 的動(dòng)力分別傳遞至機(jī)械臂的各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，該機(jī)械臂架構(gòu)具有輕量化、 大柔性、多自由度的優(yōu)勢。此外，整個(gè)機(jī)械臂僅使用單個(gè)驅(qū)動(dòng)器2來輸出動(dòng)力并傳遞至機(jī)械 臂中的各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，電機(jī)數(shù)量少，驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)的成本較低，提高了系統(tǒng)的性價(jià)比。
[0037] 在本實(shí)用新型中，關(guān)節(jié)臂1的自由端與固定端的定義如下:沿機(jī)械臂的長度方向， 靠近驅(qū)動(dòng)器2的一端為固定段，遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)器2的一端為自由端，下同。
[0038] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述臂節(jié)11上包括供所述繩索3穿設(shè)的第一通孔112。 [0039] 上述，可以理解的是，第一通孔112可以不僅有一個(gè)，還可以是多個(gè)，當(dāng)?shù)谝煌?112為一個(gè)時(shí)，不應(yīng)過于偏向臂節(jié)11的一側(cè)，不易準(zhǔn)確的控制臂節(jié)11的位置。當(dāng)?shù)谝煌?12 有多個(gè)時(shí)，繩索3的個(gè)數(shù)可與之相匹配，第一通孔112位置可以呈軸對(duì)稱設(shè)置，便于繩索3更 好的控制臂節(jié)11，避免繩索3的相互纏繞，依據(jù)需求調(diào)整機(jī)械臂實(shí)現(xiàn)整個(gè)平面內(nèi)任意角度的 彎曲，多個(gè)臂節(jié)11串聯(lián)可增大機(jī)械臂的彎曲角度。
[0040]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述萬向聯(lián)軸器111為十字萬向節(jié)，所述十字萬向節(jié)置于 所述臂節(jié)11的尾部。
[0041 ]上述，繩索3固定于關(guān)節(jié)臂1的自由端臂節(jié)11處，便于對(duì)臂節(jié)11施力。在本實(shí)用新型 中，臂節(jié)11的頭部與臂節(jié)11的尾部的定義如下:沿機(jī)械臂的長度方向，靠近驅(qū)動(dòng)器2的一端 為臂節(jié)11的尾部，遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)器2的一端為臂節(jié)11的頭部，下同。
[0042]可以理解的是，十字萬向節(jié)可以存在多種形式。當(dāng)然臂節(jié)11的尾部與臂節(jié)11的頭 部的連接方式可以由相互配合的卡扣結(jié)構(gòu)來代替。相鄰的臂節(jié)11可相對(duì)于該卡扣結(jié)構(gòu)相對(duì) 轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂彎曲程度的改變?？梢岳斫獾氖?，當(dāng)臂節(jié)11較薄時(shí)，可用該卡扣結(jié)構(gòu)代替 繩索3來調(diào)整相連臂節(jié)11之間的位置關(guān)系。
[0043]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述十字萬向節(jié)包括相互垂直設(shè)置的第一圓銷1111和第 二圓銷1112;所述第二圓銷1112設(shè)有供第一圓銷1111穿設(shè)的第二通孔11121;所述第一圓銷 1111與所述臂節(jié)11的尾部連接。
[0044] 上述，第一圓銷111 1可在第二通孔11121內(nèi)相對(duì)于第二圓銷1112轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0045] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述臂節(jié)11的尾部設(shè)有第一凹槽114,所述萬向聯(lián)軸器 111置于所述第一凹槽114內(nèi)。
[0046] 上述，所述萬向聯(lián)軸器111可置于所述的第一凹槽114內(nèi)，避免該萬向聯(lián)軸器111凸 出設(shè)置時(shí)，易于損壞。
[0047] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述臂節(jié)11的頭部設(shè)有伸出的凸塊115,所述凸塊115上 設(shè)有所述銷孔113和供所述第一圓銷111 1轉(zhuǎn)動(dòng)的第二凹槽116。
[0048] 上述，所述臂節(jié)11頭部設(shè)有凸塊115,可與所述臂節(jié)11尾部設(shè)有的凹槽相配合，這 樣相鄰的所述臂節(jié)11之間便可以相對(duì)發(fā)生四個(gè)自由度上的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過多個(gè)類似臂節(jié)11組 合，關(guān)節(jié)臂1便可以在空間上自由的萬向彎曲。
[0049] 優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)器2為伺服電機(jī)。
[0050] 上述，在本實(shí)用新型中，與驅(qū)動(dòng)器2相連接的臂節(jié)11保持相對(duì)靜止，機(jī)械臂的轉(zhuǎn)動(dòng) 角度分別對(duì)應(yīng)著繩索3不同的長度，因此，可以通過逆解計(jì)算所需要的相鄰臂節(jié)11的角度對(duì) 應(yīng)的繩索3的長度變化量，將其賦給驅(qū)動(dòng)器2,便可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃功能。
[0051] 可以理解的是，伺服電機(jī)是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種 補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)化 為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。
[0052] 伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行 元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓低等特性，可把所收到的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成 電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng) 信號(hào)電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。
[0053]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，包括布線圓盤4,其設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)器2與關(guān)節(jié)臂1之間。 [0054]在本實(shí)用新型實(shí)施例中，包括存儲(chǔ)箱5,所述存儲(chǔ)箱5設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)器2與關(guān)節(jié)臂1 之間;所述存儲(chǔ)箱5包括儲(chǔ)存冗余的所述臂節(jié)11的容置腔體，及連通容置腔體與腔體外部的 開口部，所述臂節(jié)11自所述開口部伸出所述存儲(chǔ)箱5。
[0055] 優(yōu)選地，所述布線圓盤4沿周向設(shè)有儲(chǔ)存所述繩索3的布線槽。
[0056] 在本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)器2置于所述存儲(chǔ)箱5內(nèi)。
[0057] 本實(shí)用新型還提供了一種叉車，包括機(jī)械臂。
[0058] 上述，可以理解的是，該種機(jī)械臂不限于使用在叉車上，還可以作為機(jī)器人的手 臂。
[0059]以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本 領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。凡在本實(shí)用新型的精神和原則 之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種機(jī)械臂，其特征在于，包括:關(guān)節(jié)臂，所述關(guān)節(jié)臂包括多個(gè)依次連接的臂節(jié)，相鄰 的臂節(jié)通過萬向聯(lián)軸器連接； 所述機(jī)械臂還包括與處于所述關(guān)節(jié)臂自由端的臂節(jié)連接的繩索，以及用于收卷所述繩 索并使所述關(guān)節(jié)臂彎曲的驅(qū)動(dòng)器。2. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂，其特征在于:所述臂節(jié)上包括供所述繩索穿設(shè)的第一通 孔。3. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂，其特征在于:所述萬向聯(lián)軸器為十字萬向節(jié)，所述十字 萬向節(jié)置于所述臂節(jié)的尾部。4. 如權(quán)利要求3所述的機(jī)械臂，其特征在于:所述十字萬向節(jié)包括相互垂直設(shè)置的第一 圓銷和第二圓銷;所述第二圓銷設(shè)有供第一圓銷穿設(shè)的第二通孔;所述第一圓銷與所述臂 節(jié)的尾部連接。5. 如權(quán)利要求4所述的機(jī)械臂，其特征在于：所述臂節(jié)頭部設(shè)有供第二圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)的銷 孔。6. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂，其特征在于:所述臂節(jié)的尾部設(shè)有第一凹槽，所述萬向 聯(lián)軸器置于所述第一凹槽內(nèi)。7. 如權(quán)利要求5所述的機(jī)械臂，其特征在于:所述臂節(jié)的頭部設(shè)有伸出的凸塊，所述凸 塊上設(shè)有所述銷孔和供所述第一圓銷轉(zhuǎn)動(dòng)的第二凹槽。8. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂，其特征在于:包括布線圓盤，其設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)器與所述 關(guān)節(jié)臂之間。9. 如權(quán)利要求1所述的機(jī)械臂，其特征在于:包括存儲(chǔ)箱，所述存儲(chǔ)箱設(shè)于所述驅(qū)動(dòng)器 與所述關(guān)節(jié)臂之間；所述存儲(chǔ)箱包括儲(chǔ)存冗余的所述臂節(jié)的容置腔體，及連通容置腔體與 腔體外部的開口部，所述臂節(jié)自所述開口部伸出所述存儲(chǔ)箱。10. 如權(quán)利要求9所述的機(jī)械臂，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)器置于所述存儲(chǔ)箱內(nèi)。
【文檔編號(hào)】B25J9/12GK205668268SQ201620475283
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年5月23日
【發(fā)明人】楊勇
【申請人】楊勇