CN105619400A - 一种六自由度机械手 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种六自由度机械手，其包括机械臂、升降立柱2及输出法兰12，所述机械臂包括依次连接机械臂A6、机械臂B7、机械臂C8、机械臂D10，升降立柱2设置升降轨道，机械臂A6平行连接于升降立柱2的升降轨道，连接处设置带有旋转轴的升降台3；机械臂B7与机械臂A6之间、机械臂C8与机械臂B7之间通过可转动关节连接；机械臂D10与机械臂C8之间、输出法兰12与机械臂D10之间通过旋转轴连接。本发明着眼于提高复杂工况机械手定位精度，减少操作死角，提供一种可搭载多种操作终端的多自由度机械手，可带动操作终端实现6个自由度方向的升降、旋转、俯仰，全方位消除操作死角，在诸多领域具有较高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及机械手技术领域，具体地说，涉及一种六自由度机械手。
背景技术
代替人手完成各项操作功能的装置统称为机械手，机械手是按给定程序、轨迹和要求实现自动抓取、搬运或操作的自动机械装置。在工业生产中应用的机械手被称为工业机械手。工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，其涉及到力学、机械学、电器液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域，是近几十年发展起来的一种高科技自动生产设备。工业机械手也是工业机器人的一个重要分支。他的特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，尤其体现在人工智能和适应性。
机械手可以部分的代替人工操作，并按照生产工艺的要求，遵循一定的程序、时间和位置来完成工件的传送和装卸；还能操作必要的机具进行焊接和装配，以改善了工人的劳动条件和提高劳动生产率。尤其是在高温、高压、粉尘、噪音以及带有放射性和污染的场合，应用的更为广泛。在我国近几年也有较快的发展，并且取得一定的效果。
随着科技的发展，在一些应用领域中的机械手，对机械手的灵活性、自由度有着越来越高的要求，如装配、切割、喷染、清洗等领域，需要机械手在复杂工况中的准确定位，现有的机械手编程复杂，造价成本过高，难以实现复杂工况的操作要求，更难以实现全方位无死角的操作。目前，迫切需要一种多自由度、操作灵活方便、性价比高的机械手满足上述要求。
发明内容
为了解决目前机械手存在的问题，本发明提供一种六自由度机械手，其具体的技术方案如下：
一种六自由度机械手，其包括机械臂、升降立柱2及输出法兰12，所述机械臂包括依次连接机械臂A6、机械臂B7、机械臂C8、机械臂D10，其中：
所述升降立柱2设置升降轨道，机械臂A6平行连接于升降立柱2的升降轨道，连接处设置带有旋转轴的升降台3；机械臂A6可沿升降轨道上下运动，形成第一自由度；机械臂A6可以绕升降台3的旋转轴在-90°～90°范围内转动，形成第二自由度；
所述机械臂B7与机械臂A6之间、机械臂C8与机械臂B7之间通过可转动关节连接；机械臂B7与机械臂A6之间、机械臂C8与机械臂B7之间可实现相对转动，形成第三、第四自由度；
所述机械臂D10与机械臂C8之间、输出法兰12与机械臂D10之间通过旋转轴连接；机械臂D10与机械臂C8之间、输出法兰12与机械臂D10之间可实现相对旋转，形成第五、第六自由度。
进一步，所述升降台3上、机械臂B7与机械臂A6之间的旋转轴、机械臂C8与机械臂B7之间的旋转轴均设置有电磁刹车4可以随时限制旋转轴的转动。
进一步，所述机械臂D10与机械臂C8的连接处设置减速电机A9，对其相对旋转进行动力驱动；所述输出法兰12与机械臂D10连接处设置减速电机B11，对其相对旋转进行动力驱动。
进一步，减速电机A9、减速电机B11、电磁刹车4通过无线通讯装置与手持遥控器连接，由手持遥控器进行控制动作。
进一步，所述升降立柱2的升降轨道为螺杆机构或齿轮齿条机构。
进一步，其设置拖链进行管线，所述拖链由旋转支架5进行固定，所述旋转支架5设置于升降立柱2侧面、升降台3上方、机械臂A6上方、机械臂B7上方、机械臂C8上方/侧面的一处或多处。
进一步，所述旋转支架5为可旋转、可摆动的圆环结构。
进一步，所述升降立柱2为中空式长方体结构。
进一步，所述升降立柱2底部设置底座1，所述底座1设置连接机构，用于对机械手进于连接与固定。
进一步，输出法兰12与激光清洗执行机构连接。
本发明所提供的一种六自由度机械手，具有以下优点：
第一、本发明着眼于提高复杂工况中的机械手的定位能力，减少操作死角，提供一种可搭载多种操作终端的多自由度机械手，可带动操作终端实现六个自由度方向的升降、旋转、俯仰，全方位消除操作死角，实现对操作对象的准确定位操作；
第二、通过旋转支架与拖链解决线缆与机械手臂的同步旋转问题。实现了整个装置的管线与机械臂同步旋转，使整个装置更紧凑，操作、使用更方便。
第三、机械臂的旋转设置有手动和电动方式，使控制过程方便有效。
第四、在转动关节处设置电磁刹车，可有效对机械臂进行定位。
附图说明
图1为本发明一种六自由度机械手的结构示意图；
图2为本发明一种六自由度机械手前端机械臂部分结构放大示意图；
图3为本发明一种六自由度机械手俯视图。
【主要部件符号说明】
1：底座；2：升降立柱；3：升降台；4：电磁刹车；5：旋转支架；6：机械臂A；7：机械臂B；8：机械臂C；9：减速电机A；10：机械臂D；11：减速电机B；12：输出法兰。
具体实施方式
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的一种六自由度机械手作进一步详细的说明。
参照图1-3，一种六自由度机械手，其包括机械臂、升降立柱2及输出法兰12，升降立柱2优选为中空式长方体结构，在侧壁设置若干开口所述机械臂包括依次连接机械臂A6、机械臂B7、机械臂C8、机械臂D10。
所述升降立柱2设置升降轨道，机械臂A6平行连接于升降立柱2的升降轨道，连接处设置带有旋转轴的升降台3；升降台3设置有电磁刹车4，可以随时限制其旋转轴的转动。机械臂A6可沿升降轨道上下运动，形成第一自由度；升降立柱2的升降轨道可选为螺杆机构、齿轮齿条或同步带机构。
机械臂A6可以绕升降台3的旋转轴在-90°～90°范围内转动，形成第二自由度；机械臂A6机械臂A6的升降主旋转由电机驱动，所述电机在图1中未以显示。
所述机械臂B7与机械臂A6之间、机械臂C8与机械臂B7之间通过可转动关节连接；机械臂B7与机械臂A6之间、机械臂C8与机械臂B7之间可实现相对转动，形成第三、第四自由度；转动过程可以通过手动驱动或电机驱动，优选为手动驱动，实现机械臂的转动，达到定位要求。
所述机械臂D10与机械臂C8之间、输出法兰12与机械臂D10之间通过旋转轴连接；所述机械臂D10与机械臂C8的连接处设置减速电机A9，对其相对旋转进行动力驱动。所述输出法兰12与机械臂D10连接处设置减速电机B11，对其相对旋转进行动力驱动。一个优选方案中，减速电机A9、减速电机B11、电磁刹车4通过无线通讯装置与手持遥控器连接，由手持遥控器进行控制动作。机械臂D10与机械臂C8之间、输出法兰12与机械臂D10之间可实现相对旋转，形成第五、第六自由度。
由于本发明的六自由度机械手旋转方向的自由度多，管线问题是需要解决的一大难点。如果不能合理设计，让线缆占用较大空间，且机械臂旋转时，易发生线缆的卡死等问题，给机械手的使用带来诸多不便。本发明设置拖链进行管线，所述拖链由旋转支架5进行固定，所述旋转支架5设置于升降立柱2侧面、升降台3上方、机械臂A6上方、机械臂B7上方、机械臂C8上方/侧面的一处或多处。所述旋转支架5优选为可旋转、可摆动的圆环结构。这样使拖链方便地与机械臂一体动作，使管线合理，安全有效。
作为一个优选方案，所述升降立柱2底部设置底座1，所述底座1设置连接机构，用于对机械手进于连接与固定。例如，可以通过底座1将本发明的机械手固定于行进小车上，通过小车带动进行移动式操作。
在本发明的机械手的一个应用实施例中，本机械手的输出法兰12与激光清洗执行机构连接，用于对轮胎模具进行激光清洗。
综上，本发明着眼于提高复杂工况机械手定位精度，减少操作死角，提供一种可搭载多种操作终端的多自由度机械手，可带动操作终端实现6个自由度方向的升降、旋转、俯仰，全方位消除操作死角，实现对操作对象的准确定位操作，在诸多领域具有较高的推广应用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
Claims (10)
1.一种六自由度机械手，其特征在于：其包括机械臂、升降立柱（2）及输出法兰（12），所述机械臂包括依次连接机械臂A（6）、机械臂B（7）、机械臂C（8）、机械臂D（10），其中：
所述升降立柱（2）设置升降轨道，机械臂A（6）平行连接于升降立柱（2）的升降轨道，连接处设置带有旋转轴的升降台（3）；机械臂A（6）可沿升降轨道上下运动，形成第一自由度；机械臂A（6）可以绕升降台（3）的旋转轴在-90°～90°范围内转动，形成第二自由度；
所述机械臂B（7）与机械臂A（6）之间、机械臂C（8）与机械臂B（7）之间通过可转动关节连接；机械臂B（7）与机械臂A（6）之间、机械臂C（8）与机械臂B（7）之间可实现相对转动，形成第三、第四自由度；
所述机械臂D（10）与机械臂C（8）之间、输出法兰（12）与机械臂D（10）之间通过旋转轴连接；机械臂D（10）与机械臂C（8）之间、输出法兰（12）与机械臂D（10）之间可实现相对旋转，形成第五、第六自由度。
2.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述升降台（3）上、机械臂B（7）与机械臂A（6）之间的旋转轴、机械臂C（8）与机械臂B（7）之间的旋转轴均设置有电磁刹车（4）可以随时限制旋转轴的转动。
3.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述机械臂D（10）与机械臂C（8）的连接处设置减速电机A（9），对其相对旋转进行动力驱动；所述输出法兰（12）与机械臂D（10）连接处设置减速电机B（11），对其相对旋转进行动力驱动。
4.根据权利要求3所述的一种六自由度机械手，其特征在于：减速电机A（9）、减速电机B（11）、电磁刹车（4）通过无线通讯装置与手持遥控器连接，由手持遥控器进行控制动作。
5.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述升降立柱（2）的升降轨道为螺杆机构或齿轮齿条机构或同步带机构。
6.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：其设置拖链进行布置管线，所述拖链由旋转支架（5）进行固定，所述旋转支架（5）设置于升降立柱（2）侧面、升降台（3）上方、机械臂A（6）上方、机械臂B（7）上方、机械臂C（8）上方/侧面的一处或多处。
7.根据权利要求6所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述旋转支架（5）为可旋转、可摆动的圆环结构。
8.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述升降立柱（2）为中空式长方体结构。
9.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：所述升降立柱（2）底部设置底座（1），用于对机械手进于连接与固定。
10.根据权利要求1所述的一种六自由度机械手，其特征在于：输出法兰（12）与激光清洗执行机构连接。
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