CN108818509A - 一种柔性机器人用机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人技术领域，且公开了一种柔性机器人用机械手臂，包括与机器人驱动结构连接的机械臂，机械臂的末端固定连接有夹具，夹具的上端固定连接有与机械臂对应的U形卡板，机械臂的末端表面开设有圆柱槽，圆柱槽内通过滚珠轴承转动连接有伸缩杆，伸缩杆的一端伸出圆柱槽外，且固定连接有转块，机械臂的表面开设有与转块对应的固定槽，伸缩杆位于圆柱槽内的杆壁均匀固定套接有多个主动斜齿轮，机械臂的侧壁开设有与圆柱槽连通，且与主动斜齿轮对应的通槽，通槽内通过滚珠轴承转动连接有螺杆，螺杆的一端固定连接有与主动斜齿轮啮合的从动斜齿轮，螺杆的另一端螺纹连接有限位螺筒。该柔性机器人用机械手臂，便于拆装夹具。

Description

一种柔性机器人用机械手臂

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种柔性机器人用机械手臂。

背景技术

机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作，机器人是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义：“一种可编程和多功能的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。

随着机器人系统向着高速、重载、高精度，机器人部件向着轻质的方向发展，这必然使得构件的弹性变形增大，造成了与其机器人运动平稳性、准确性的矛盾，从而突出了机器人各部件弹性变形的影响。此外，机器人应用中要求机器人手臂轻型化的越来越多；航空应用、车载机器人、建筑方面的大型机械等等。这些机械手臂必须通过一些细小的(相对与长度而言)交叉部件相连，这样造成柔性，导致机械振动，从而使对其端部位置的控制非常困难。因此，传统的刚性机器人的研究方法显然已经不适合于此种机器人的研究。为此，人们将机构动力学的一个分支----弹性动力学引入其中，产生了一种新兴的机器人：柔性机器人。

柔性机器人的柔性分为两种：杆件柔性和关节柔性，它们均为机器人系统引入了额外的自由度，使得原来为有限自由度的刚性机器人变成了具有无限自由度的柔性机器人。

目前机器人用于在各个行业进行辅助生产，大大的节省了劳动力，提高了工作效率，但现有技术中大多通过法兰接头对机械手臂末端的夹具进行连接固定，在需要更换夹具的时候需要拧动多个螺丝以解除锁定，对夹具的拆装都较为的不便，大大影响了使用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种柔性机器人用机械手臂，具备便于拆装夹具等优点，解决了在需要更换夹具的时候需要拧动多个螺丝以解除锁定，对夹具的拆装都较为的不便，大大影响了使用的问题。

(二)技术方案

为实现便于拆装夹具的目的，本发明提供如下技术方案：一种柔性机器人用机械手臂，包括与机器人驱动结构连接的机械臂，所述机械臂的末端固定连接有夹具，所述夹具的上端固定连接有与机械臂对应的U形卡板，所述机械臂的末端表面开设有圆柱槽，所述圆柱槽内通过滚珠轴承转动连接有伸缩杆，所述伸缩杆的一端伸出圆柱槽外，且固定连接有转块，所述机械臂的表面开设有与转块对应的固定槽，所述伸缩杆位于圆柱槽内的杆壁均匀固定套接有多个主动斜齿轮，所述机械臂的侧壁开设有与圆柱槽连通，且与主动斜齿轮对应的通槽，所述通槽内通过滚珠轴承转动连接有螺杆，所述螺杆的一端固定连接有与主动斜齿轮啮合的从动斜齿轮，所述螺杆的另一端螺纹连接有限位螺筒，所述U形卡板的侧壁开设有与限位螺筒对应的限位孔，所述转块的侧壁开设有收纳槽，所述收纳槽内设有推力弹簧，所述推力弹簧的一端与收纳槽的内壁固定连接，所述推力弹簧的另一端固定连接有限位杆，所述固定槽的侧壁开设有与限位杆对应的限位槽，所述转块的表面开设有与收纳槽对应的复位槽，所述限位杆位于收纳槽内的一端固定连接有复位杆，所述复位杆通过收纳槽与复位槽之间贯穿开设的通孔伸入复位槽内，且固定连接有T形拉杆。

优选的，所述限位螺筒的外壁对称固定连接有两个第一限位滑块，所述通槽的内壁开设有第一限位滑块相匹配的第一限位滑槽。

优选的，所述机械臂对应U形卡板的一端均匀固定连接有多个定位块，所述U形卡板的表面开设有与定位块对应的定位槽。

优选的，所述限位杆的杆壁对称固定连接有两个第二限位滑块，所述收纳槽的内壁开设有与第二限位滑块相匹配的第二限位滑槽。

优选的，所述T形拉杆位于复位槽内的一端固定连接有第三限位滑块，所述复位槽的内壁开设有与第三限位滑块相匹配的第三限位滑槽。

优选的，所述机械臂的表面均匀合页连接有多个弧形夹板，所述弧形夹板远离合页连接处的一端固定连接限位板，所述限位板的表面开设有卡口，所述机械臂的表面开设有与卡口对应的凹槽，所述凹槽内的侧壁固定连接有弹性伸缩杆，所述弹性伸缩杆的另一端固定连接有移动杆，所述移动杆远离凹槽的一端固定连接有与卡口对应的三角卡头。

优选的，所述移动杆位于凹槽内的一端固定连接有第四限位滑块，所述凹槽的内壁开设有与第四限位滑块相匹配的第四限位滑槽。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种柔性机器人用机械手臂，具备以下

有益效果：

1、该柔性机器人用机械手臂，通过设有的U形卡板将夹具和机械臂卡接在一起，定位块和定位槽的配合能够使夹具与机械臂的位置准确的放置在一起，再转动转块，转块带动伸缩杆转动，进而带动主动斜齿轮转动，利用主动斜齿轮与从动斜齿轮的啮合作用带动螺杆转动，再利用螺杆与限位螺筒的螺纹连接作用使限位螺筒伸出机械臂外，且与限位孔卡合，能够快速的使机械臂与夹具稳固的连接在一起，且在需要解除锁定时反向转动转块即可解除锁定，便于人们的使用。

2、该柔性机器人用机械手臂，通过推力弹簧将限位杆推出收纳槽外使限位杆与限位槽卡合，能够使转块稳固的固定在固定槽内，避免了转块受外界因素的影响产生转动，进而带动主动齿轮和螺杆转动影响限位螺筒与限位孔稳固卡接，影响夹具与机械臂稳固连接的问题，提高了结构的稳定性。

3、该柔性机器人用机械手臂，通过设有的弧形夹板能够将夹具在使用过程中需要用到的线缆卡在机械臂上，按压限位板，卡口挤压三角卡头，利用三角卡头的斜面使三角卡头带着移动杆移动，当三角卡头贯穿卡口时，弹性伸缩杆回拉移动杆，进而带着三角卡头回拉，使三角卡头的水平部回拉至限位板的表面，进而将弧形夹板稳固的限位固定住，且在需要解除锁定取下线缆时，推动三角卡头，使三角卡头移动至卡口处即可解除对弧形夹板的相对限位锁定，便于对线缆的拆装，便于人们使用。

附图说明

图1为本发明提出的一种柔性机器人用机械手臂结构示意图；

图2为本发明提出的一种柔性机器人用机械手臂图1中A部的局部结构放大图；

图3为本发明提出的一种柔性机器人用机械手臂的机械臂与U形卡板连接的结构示意图；

图4为本发明提出的一种柔性机器人用机械手臂图3中B部的局部结构放大图；

图5为本发明提出的一种柔性机器人用机械手臂的弧形夹板的结构示意图；

图6为本发明提出的一种柔性机器人用机械手臂图5中C部的局部结构放大图。

图中：1机械臂、2夹具、3U形卡板、4圆柱槽、5伸缩杆、6转块、7固定槽、8主动斜齿轮、9通槽、10螺杆、11从动斜齿轮、12限位螺筒、13限位孔、14收纳槽、15推力弹簧、16限位杆、17限位槽、18复位槽、19复位杆、20T形拉杆、21弧形夹板、22限位板、23卡口、24凹槽、25弹性伸缩杆、26移动杆、27三角卡头。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种柔性机器人用机械手臂，包括与机器人驱动结构连接的机械臂1，机械臂1的末端固定连接有夹具2，夹具2的上端固定连接有与机械臂1对应的U形卡板3，机械臂1的末端表面开设有圆柱槽4，圆柱槽4内通过滚珠轴承转动连接有伸缩杆5，伸缩杆5的一端伸出圆柱槽4外，且固定连接有转块6，机械臂1的表面开设有与转块6对应的固定槽7，伸缩杆5位于圆柱槽4内的杆壁均匀固定套接有多个主动斜齿轮8，机械臂1的侧壁开设有与圆柱槽4连通，且与主动斜齿轮8对应的通槽9，通槽9内通过滚珠轴承转动连接有螺杆10，螺杆10的一端固定连接有与主动斜齿轮8啮合的从动斜齿轮11，螺杆10的另一端螺纹连接有限位螺筒12，U形卡板3的侧壁开设有与限位螺筒12对应的限位孔13，转块6的侧壁开设有收纳槽14，收纳槽14内设有推力弹簧15，推力弹簧15的一端与收纳槽14的内壁固定连接，推力弹簧15的另一端固定连接有限位杆16，固定槽7的侧壁开设有与限位杆16对应的限位槽17，转块6的表面开设有与收纳槽14对应的复位槽18，限位杆16位于收纳槽14内的一端固定连接有复位杆19，复位杆19通过收纳槽14与复位槽18之间贯穿开设的通孔伸入复位槽18内，且固定连接有T形拉杆20。

限位螺筒12的外壁对称固定连接有两个第一限位滑块，通槽9的内壁开设有第一限位滑块相匹配的第一限位滑槽。

机械臂1对应U形卡板3的一端均匀固定连接有多个定位块，U形卡板3的表面开设有与定位块对应的定位槽。

限位杆16的杆壁对称固定连接有两个第二限位滑块，收纳槽14的内壁开设有与第二限位滑块相匹配的第二限位滑槽。

T形拉杆20位于复位槽18内的一端固定连接有第三限位滑块，复位槽18的内壁开设有与第三限位滑块相匹配的第三限位滑槽。

机械臂1的表面均匀合页连接有多个弧形夹板21，弧形夹板21远离合页连接处的一端固定连接限位板22，限位板22的表面开设有卡口23，机械臂1的表面开设有与卡口23对应的凹槽24，凹槽24内的侧壁固定连接有弹性伸缩杆25，弹性伸缩杆25的另一端固定连接有移动杆26，移动杆26远离凹槽24的一端固定连接有与卡口23对应的三角卡头27。

移动杆26位于凹槽24内的一端固定连接有第四限位滑块，凹槽24的内壁开设有与第四限位滑块相匹配的第四限位滑槽。

综上所述，该柔性机器人用机械手臂，使用时，通过设有的U形卡板3将夹具2和机械臂1卡接在一起，定位块和定位槽的配合能够使夹具2与机械臂1的位置准确的放置在一起，再转动转块6，转块6带动伸缩杆5转动，进而带动主动斜齿轮8转动，利用主动斜齿轮8与从动斜齿轮11的啮合作用带动螺杆10转动，再利用螺杆10与限位螺筒12的螺纹连接作用使限位螺筒12伸出机械臂1外，且与限位孔13卡合，能够快速的使机械臂1与夹具2稳固的连接在一起，且在需要解除锁定时反向转动转块6即可解除锁定，便于人们的使用，通过推力弹簧15将限位杆16推出收纳槽14外使限位杆16与限位槽17卡合，能够使转块6稳固的固定在固定槽7内，避免了转块6受外界因素的影响产生转动，进而带动主动齿轮8和螺杆10转动影响限位螺筒12与限位孔13稳固卡接，影响夹具2与机械臂1稳固连接的问题，提高了结构的稳定性，通过设有的弧形夹板21能够将夹具2在使用过程中需要用到的线缆卡在机械臂1上，按压限位板22，卡口23挤压三角卡头27，利用三角卡头27的斜面使三角卡头27带着移动杆26移动，当三角卡头27贯穿卡口23时，弹性伸缩杆25回拉移动杆26，进而带着三角卡头27回拉，使三角卡头27的水平部回拉至限位板22的表面，进而将弧形夹板21稳固的限位固定住，且在需要解除锁定取下线缆时，推动三角卡头27，使三角卡头27移动至卡口23处即可解除对弧形夹板21的相对限位锁定，便于对线缆的拆装，便于人们使用。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种柔性机器人用机械手臂，包括与机器人驱动结构连接的机械臂(1)，其特征在于：所述机械臂(1)的末端固定连接有夹具(2)，所述夹具(2)的上端固定连接有与机械臂(1)对应的U形卡板(3)，所述机械臂(1)的末端表面开设有圆柱槽(4)，所述圆柱槽(4)内通过滚珠轴承转动连接有伸缩杆(5)，所述伸缩杆(5)的一端伸出圆柱槽(4)外，且固定连接有转块(6)，所述机械臂(1)的表面开设有与转块(6)对应的固定槽(7)，所述伸缩杆(5)位于圆柱槽(4)内的杆壁均匀固定套接有多个主动斜齿轮(8)，所述机械臂(1)的侧壁开设有与圆柱槽(4)连通，且与主动斜齿轮(8)对应的通槽(9)，所述通槽(9)内通过滚珠轴承转动连接有螺杆(10)，所述螺杆(10)的一端固定连接有与主动斜齿轮(8)啮合的从动斜齿轮(11)，所述螺杆(10)的另一端螺纹连接有限位螺筒(12)，所述U形卡板(3)的侧壁开设有与限位螺筒(12)对应的限位孔(13)，所述转块(6)的侧壁开设有收纳槽(14)，所述收纳槽(14)内设有推力弹簧(15)，所述推力弹簧(15)的一端与收纳槽(14)的内壁固定连接，所述推力弹簧(15)的另一端固定连接有限位杆(16)，所述固定槽(7)的侧壁开设有与限位杆(16)对应的限位槽(17)，所述转块(6)的表面开设有与收纳槽(14)对应的复位槽(18)，所述限位杆(16)位于收纳槽(14)内的一端固定连接有复位杆(19)，所述复位杆(19)通过收纳槽(14)与复位槽(18)之间贯穿开设的通孔伸入复位槽(18)内，且固定连接有T形拉杆(20)。

2.根据权利要求1所述的一种柔性机器人用机械手臂，其特征在于：所述限位螺筒(12)的外壁对称固定连接有两个第一限位滑块，所述通槽(9)的内壁开设有第一限位滑块相匹配的第一限位滑槽。

3.根据权利要求1所述的一种柔性机器人用机械手臂，其特征在于：所述机械臂(1)对应U形卡板(3)的一端均匀固定连接有多个定位块，所述U形卡板(3)的表面开设有与定位块对应的定位槽。

4.根据权利要求1所述的一种柔性机器人用机械手臂，其特征在于：所述限位杆(16)的杆壁对称固定连接有两个第二限位滑块，所述收纳槽(14)的内壁开设有与第二限位滑块相匹配的第二限位滑槽。

5.根据权利要求1所述的一种柔性机器人用机械手臂，其特征在于：所述T形拉杆(20)位于复位槽(18)内的一端固定连接有第三限位滑块，所述复位槽(18)的内壁开设有与第三限位滑块相匹配的第三限位滑槽。

6.根据权利要求1所述的一种柔性机器人用机械手臂，其特征在于：所述机械臂(1)的表面均匀合页连接有多个弧形夹板(21)，所述弧形夹板(21)远离合页连接处的一端固定连接限位板(22)，所述限位板(22)的表面开设有卡口(23)，所述机械臂(1)的表面开设有与卡口(23)对应的凹槽(24)，所述凹槽(24)内的侧壁固定连接有弹性伸缩杆(25)，所述弹性伸缩杆(25)的另一端固定连接有移动杆(26)，所述移动杆(26)远离凹槽(24)的一端固定连接有与卡口(23)对应的三角卡头(27)。

7.根据权利要求6所述的一种柔性机器人用机械手臂，其特征在于：所述移动杆(26)位于凹槽(24)内的一端固定连接有第四限位滑块，所述凹槽(24)的内壁开设有与第四限位滑块相匹配的第四限位滑槽。