四自由度伺服機(jī)械手的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，更具體地說，涉及一種自動(dòng)化機(jī)械手。一種四自由度伺服機(jī)械手，包括升降臂、回轉(zhuǎn)手臂、伸縮臂、扭轉(zhuǎn)臂、基座和手爪；所述升降臂固連于所述基座上，所述基座固定于地面上；所述手爪固連于所述扭轉(zhuǎn)臂的輸出端；所述伸縮臂的固定板固連于所述回轉(zhuǎn)蓋板；所述伸縮臂的一端固連立式法蘭盤，所述立式法蘭盤上固連所述扭轉(zhuǎn)臂。本實(shí)用新型適用于機(jī)械制造過程中，實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)傳輸，并且摩擦阻力小，運(yùn)行平穩(wěn)、精度高、壽命長，使用本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手可以拾取工件，本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手通過緊湊的結(jié)構(gòu)布置，有效控制外形尺寸，并獲取最大的運(yùn)行空間。
【專利說明】四自由度伺服機(jī)械手
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備，更具體地說，涉及一種自動(dòng)化機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械手是指能模仿人手和臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，能在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，因而廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。
[0003]機(jī)械手主要由手部、運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制系統(tǒng)三大部分組成。手部是用來抓持工件(或工具)的部件，根據(jù)被抓持物件的形狀、尺寸、重量、材料和作業(yè)要求而有多種結(jié)構(gòu)形式，如夾持型、托持型和吸附型等。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使手部完成各種轉(zhuǎn)動(dòng)(擺動(dòng))、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)規(guī)定的動(dòng)作，改變被抓持物件的位置和姿勢(shì)。運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的升降、伸縮、旋轉(zhuǎn)等獨(dú)立運(yùn)動(dòng)方式，稱為機(jī)械手的自由度?？刂葡到y(tǒng)是通過對(duì)機(jī)械手每個(gè)自由度的電機(jī)的控制，來完成特定動(dòng)作。
[0004]然而，現(xiàn)有的機(jī)械手往往由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格昂貴。
[0005]現(xiàn)有的機(jī)械手的壽命不長。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供了一種四自由度伺服機(jī)械手，本實(shí)用新型適用于機(jī)械制造過程中，實(shí)現(xiàn)物料的搬運(yùn)傳輸，并且摩擦阻力小，運(yùn)行平穩(wěn)、精度高、壽命長，使用本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手可以拾取工件，并完成工件的升降、伸縮及旋轉(zhuǎn)功能。
[0007]—種四自由度伺服機(jī)械手，包括升降臂、回轉(zhuǎn)手臂、伸縮臂、扭轉(zhuǎn)臂、基座和手爪；
[0008]所述升降臂固連于所述基座上，所述基座固定于地面上；
[0009]所述升降臂包括第一伺服電機(jī)、升降絲杠、升降螺母、同步帶、導(dǎo)柱、基座板；所述升降絲杠的下端活動(dòng)連接于所述基座板，所述第一伺服電機(jī)固連于所述基座板，所述第一伺服電機(jī)連接所述同步帶，所述同步帶連接所述升降絲杠的一端，所述升降絲杠活動(dòng)連接所述升降螺母；所述升降螺母固連于所述回轉(zhuǎn)手臂的回轉(zhuǎn)架，所述升降螺母位于所述回轉(zhuǎn)架的邊緣處；所述導(dǎo)柱固連于所述基座板的邊緣處，所述導(dǎo)柱數(shù)量為4，并且相互平行；所述回轉(zhuǎn)架上設(shè)置有和所述導(dǎo)柱相匹配的導(dǎo)套；
[0010]所述回轉(zhuǎn)手臂包括:回轉(zhuǎn)架、第二伺服電機(jī)、回轉(zhuǎn)減速器；所述回轉(zhuǎn)架包括上回轉(zhuǎn)架、立柱、下回轉(zhuǎn)架，所述立柱的上部固連于所述上回轉(zhuǎn)架的邊緣處，所述立柱的下部固連于所述下回轉(zhuǎn)架的邊緣處；所述回轉(zhuǎn)減速器的外殼固連于所述上回轉(zhuǎn)架，所述回轉(zhuǎn)減速器位于所述上回轉(zhuǎn)架上部的中間位置；所述第二伺服電機(jī)連接于所述回轉(zhuǎn)減速器，并位于所述上回轉(zhuǎn)架下部的中間位置，所述升降絲杠位于所述第二伺服電機(jī)的側(cè)邊；所述回轉(zhuǎn)減速器的上部固連有回轉(zhuǎn)蓋板；
[0011]所述伸縮臂包括底板、絲杠、長導(dǎo)軌、方形滑塊、螺母、第三伺服電機(jī)、聯(lián)軸器；所述絲杠的一端活動(dòng)連接有絲杠固定座、另外一端活動(dòng)連接有絲杠支撐座，所述絲杠固定座和所述絲杠支撐座固定連接于所述底板上；所述第三伺服電機(jī)的伸出軸和所述絲杠通過所述聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)固定連接；所述底板的另外一面上，固定連接有所述長導(dǎo)軌，所述長導(dǎo)軌上活動(dòng)連接方形滑塊，所述方形滑塊下方固連有固定板；所述絲杠上活動(dòng)連接所述螺母，所述螺母的外部固連有螺母連接板，所述螺母連接板的兩側(cè)固連有立板，所述立板固連于所述固定板上；所述絲杠和所述長導(dǎo)軌平行；
[0012]所述扭轉(zhuǎn)臂包括第四伺服電機(jī)和扭轉(zhuǎn)減速器，所述第四伺服電機(jī)的輸出軸連接至所述扭轉(zhuǎn)減速器；所述手爪固連于所述扭轉(zhuǎn)臂的輸出端；
[0013]所述伸縮臂的固定板固連于所述回轉(zhuǎn)蓋板；所述伸縮臂的一端固連立式法蘭盤，所述立式法蘭盤上固連所述扭轉(zhuǎn)臂。
[0014]和傳統(tǒng)技術(shù)相比，本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的有益效果如下:
[0015]所述基座固連于地面或者其它設(shè)備上，實(shí)現(xiàn)對(duì)本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的安裝固定。
[0016]本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手通過緊湊的結(jié)構(gòu)布置，有效控制外形尺寸，并獲取最大的運(yùn)行空間。和傳統(tǒng)的線性坐標(biāo)的機(jī)器人相比，本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的體積小。
[0017]所述升降臂位于最下部，所述第一伺服電機(jī)位于所述基座內(nèi)部；所述升降絲杠、所述導(dǎo)柱和所述第二伺服電機(jī)同排布置，縮短本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的高度尺寸。
[0018]所述回轉(zhuǎn)手臂在所述第三伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)精密轉(zhuǎn)動(dòng)。所述第三伺服電機(jī)的輸出角度經(jīng)過所述回轉(zhuǎn)減速器后，獲取更加精密的角度；同時(shí)，所述回轉(zhuǎn)減速器的輸出扭矩也更大。所述回轉(zhuǎn)手臂剛性高，角度準(zhǔn)，扭矩大。
[0019]傳統(tǒng)的機(jī)器人減速器關(guān)節(jié)價(jià)格昂貴，和傳統(tǒng)的關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人相比，本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的所述升降臂和伸縮臂采用滾珠絲杠加導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，可以明顯提聞經(jīng)濟(jì)效益。
[0020]所述導(dǎo)柱的數(shù)量為4個(gè)，所述導(dǎo)套的數(shù)量為4個(gè)，導(dǎo)向精度高，剛性高。
[0021]對(duì)于所述伸縮手臂，所述方形滑塊和所述固定板固連于所述減速器蓋板，在所述第三伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下，所述底板和所述絲桿一起向前伸出或向后縮回。所述方形滑塊和所述長導(dǎo)軌之間為滾動(dòng)摩擦，以減小摩擦阻力。
[0022]本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的手臂包括升降臂、回轉(zhuǎn)手臂、伸縮臂、扭轉(zhuǎn)臂。所述升降臂位于本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的下部，具有升降功能，即在所述第一伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，可以驅(qū)動(dòng)所述回轉(zhuǎn)手臂、伸縮臂、扭轉(zhuǎn)臂一起上升或者下降；所述回轉(zhuǎn)手臂連接于所述升降臂，所述回轉(zhuǎn)手臂具有回轉(zhuǎn)功能，即在所述第二伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，可以驅(qū)動(dòng)所述伸縮臂、扭轉(zhuǎn)臂一起做順時(shí)針或逆時(shí)針的水平轉(zhuǎn)動(dòng)；所述伸縮臂連接于所述回轉(zhuǎn)手臂上，所述伸縮臂具有線性伸縮功能，即在所述第三伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，可以驅(qū)動(dòng)所述扭轉(zhuǎn)臂伸出或者縮回；所述扭轉(zhuǎn)臂連接于所述伸縮臂上，所述扭轉(zhuǎn)臂具備扭轉(zhuǎn)功能，即在所述第四伺服電機(jī)的帶動(dòng)下，可以驅(qū)動(dòng)所述手爪做順時(shí)針或逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的手臂具備4個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng)控制。
【專利附圖】

【附圖說明】[0023]圖1是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖3是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的升降臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的升降臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖6是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的線性手臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限制，附圖中類似的元件標(biāo)號(hào)代表類似的元件。如上所述，本實(shí)用新型提供了一種導(dǎo)軌式機(jī)械手，用于實(shí)現(xiàn)物料的抓取和轉(zhuǎn)移。
[0030]圖1、圖2、圖3是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4、圖5是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的升降臂的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本實(shí)用新型四自由度伺服機(jī)械手的線性手臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]四自由度伺服機(jī)械手，包括升降臂1001、回轉(zhuǎn)手臂1002、伸縮臂1003、扭轉(zhuǎn)臂1004、基座336和手爪120 ；
[0032]所述升降臂1001固連于所述基座336上,所述基座336固定于地面上；
[0033]所述升降臂1001包括第一伺服電機(jī)330、升降絲杠332、升降螺母335、同步帶331、導(dǎo)柱334、基座板333 ;所述升降絲杠332的下端活動(dòng)連接于所述基座板333，所述第一伺服電機(jī)330固連于所述基座板333，所述第一伺服電機(jī)330連接所述同步帶331，所述同步帶331連接所述升降絲杠332的一端，所述升降絲杠332活動(dòng)連接所述升降螺母335 ;所述升降螺母335固連于所述回轉(zhuǎn)手臂1002的回轉(zhuǎn)架261，所述升降螺母335位于所述回轉(zhuǎn)架261的邊緣處；所述導(dǎo)柱334固連于所述基座板333的邊緣處，所述導(dǎo)柱334數(shù)量為4，并且相互平行；所述回轉(zhuǎn)架261上設(shè)置有和所述導(dǎo)柱334相匹配的導(dǎo)套262 ；
[0034]所述回轉(zhuǎn)手臂1002包括:回轉(zhuǎn)架262、第二伺服電機(jī)258、回轉(zhuǎn)減速器259 ;所述回轉(zhuǎn)架262包括上回轉(zhuǎn)架2645、立柱2646、下回轉(zhuǎn)架2647，所述立柱2646的上部固連于所述上回轉(zhuǎn)架2645的邊緣處,所述立柱2646的下部固連于所述下回轉(zhuǎn)架2647的邊緣處；所述回轉(zhuǎn)減速器259的外殼固連于所述上回轉(zhuǎn)架2645，所述回轉(zhuǎn)減速器259位于所述上回轉(zhuǎn)架2645上部的中間位置；所述第二伺服電機(jī)258連接于所述回轉(zhuǎn)減速器259，并位于所述上回轉(zhuǎn)架2645下部的中間位置，所述升降絲杠332位于所述第二伺服電機(jī)258的側(cè)邊；所述回轉(zhuǎn)減速器259的上部固連有回轉(zhuǎn)蓋板260 ；
[0035]所述伸縮臂包括底板210、絲杠211、長導(dǎo)軌219、方形滑塊220、螺母213、伺服電機(jī)218、聯(lián)軸器217 ;所述絲杠211的一端活動(dòng)連接有絲杠固定座216、另外一端活動(dòng)連接有絲杠支撐座215，所述絲杠固定座216和所述絲杠支撐座215固定連接于所述底板210上；所述伺服電機(jī)218的伸出軸和所述絲杠211通過所述聯(lián)軸器217實(shí)現(xiàn)固定連接；所述底板210的另外一面上，固定連接有所述長導(dǎo)軌219，所述長導(dǎo)軌219上活動(dòng)連接方形滑塊220，所述方形滑塊220下方固連有固定板221 ;所述絲杠211上活動(dòng)連接所述螺母213，所述螺母213的外部固連有螺母連接板212，所述螺母連接板212的兩側(cè)固連有立板214，所述立板214固連于所述固定板221上；所述絲杠21和所述長導(dǎo)軌219平行；[0036]所述扭轉(zhuǎn)臂1004包括第四伺服電機(jī)304和扭轉(zhuǎn)減速器301，所述第四伺服電機(jī)304的輸出軸連接至所述扭轉(zhuǎn)減速器301 ;所述手爪120固連于所述扭轉(zhuǎn)臂1004的輸出端；
[0037]所述伸縮臂1003的固定板223固連于所述回轉(zhuǎn)蓋板260 ;所述伸縮臂1003的一端固連立式法蘭盤2000，所述立式法蘭盤2000上固連所述扭轉(zhuǎn)臂1004。
[0038]最后，應(yīng)當(dāng)指出，以上實(shí)施例僅是本實(shí)用新型較有代表性的例子。顯然，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例，還可以有許多變形。凡是依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均應(yīng)認(rèn)為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種四自由度伺服機(jī)械手，其特征在于組成如下:包括升降臂、回轉(zhuǎn)手臂、伸縮臂、扭轉(zhuǎn)臂、基座和手爪； 所述升降臂固連于所述基座上，所述基座固定于地面上； 所述升降臂包括第一伺服電機(jī)、升降絲杠、升降螺母、同步帶、導(dǎo)柱、基座板；所述升降絲杠的下端活動(dòng)連接于所述基座板，所述第一伺服電機(jī)固連于所述基座板，所述第一伺服電機(jī)連接所述同步帶，所述同步帶連接所述升降絲杠的一端，所述升降絲杠活動(dòng)連接所述升降螺母；所述升降螺母固連于所述回轉(zhuǎn)手臂的回轉(zhuǎn)架，所述升降螺母位于所述回轉(zhuǎn)架的邊緣處；所述導(dǎo)柱固連于所述基座板的邊緣處，所述導(dǎo)柱數(shù)量為4，并且相互平行；所述回轉(zhuǎn)架上設(shè)置有和所述導(dǎo)柱相匹配的導(dǎo)套； 所述回轉(zhuǎn)手臂包括:回轉(zhuǎn)架、第二伺服電機(jī)、回轉(zhuǎn)減速器；所述回轉(zhuǎn)架包括上回轉(zhuǎn)架、立柱、下回轉(zhuǎn)架，所述立柱的上部固連于所述上回轉(zhuǎn)架的邊緣處，所述立柱的下部固連于所述下回轉(zhuǎn)架的邊緣處；所述回轉(zhuǎn)減速器的外殼固連于所述上回轉(zhuǎn)架，所述回轉(zhuǎn)減速器位于所述上回轉(zhuǎn)架上部的中間位置；所述第二伺服電機(jī)連接于所述回轉(zhuǎn)減速器，并位于所述上回轉(zhuǎn)架下部的中間位置，所述升降絲杠位于所述第二伺服電機(jī)的側(cè)邊；所述回轉(zhuǎn)減速器的上部固連有回轉(zhuǎn)蓋板； 所述伸縮臂包括底板、絲杠、長導(dǎo)軌、方形滑塊、螺母、第三伺服電機(jī)、聯(lián)軸器；所述絲杠的一端活動(dòng)連接有絲杠固定座、另外一端活動(dòng)連接有絲杠支撐座，所述絲杠固定座和所述絲杠支撐座固定連接于所述底板上；所述第三伺服電機(jī)的伸出軸和所述絲杠通過所述聯(lián)軸器實(shí)現(xiàn)固定連接；所述底板的另外一面上，固定連接有所述長導(dǎo)軌，所述長導(dǎo)軌上活動(dòng)連接方形滑塊，所述方形滑塊下方固連有固定板；所述絲杠上活動(dòng)連接所述螺母，所述螺母的外部固連有螺母連接板，所述螺母連接板的兩側(cè)固連有立板，所述立板固連于所述固定板上；所述絲杠和所述長導(dǎo)軌平行； 所述扭轉(zhuǎn)臂包括第四伺服電機(jī)和扭轉(zhuǎn)減速器，所述第四伺服電機(jī)的輸出軸連接至所述扭轉(zhuǎn)減速器；所述手爪固連于所述扭轉(zhuǎn)臂的輸出端； 所述伸縮臂的固定板固連于所述回轉(zhuǎn)蓋板；所述伸縮臂的一端固連立式法蘭盤，所述立式法蘭盤上固連所述扭轉(zhuǎn)臂。
【文檔編號(hào)】B25J9/00GK203697000SQ201420101560
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】余勝東 申請(qǐng)人:溫州職業(yè)技術(shù)學(xué)院