本實用新型涉及一種用于機器人的全閉合式機械臂。

背景技術(shù)：

在仿人形機器人中，機械臂是必不可少的機構(gòu)，機械臂一般由大臂機構(gòu)和小臂機構(gòu)兩部分組成，一般情況下，大部分機械臂在原始狀態(tài)時大臂和小臂處于一條直線上展開，如果手臂較長的話勢必會占用大量空間，在行進(jìn)工程中很容易碰到其他物體，很多時候，我們可以將小臂折疊，從而與大臂形成一個銳角，類似人的手臂，雖略有改善但依然存在占用空間大的問題，且外形很不美觀。如果能將大臂和小臂重合在一起，就可以將占用空間降到最小。

上述的討論僅僅提供了一般的背景信息并且不試圖用于幫助確定請求保護(hù)的主題的范圍。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面。

本實用新型的一個目的在于提供一種全閉合式機械臂，該機械臂能夠在非閉合位置(即工作位置)和閉合位置之間移動，從而機械臂在閉合位置中移動時，能夠縮短機械臂的長度，從而可以避免碰撞到其他物體。

在本實用新型的一方面中，提供一種用于機器人的全閉合式機械臂，其特征在于，所述全閉合式機械臂包括：大臂機構(gòu)，所述大臂機構(gòu)具有分別在縱向方向上連接大臂機構(gòu)的兩個端部的且圍繞第一軸線轉(zhuǎn)動的一對平行臂，所述一對并行臂在垂直于縱向方向的方向上間隔第一距離；小臂機構(gòu)，所述小臂機構(gòu)具有分別在縱向方向上連接小臂機構(gòu)的兩個端部的且圍繞第二軸線轉(zhuǎn)動的一對平行板，所述一對平行板在垂直于縱向方向的方向上間隔第二距離，其中第二距離大于第一距離；以及驅(qū)動組件，所述驅(qū)動組件用于可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動小臂機構(gòu)，所述小臂機構(gòu)的縱向上的第一端部可轉(zhuǎn)動地連接至驅(qū)動組件，以使得小臂機構(gòu)的一對平行板能夠圍繞驅(qū)動組件的輸出軸線在不包圍大臂機構(gòu)的非閉合位置和包圍大臂機構(gòu)的閉合位置之間轉(zhuǎn)動，在閉合位置中，所述第一軸線平行于所述第二軸線。

根據(jù)本實用新型的一個示例性實施例，所述小臂機構(gòu)大致呈矩形，且具有第一縱長板、第二縱長板、夾持機構(gòu)、第一連接機構(gòu)和第二連接機構(gòu)；其中，所述第一縱長板和第二縱長板采用相同的結(jié)構(gòu)，第一縱長板和第二縱長板的第一端部可轉(zhuǎn)動地連接至驅(qū)動組件；所述夾持機構(gòu)用于夾持物體，且具有等于第二距離的最大寬度，且機械地連接至第一縱長板和第二縱長板的第二端部，其中，在閉合位置中，所述夾持機構(gòu)位于大臂機構(gòu)的頂部之上。

根據(jù)本實用新型的另一個示例性實施例，所述驅(qū)動組件具有可轉(zhuǎn)動的輸出軸，所述輸出軸的圓周面上具有齒輪，所述輸出軸的端面上具有螺紋孔。

根據(jù)本實用新型的另一個示例性實施例，所述第一連接機構(gòu)機械地連接在第一縱長板和所述輸出軸之間，且包括：主舵盤，所述主舵盤具有與所述輸出軸上的齒輪嚙合的主舵盤內(nèi)圈齒輪，以與所述輸出軸一起轉(zhuǎn)動；第一端蓋，所述第一端蓋連接至所述主舵盤的與驅(qū)動組件相對的端面上，且具有第一端蓋通孔；第一緊固裝置，所述第一緊固裝置貫穿第一端蓋通孔和主舵盤內(nèi)圈，以螺紋連接到輸出軸上的螺紋孔，以將主舵盤緊固到所述輸出軸；以及第一緊固套筒，所述第一緊固套筒用于機械地在主舵盤和第一縱長板之間，以帶動第一縱長板與主舵盤一起轉(zhuǎn)動。

根據(jù)本實用新型的另一個示例性實施例，所述驅(qū)動組件具有從其與輸出軸相對的側(cè)面向外突出的短柱體，所述短柱體上具有螺紋孔。

根據(jù)本實用新型的另一個示例性實施例，所述第二連接機構(gòu)機械地連接在第二縱長板和所述驅(qū)動組件的與輸出軸相對的側(cè)面之間，且包括：軸承，所述軸承具有外圈和內(nèi)圈，且軸承的內(nèi)圈過盈配合到所述短柱體，所述軸承在遠(yuǎn)離所述驅(qū)動組件的端部處具有徑向向外突出的軸承凸緣；副舵盤，所述副舵盤過盈配合在所述軸承的外圈上，所述軸承凸緣覆蓋所述副舵盤的遠(yuǎn)離驅(qū)動組件的端面上；第二端蓋，所述第二端蓋具有延伸主體和第二端蓋凸緣，所述延伸主體插入到所述軸承的內(nèi)圈中且具有第二端蓋通孔，且第二端蓋凸緣覆蓋在所述軸承的內(nèi)圈的遠(yuǎn)離驅(qū)動組件的端面上并且徑向上不超過軸承的內(nèi)圈；第二緊固裝置，所述第二緊固裝置貫穿第二端蓋通孔以螺紋連接到短柱體上的螺紋孔，以進(jìn)一步將軸承緊固到所述短柱體；以及第二緊固套筒，所述第二緊固套筒用于機械地連接在所述副舵盤和第二縱向板之間，從而在驅(qū)動組件的驅(qū)動下，使得副舵盤圍繞短柱體轉(zhuǎn)動。

根據(jù)本實用新型的另一個示例性實施例，所述大臂機構(gòu)具有：連接在一對縱長臂的一端的第一驅(qū)動部件，所述第一驅(qū)動部件用于使得一對縱長臂圍繞第一軸線轉(zhuǎn)動；連接至一對縱長臂的另一端的第二驅(qū)動部件，所述第二驅(qū)動部件的輸出軸連接至所述驅(qū)動組件，使得所述驅(qū)動組件圍繞第三軸線轉(zhuǎn)動，所述第三軸線垂直于所述第二軸線；以及連接至第一驅(qū)動部件的第三驅(qū)動部件，所述第三驅(qū)動部件使得第一驅(qū)動部件圍繞第四軸線轉(zhuǎn)動，所述第四軸線垂直于所述第一軸線。

通過下文中參照附圖對本實用新型所作的描述，本實用新型的其它目的和優(yōu)點將顯而易見，并可幫助對本實用新型有全面的理解。

附圖說明

圖1a和1b分別示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的位于閉合位置的全閉合式機械臂的立體圖和主視圖，

圖2示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的位于非閉合位置的全閉合式機械臂的立體圖；

圖3示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的小臂機構(gòu)的第一連接機構(gòu)的分解圖；以及

圖4示出了根據(jù)本實用新型的示例性實施例的小臂機構(gòu)的第二連接機構(gòu)的分解圖。

具體實施方式

下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在說明書中，相同或相似的附圖標(biāo)號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本實用新型實施方式的說明旨在對本實用新型的總體發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行解釋，而不應(yīng)當(dāng)理解為對本實用新型的一種限制。

另外，在下面的詳細(xì)描述中，為便于解釋，闡述了許多具體的細(xì)節(jié)以提供對本披露實施例的全面理解。然而明顯地，一個或多個實施例在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可以被實施。在其他情況下，公知的結(jié)構(gòu)和裝置以圖示的方式體現(xiàn)以簡化附圖。

如圖1a和1b所示，在本實用新型的一個實施例中，一種用于機器人的全閉合式機械臂，其特征在于，所述全閉合式機械臂100包括：大臂機構(gòu)1，小臂機構(gòu)2和驅(qū)動組件3。大臂機構(gòu)1具有分別在縱向方向上連接大臂機構(gòu)1的兩個端部的且圍繞第一軸線A1轉(zhuǎn)動的一對平行臂11和12，所述一對并行臂在垂直于縱向方向的方向上間隔第一距離W1。小臂機構(gòu)2具有分別在縱向方向上連接小臂機構(gòu)2的兩個端部的且圍繞第二軸線A2轉(zhuǎn)動的一對平行板21和22，所述一對平行板在垂直于縱向方向的方向上間隔第二距離W2，其中第二距離W2大于第一距離W1。驅(qū)動組件3用于圍繞第二軸線A2可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動小臂機構(gòu)2，所述小臂機構(gòu)2的縱向上的第一端部可轉(zhuǎn)動地連接至驅(qū)動組件3，以使得小臂機構(gòu)的一對平行板21和22能夠圍繞第二軸線A2在不包圍大臂機構(gòu)的非閉合位置和包圍大臂機構(gòu)的閉合位置之間轉(zhuǎn)動，其中在閉合位置中，第一軸線A1平行于第二軸線A2。非閉合位置如圖2所示，該位置也是機械臂的正常工作位置。閉合位置如圖1a和1b所示，在該位置中，且大臂機構(gòu)1被小臂機構(gòu)2包圍，以縮短整個機械臂的長度。

如圖1b的正視圖所示，在本實用新型的一個實施例中，所述小臂機構(gòu)2大致呈矩形，且具有第一縱長板21、第二縱長板22、夾持機構(gòu)23、第一連接機構(gòu)24和第二連接機構(gòu)25。所述第一縱長板21和第二縱長板22采用相同的結(jié)構(gòu)，第一縱長板21和第二縱長板22的第一端部可轉(zhuǎn)動地連接至驅(qū)動組件3。夾持機構(gòu)24用于夾持物體，例如圓柱形物體，筆和桿件等。該夾持機構(gòu)的底板通過螺釘連接到平行的第一縱長板21和第二縱長板22的第二端部，并且該底板具有等于第二距離的寬度。所述第一縱長板21和第二縱長板22在驅(qū)動組件3的驅(qū)動之下，在不與其他機構(gòu)發(fā)生干涉的情況下，從如圖2所示的非閉合位置(也就是，工作位置)轉(zhuǎn)動到如圖1a所示的閉合位置(也就是，非工作位置)，在該閉合位置中，所述夾持機構(gòu)23的底板位于大臂機構(gòu)1的頂部之上。

為了將第一和第二縱長板21、22連接到驅(qū)動組件3，且使得這對縱長板之間的間隔W1能夠滿足其在非閉合位置和閉合位置之間的自由轉(zhuǎn)動，必須對小臂機構(gòu)2的第一連接機構(gòu)24和第二連接機構(gòu)25進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計。在下文中，將參考圖3和圖4，對第一連接機構(gòu)24和第二連接機構(gòu)25進(jìn)行詳細(xì)的說明。

如圖3所示，在本實用新型的一個實施例中，所述驅(qū)動組件3具有可轉(zhuǎn)動的輸出軸31，所述輸出軸31的端面上具有螺紋孔312，該螺紋孔312的作用在下文中將進(jìn)一步詳細(xì)說明。在本實用新型的一個實施例中，輸出軸31的圓周面上具有齒輪，所述齒輪與下文將要描述的主舵盤上的內(nèi)圈上齒輪嚙合，從而更好地傳遞轉(zhuǎn)動力。

如圖3所示，在本實用新型的一個實施例中，第一連接機構(gòu)24機械地連接在第一縱長板21和輸出軸31之間，并且包括主舵盤241、第一端蓋242、第一緊固裝置(例如，螺絲釘，在附圖中為了使得附圖更加清晰而未示出)和第一緊固套筒243。主舵盤241具有與所述輸出軸31上的齒輪嚙合的主舵盤內(nèi)圈齒輪(在附圖中不可見)，從而與所述輸出軸31一起轉(zhuǎn)動。第一端蓋242機械地連接至所述主舵盤241的與驅(qū)動組件3相對的端面上，例如通過小螺釘連接到主舵盤241。該第一端蓋242居中地具有與主舵盤內(nèi)圈同軸的第一端蓋通孔2421。第一緊固裝置(未示出)貫穿第一端蓋通孔2421和主舵盤內(nèi)圈以螺紋連接到輸出軸31上的螺紋孔，以將主舵盤緊固到所述輸出軸31，從而主舵盤相對于所述輸出軸31的軸向位置不會發(fā)生變化，且能夠跟隨輸出軸31一起轉(zhuǎn)動而更好地傳遞轉(zhuǎn)動力。第一連接機構(gòu)24此外還具有第一緊固套筒243，所述第一緊固套筒243用于機械地連接在主舵盤241和第一縱長板21之間，以帶動第一縱長板21與主舵盤241一起轉(zhuǎn)動。該緊固套筒243具有貫穿的通孔2431，通過該貫穿通孔可以方便地拆卸所述第一緊固裝置，以將第一連接機構(gòu)24從所述輸出軸31上拆卸下來，并且同時該通孔可以降低該套筒的重量。

如圖4所示，在本實用新型的一個實施例中，驅(qū)動組件3具有從其與輸出軸31相對的側(cè)面向外突出的短柱體32，所述短柱體32上具有螺紋孔321。所述第二連接機構(gòu)25機械地連接在第二縱長板22和所述驅(qū)動組件3的與輸出軸31相對的側(cè)面之間。

如圖4所示，更加詳細(xì)地說明了第二連接機構(gòu)25。所述第二連接機構(gòu)25包括副舵盤251、軸承252、第二端蓋253、第二緊固裝置(未示出)和第二緊固套筒254。軸承252具有外圈和內(nèi)圈，并且軸承的內(nèi)圈過盈配合到所述短柱體32，所述軸承252在遠(yuǎn)離所述驅(qū)動組件3的端部處具有徑向向外突出的軸承凸緣2521。副舵盤251過盈配合在軸承252的外圈上，軸承凸緣2521覆蓋副舵盤251的遠(yuǎn)離驅(qū)動組件3的端面(外表面)上。第二端蓋253具有延伸主體2531和第二端蓋凸緣2532，所述延伸主體2531插入到所述軸承252的內(nèi)圈中且具有第二端蓋通孔2531t，且第二端蓋凸緣2532覆蓋在所述軸承252的內(nèi)圈的遠(yuǎn)離驅(qū)動組件3的端面上并且徑向上不超過軸承252的內(nèi)圈。第二緊固裝置貫穿第二端蓋通孔2531t以螺紋連接到短柱體上的螺紋孔，從而在短柱和軸承之間的過盈配合的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步將軸承緊固到所述短柱體。此外，因為軸承251被過盈配合且緊固到短柱體32，并且軸承凸緣擋住副舵盤251的外表面，所以可以防止副舵盤251向外脫落而離開軸承。此外通過副舵盤251和軸承252的外圈之間的過盈配合能夠同時防止副舵盤251在軸向上的滑動。因此，副舵盤251穩(wěn)定地圍繞短柱體32轉(zhuǎn)動。第二連接機構(gòu)25此外還包括第二緊固套筒254，第二緊固套筒用于機械地連接在所述副舵盤251和第二縱向板22之間，從而在驅(qū)動組件3的驅(qū)動下，使得副舵盤152圍繞短柱體32轉(zhuǎn)動。

如圖1和2所示，在本實用新型的一個實施例中，所述大臂機構(gòu)1具有第一驅(qū)動部件13，第二驅(qū)動部件14和第三驅(qū)動部件15。第一驅(qū)動部件13連接在一對縱長臂的一端，并且用于使得一對縱長臂圍繞第一軸線A1轉(zhuǎn)動。第二驅(qū)動部件14連接至一對縱長臂的另一端，并且第二驅(qū)動部件14的輸出軸連接至所述驅(qū)動組件3，使得所述驅(qū)動組件3圍繞第三軸線A3轉(zhuǎn)動，所述第三軸線A3垂直于所述第一軸線A2。第三驅(qū)動部件15連接至第一驅(qū)動部件13，第三驅(qū)動部件15使得第一驅(qū)動部件13圍繞第四軸線A4轉(zhuǎn)動，所述第四軸線A4垂直于所述第一軸線A1。此外，第三驅(qū)動部件15被固定至機器人主體，因此通過第一驅(qū)動部件13、第二驅(qū)動部件14、第三驅(qū)動部件15和驅(qū)動組件3的運動組合，使得機械臂實現(xiàn)4個自由度的轉(zhuǎn)動。

因此，本實用新型的機械臂能夠在非閉合位置和閉合位置之間轉(zhuǎn)動，且在閉合位置時，小臂機構(gòu)2將大臂機構(gòu)1容納在其內(nèi)部，達(dá)到了節(jié)省空間且美觀的效果，將機械臂所占用的空間降低至最小，這對于需要在物品眾多(比如在居家的客廳、臥式或廚房)中移動的機器人而言是非常有必要的。一般情況下，機器人的機械臂被設(shè)計得較長以達(dá)到較大的活動空間，在移動的時候很容易碰撞到其他物體，因此使得機器人在移動期間或非工作期間收縮該機械臂，從而避免意外的碰撞。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上面所描述的實施例都是示例性的，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對其進(jìn)行改進(jìn)，各種實施例中所描述的結(jié)構(gòu)在不發(fā)生結(jié)構(gòu)或者原理方面的沖突的情況下可以進(jìn)行自由組合。

雖然結(jié)合附圖對本實用新型進(jìn)行了說明，但是附圖中公開的實施例旨在對本實用新型優(yōu)選實施方式進(jìn)行示例性說明，而不能理解為對本實用新型的一種限制。

雖然本總體發(fā)明構(gòu)思的一些實施例已被顯示和說明，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在不背離本總體發(fā)明構(gòu)思的原則和精神的情況下，可對這些實施例做出改變，本實用新型的范圍以權(quán)利要求和它們的等同物限定。

應(yīng)注意，措詞“包括”不排除其它元件或步驟，措詞“一”或“一個”不排除多個。另外，權(quán)利要求的任何元件標(biāo)號不應(yīng)理解為限制本實用新型的范圍。