對稱可伸縮式機械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種對稱可伸縮式機械臂，可應(yīng)用于碼垛、搬運等多種場合。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著物流等行業(yè)的快速發(fā)展，用于物品搬運的機械臂方案被不斷設(shè)計并應(yīng)用于工作場所，如何以緊湊的機械結(jié)構(gòu)準確而高效的完成給定的任務(wù)，是多種設(shè)計方案所追求的效果。在設(shè)計機械手臂時，需根據(jù)機械手抓取重量、自由度數(shù)、工作范圍、運動速度及機械手的整體布局和工作條件等各種因素綜合考慮，以達到動作準確、可靠、靈活、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度大、自重小，從而保證一定的位置精度和響應(yīng)速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單緊湊、穩(wěn)定性強且工作效率高的對稱可伸縮式機械臂。
[0004]本發(fā)明的對稱可伸縮式機械臂，包括底座、置于底座內(nèi)的直流伺服電機、支座桿、支架桿、固定電磁線圈、內(nèi)置有磁體的移動滑塊、兩個機械臂體及控制系統(tǒng)；
所述的底座上部具有空心環(huán)狀柱體，支座桿下端穿過空心環(huán)狀柱體并通過轉(zhuǎn)動軸承與直流伺服電機的輸出軸相連，支座桿上端與支架桿中部固定，且支座桿與支架桿相垂直，支座桿上具有滑軌，移動滑塊和固定電磁線圈均套置于支座桿上，移動滑塊位于固定電磁線圈的上方，固定電磁線圈與底座固定，在底座的空心環(huán)狀柱體內(nèi)置有兩個圓弧槽夾具，對稱分布于支座桿的兩側(cè)，圓弧槽夾具內(nèi)有電磁線圈，圓弧槽夾具的圓弧槽表面有橡皮墊，支架桿上固定有用于檢測移動滑塊位置信息的位置傳感器，位置傳感器與移動滑塊相對；
所述的兩個機械臂體對稱的安裝于支座桿兩側(cè)，每個機械臂體包括前臂、后臂、第一驅(qū)動桿、第二驅(qū)動桿、肘、第一輔助桿、第二輔助桿及掌，第一驅(qū)動桿的一端與移動滑塊鉸接，另一端與后臂的中部鉸接，后臂的上端與支架桿的一側(cè)鉸接，下端與肘的一端鉸接，肘的另一端與前臂的中部鉸接，第二驅(qū)動桿的一端與第一驅(qū)動桿的中部鉸接，另一端與前臂的下端鉸接，前臂的上端與掌的中部鉸接，第一輔助桿的下端、第二輔助桿的下端均與肘的中部鉸接，第一輔助桿的上端與支架桿的端部鉸接，第二輔助桿的上端與掌的一端鉸接，掌的下端用以連接負載，第一輔助桿、后臂、肘及支架桿構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)，第二輔助桿、前臂、肘及掌也構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)；
所述的控制系統(tǒng)包括工控機、運動控制卡、用于驅(qū)動直流伺服電機的電機驅(qū)動器、用于控制固定電磁線圈的第一線圈驅(qū)動器及用于控制圓弧槽夾具內(nèi)電磁線圈的第二線圈驅(qū)動器，所述的工控機與運動控制卡連接，運動控制卡的三個輸出端分別與電機驅(qū)動器的輸入端、第一線圈驅(qū)動器的輸入端及第二線圈驅(qū)動器的輸入端相連，位置傳感器的信號輸出端及直流伺服電機內(nèi)編碼器的信號輸出端分別與運動控制卡的輸入端連接。
[0005]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用電磁線圈驅(qū)動移動滑塊在支座桿上滑動，從而驅(qū)動機械臂的伸縮；采用兩個平行四邊形機構(gòu)可使得機械臂體的掌部始終保持水平，以滿足工作要求；采用對稱式結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)兩側(cè)同時操作，提高裝置的穩(wěn)定性和工作效率；采用電磁式圓弧槽夾具，可以實現(xiàn)支座桿的緊急制動。本發(fā)明的機械臂結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，可用于碼垛、搬運等多種場合，并可實現(xiàn)全方位操作且穩(wěn)定高效。
[0006]
【附圖說明】
[0007]圖1是對稱可伸縮式機械臂的機械結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是機械臂底座空心臺狀結(jié)構(gòu)內(nèi)的夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是對稱可伸縮式機械臂的控制系統(tǒng)示意圖；
圖4是對稱可伸縮式機械臂伸展時的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖中，1.底座，1-1.空心臺狀結(jié)構(gòu)，2.固定電磁線圈，3.移動滑塊，4.支座桿，5.支架桿，6.第一驅(qū)動桿，7.第二驅(qū)動桿，8.肘，9.后臂，10.前臂，11.掌，12.第一輔助桿，13.第二輔助桿，14.圓弧槽夾具，14-1.橡皮墊，15.位置傳感器，16.直流伺服電機，17.工控機，18.運動控制卡，19.電機驅(qū)動器，20.第一線圈驅(qū)動器，21.第二線圈驅(qū)動器。
[0009]
【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。
[0011]參照圖1和圖2，本發(fā)明的對稱可伸縮式機械臂，包括底座1、置于底座內(nèi)的直流伺服電機16、的支座桿4、支架桿5、固定電磁線圈2、內(nèi)部置有磁體的移動滑塊3、兩個機械臂體及控制系統(tǒng)；
所述的底座I上部具有空心環(huán)狀柱體1-1，支座桿4下端穿過空心環(huán)狀柱體1-1并通過轉(zhuǎn)動軸承與直流伺服電機16的輸出軸相連，支座桿4上端與支架桿5中部固定，且支座桿4與支架桿5相垂直，支座桿4上具有滑軌，移動滑塊3和固定電磁線圈2均套置于支座桿4上，移動滑塊3位于固定電磁線圈2的上方，固定電磁線圈2與底座I固定，在底座I的空心環(huán)狀柱體1-1內(nèi)置有兩個圓弧槽夾具14，對稱分布于支座桿4的兩側(cè)，圓弧槽夾具內(nèi)有電磁線圈，圓弧槽夾具14的圓弧槽表面有橡皮墊14-1，支架桿5上固定有用于檢測移動滑塊位置信息的位置傳感器15，位置傳感器15與移動滑塊3相對，本實例中設(shè)置了兩個位置傳感器，分別位于支座桿兩側(cè)；
當(dāng)?shù)鬃鵌內(nèi)的直流伺服電機16停止轉(zhuǎn)動時，支座桿4由于慣性會繼續(xù)轉(zhuǎn)動，第二線圈驅(qū)動器21控制圓弧槽夾具14內(nèi)電磁線圈中的電流，從而控制電磁線圈產(chǎn)生磁場的強弱，此時兩個圓弧槽夾具14在內(nèi)置電磁線圈產(chǎn)生的磁場力的作用下吸合，抱緊支座桿4，起到制動作用，圓弧槽夾具14的圓弧槽處裝有橡皮墊14-1，以增大卡緊接觸時與支座桿之間的摩擦力，使支座桿立即停止轉(zhuǎn)動；當(dāng)支座桿停止轉(zhuǎn)動后，兩夾具在電磁力的作用下分離，釋放支座桿；
所述的兩個機械臂體對稱的安裝于支座桿4兩側(cè)，每個機械臂體包括前臂10、后臂9、第一驅(qū)動桿6、第二驅(qū)動桿7、肘8、第一輔助桿12、第二輔助桿13及掌11，第一驅(qū)動桿6的一端與移動滑塊3鉸接，另一端與后臂9的中部鉸接，后臂9的上端與支架桿5的一側(cè)鉸接，下端與肘8的一端鉸接，肘8的另一端與前臂10的中部鉸接，第二驅(qū)動桿7的一端與第一驅(qū)動桿6的中部鉸接，另一端與前臂10的下端鉸接，前臂10的上端與掌11的中部鉸接，第一輔助桿12的下端、第二輔助桿13的下端均與肘8的中部鉸接，第一輔助桿12的上端與支架桿5的端部鉸接，第二輔助桿13的上端與掌11的一端鉸接，第一輔助桿12、后臂9、肘8及支架桿5構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)，第二輔助桿13、前臂10、肘8及掌11也構(gòu)成一個平行四邊形機構(gòu)；
所述的控制系統(tǒng)包括工控機17、運動控制卡18、用于驅(qū)動直流伺服電機16的電機驅(qū)動器19、用于控制固定電磁線圈2的第一線圈驅(qū)動器20及用于控制圓弧槽夾具內(nèi)電磁線圈的第二線圈驅(qū)動器21 ;所述的工控