一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，由第三舵機驅動的旋轉支座可以繞著水平方向的中心軸旋轉，第一舵機驅動曲柄旋轉，帶動連桿和前臂在垂直地面的平面上運動，第二舵機直接驅動后臂在垂直地面的平面上運動，這三個自由度的運動可以實現末端到達機械臂能到達的空間內的任一位置。本實用新型操作精度高，無需固定可以任意擺放在桌面，而且裝配簡單、費用低。
【專利說明】
一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂。
【背景技術】
[0002]在機器人領域，工業機器人為了滿足實際生產的需要，都設計成大尺寸和高精度，另外由于其復雜的伺服驅動模塊，整臺機器的價格一般都很高，而在科技館機器人展示，機器人教育，以及家庭助手機器人等領域，并不需要如此高精度和大尺寸的工業機器人，急迫需要一些小尺寸價格低的機器人；中國專利申請號201310101177.6《一種機械臂》和申請號201520613719.2《一種多自由度的桌面型機器人系統》的專利都是符合上述需求的桌面型機器人，其主要結構都采用了典型的四軸碼垛機器人的結構:前后臂電機都在基座上，后臂直接電機驅動，前臂通過連桿驅動，并通過平行四邊形的原理保證前臂的轉動不受后臂運動的影響。
[0003]這兩個專利的連桿之間的轉動都通過簡單的鉸接機構連接，雖然減少了結構的復雜度，并降低了加工費用，但是軸孔之間的間隙影響了運動的精度，軸孔之間的直接摩擦也會增大運動的噪聲;在這兩個專利中，雖然都減小了機械臂的整體尺寸，尺寸上都適合放置在桌面，但是底座都必須通過在桌面打孔與桌面固定連接，才能保證機械臂的運動，不具備在桌面上任意擺放的特性。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型提出了一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，可以在桌面上任意擺放，無需對桌面進行固定加工，而且不影響機械臂的正常使用，實現執行端連接座末端到達機械臂能到達的空間內的任一位置。
[0005]本實用新型具體是通過以下技術方案來實現的:
[0006]—種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，包括底盤、第一舵機、旋轉支座、第二舵機、第三舵機、曲柄、后臂、連桿、前臂和執行端連接座，所述底盤上安裝旋轉支座，所述旋轉支座的縱截面呈U型且旋轉支座的底面通過轉軸安裝在底盤上，所述第三舵機安裝在旋轉支座上并驅動底盤繞轉軸旋轉;所述旋轉支座的兩側壁上分別通過轉軸安裝曲柄的一端，所述旋轉支座的兩側壁上分別通過轉軸安裝后臂的一端，所述第一舵機和第二舵機分別安裝在旋轉支座上，且第一舵機驅動曲柄旋轉、第二舵機驅動后臂旋轉;所述曲柄另一端通過轉動關節安裝在連桿的一端，所述連桿的另一端通過轉動關節安裝在前臂的一端，所述后臂的另一端通過轉動關節安裝在前臂的中部;所述執行端連接座的縱截面呈U型且兩根前臂的另一端通過轉動關節安裝在執行端連接座的U型內壁上。
[0007]優選地，所述后臂末端處于安裝前臂的中部的位置通過轉動關節安裝三角連桿的一端角部，所述三角連桿的另兩端角部分別通過轉動關節連接細后臂的一端和細前臂的一端，所述細后臂的另一端通過轉動關節連接在旋轉支座上，所述細前臂的另一端通過轉動關節連接在執行端連接座的U型內壁上。
[0008]優選地，兩根曲柄之間、兩根后臂之間、兩根連桿之間、兩根前臂之間都相互平行。
[0009 ]優選地，所述底盤底面設有腳墊。
[0010]優選地，所述底盤上安裝配重塊。
[0011]優選地，所述執行端連接座的U型底面上固定吸盤組件。
[0012]優選地，所述轉動關節內有軸承，所述軸承上設有分別帶有第一連桿連接用螺紋孔和第二連桿連接用螺紋孔的兩個相對轉動部分。
[0013]本實用新型產生的有益效果為:本實用新型機械臂轉動關節部分通過采用一致的關節，從而在保證精度的同時，降低加工的費用，在不需要固定的情況下可以實現執行端連接座達到裝置所處的空間的任一位置。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0015]圖1為本實用新型的結構不意圖。
[0016]圖2為本實用新型的側視不意圖。
[0017]圖3為本實用新型的俯視不意圖。
[0018]圖4為吸盤組件的安裝示意圖。
[0019]圖5為轉動關節的截面示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]如圖1?5所示一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，包括底盤1、第一舵機2、旋轉支座3、第二舵機12、第三舵機13、曲柄4、后臂5、連桿6、前臂7和執行端連接座11，所述底盤I上安裝旋轉支座3，所述旋轉支座3的縱截面呈U型且旋轉支座3的底面通過轉軸安裝在底盤I上，所述第三舵機13安裝在旋轉支座3上并驅動繞圖1中的中心軸旋轉，所述旋轉支座3的兩側壁上分別通過轉軸安裝曲柄4的一端，所述旋轉支座3的兩側壁上分別通過轉軸安裝后臂5的一端，所述第一舵機2和第二舵機12分別安裝在旋轉支座3上，且第一舵機2驅動曲柄4旋轉、第二舵機12驅動后臂5旋轉。
[0022]曲柄4另一端通過轉動關節15安裝在連桿6的一端，所述連桿6的另一端通過轉動關節15安裝在前臂7的一端，所述后臂5的另一端通過轉動關節15安裝在前臂7的中部;所述執行端連接座11的縱截面呈U型且兩根前臂7的另一端通過轉動關節15安裝在執行端連接座11的U型內壁上。兩根曲柄4之間、兩根后臂5之間、兩根連桿6之間、兩根前臂7之間都相互平行組成雙平行四邊形結構，保證執行端連接座11的方向始終不變。
[0023]本實施例中后臂5末端處于安裝前臂7的中部的位置通過轉動關節15安裝三角連桿9的一端角部，所述三角連桿9的另兩端角部分別通過轉動關節15連接細后臂8的一端和細前臂10的一端，所述細后臂8的另一端通過轉動關節連接在旋轉支座3上，所述細前臂10的另一端通過轉動關節連接在執行端連接座11的U型內壁上。
[0024]轉動關節15內有軸承19，所述軸承19上設有分別帶有第一連桿連接用螺紋孔17和第二連桿連接用螺紋孔18的兩個相對轉動部分，裝配簡單，零件容易加工，機械臂轉動部分通過采用一致的關節，從而在保證精度的同時，降低加工的費用。
[0025]配重塊14固定在底盤I的尾端，從而保證四軸機械臂只需要通過若干個腳墊16，就可以任意擺放在桌面，隨著機械臂的運動而不發生傾斜或彎倒(也可以不加配重14，通過增加底盤I的重量實現)。執行端連接座11可以連接各種執行組件從而完成一定的功能，比如實例中的圖4所示的吸盤組件20，但不僅限于此。
[0026]本實用新型中由第三舵機13驅動的旋轉支座3可以繞著水平方向旋轉，第一舵機2驅動曲柄旋轉，帶動連桿6和前臂7在垂直地面的平面上運動，第二舵機12直接驅動后臂5在垂直地面的平面上運動，這三個自由度的運動可以實現末端到達機械臂能到達的空間內的任一位置，從而實現機械手臂的操作，完成特定的功能。
[0027]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，包括底盤(I)、第一舵機(2)、旋轉支座(3)、第二舵機(12)、第三舵機(13)、曲柄(4)、后臂(5)、連桿(6)、前臂(7)和執行端連接座(II)，所述底盤(I)上安裝旋轉支座(3)，所述旋轉支座(3)的縱截面呈U型且旋轉支座(3)的底面通過轉軸安裝在底盤(I)上，所述第三舵機(13)安裝在旋轉支座(3)上并驅動底盤繞轉軸旋轉;所述旋轉支座(3)的兩側壁上分別通過轉軸安裝曲柄(4)的一端，所述旋轉支座(3)的兩側壁上分別通過轉軸安裝后臂(5)的一端，所述第一舵機(2)和第二舵機(12)分別安裝在旋轉支座(3)上，且第一舵機(2)驅動曲柄(4)旋轉、第二舵機(12)驅動后臂(5)旋轉;所述曲柄(4)另一端通過轉動關節(15)安裝在連桿(6)的一端，所述連桿(6)的另一端通過轉動關節(15)安裝在前臂(7)的一端，所述后臂(5)的另一端通過轉動關節(15)安裝在前臂(7)的中部;所述執行端連接座(11)的縱截面呈U型且兩根前臂(7)的另一端通過轉動關節(15)安裝在執行端連接座(11)的U型內壁上。2.如權利要求1所述的一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，所述后臂(5)末端處于安裝前臂(7)的中部的位置通過轉動關節(15)安裝三角連桿(9)的一端角部，所述三角連桿(9)的另兩端角部分別通過轉動關節(15)連接細后臂(8)的一端和細前臂(10)的一端，所述細后臂(8)的另一端通過轉動關節連接在旋轉支座(3)上，所述細前臂(10)的另一端通過轉動關節連接在執行端連接座(11)的U型內壁上。3.如權利要求1所述的一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，兩根曲柄(4)之間、兩根后臂(5)之間、兩根連桿(6)之間、兩根前臂⑴之間都相互平行。4.如權利要求1所述的一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，所述底盤(I)底面設有腳墊(16)。5.如權利要求1所述的一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，所述底盤(I)上安裝配重塊(14)。6.如權利要求1所述的一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，所述執行端連接座(11)的U型底面上固定吸盤組件(20)。7.如權利要求1所述的一種關節模塊化的桌面型四軸機械臂，其特征在于，所述轉動關節(15)內有軸承(19)，所述軸承(19)上設有分別帶有第一連桿連接用螺紋孔(17)和第二連桿連接用螺紋孔(18)的兩個相對轉動部分。
【文檔編號】B25J17/00GK205466194SQ201620134475
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年2月22日
【發明人】成建平, 熊智超, 鮮鱗波
【申請人】武漢需要智能技術有限公司