機械手臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了機械手臂，其包括：第一手臂構件；第二手臂構件，第二手臂構件通過第一轉軸與第一手臂構件轉動地連接，第一轉軸垂直于第一手臂構件及第二手臂構件的長度方向；第三手臂構件，第三手臂構件通過第二轉軸與第二手臂構件轉動地連接，第二轉軸平行于第二手臂構件及第三手臂構件的長度方向；樞座；第四手臂構件，樞座轉動連接第三手臂構件及第四手臂構件；拉絲，拉絲與第一手臂構件、第二手臂構件、第三手臂構件及第四手臂構件中的至少一個手臂構件固定連接。該機械手臂可以通過拉動拉絲使得與拉絲連接的手臂構件相對于另一個手臂構件轉動，拉動拉絲的驅動裝置可設在機械手臂外，從而減輕機械手臂的自重，簡化機械手臂的結構。
【專利說明】
機械手臂
技術領域
[0001 ]本實用新型涉及機器人領域，具體涉及一種機械手臂。
【背景技術】
[0002]現有機械手臂的驅動裝置一般設置于兩個手臂構件轉動連接的關節處，導致機械手臂自重過大，且關節結構復雜。
【實用新型內容】
[0003]本實用新型旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本實用新型提出一種機械手臂。
[0004]本實用新型實施方式的機械手臂，包括:第一手臂構件;第二手臂構件，所述第二手臂構件通過第一轉軸與所述第一手臂構件轉動地連接，所述第一轉軸垂直于所述第一手臂構件及所述第二手臂構件的長度方向；第三手臂構件，所述第三手臂構件通過第二轉軸與所述第二手臂構件轉動地連接，所述第二轉軸平行于所述第二手臂構件及所述第三手臂構件的長度方向；樞座;第四手臂構件，所述樞座轉動連接所述第三手臂構件及所述第四手臂構件;拉絲，所述拉絲與所述第一手臂構件、所述第二手臂構件、所述第三手臂構件及第四手臂構件中的至少一個手臂構件固定連接。
[0005]本實用新型的機械手臂可以通過拉動拉絲使得與拉絲連接的手臂構件相對于另一個手臂構件轉動，在此情況下，拉動拉絲的驅動裝置可以不限于設置在兩個手臂構件的轉動連接處，而是設置在機械手臂外，從而減輕機械手臂的自重，簡化機械手臂的結構。同時，在拉絲的拉力作用下，手臂構件可以繞另外一個手臂構件轉動，從而實現轉動控制。
[0006]在某些實施方式中，所述第一手臂構件及所述第二手臂構件中的每一個手臂構件沿所述手臂構件的長度方向延伸有手臂連接件，所述手臂連接件形成有軸孔，所述第一轉軸轉動穿設所述軸孔從而將所述第一手臂構件及所述第二手臂構件轉動連接。
[0007]在某些實施方式中，所述手臂連接件包括間隔平行設置的兩個轉軸支撐架，所述軸孔開設在所述兩個轉軸支撐架上，其中一個所述手臂構件的所述兩個轉軸支撐架設置在另一個所述手臂構件的所述兩個轉軸支撐架之間。
[0008]在某些實施方式中，所述轉軸支撐架包括第一表面及與所述第一表面相背的第二表面，所述手臂連接件包括沿所述第一表面向遠離所述第二表面方向延伸的拉絲圓盤，所述拉絲圓盤的軸向與所述第一轉軸同軸，所述拉絲圓盤的尺寸大于所述第一轉軸的尺寸，所述拉絲包括第一手臂拉絲，所述第一手臂拉絲繞所述拉絲圓盤并與所述轉軸支撐架固定連接。
[0009]在某些實施方式中，所述第二轉軸固定在所述第三手臂構件的一端，所述第二轉軸包括第一表面及與所述第一表面相背的第二表面，所述第二轉軸開設有貫穿所述第一表面及所述第二表面的穿孔；
[0010]所述拉絲包括第二手臂拉絲，所述第二手臂拉絲包括連接端及拉動端，所述連接端形成有凸頭，所述拉動端從所述第二轉軸的所述第二表面一側穿過所述穿孔后繞所述第一表面拉動直至所述連接端的所述凸頭卡設在所述穿孔內從而將所述第二手臂拉絲固定在所述第二轉軸上。
[0011]在某些實施方式中，所述機械手臂包括轉向軸承，所述第二手臂拉絲通過所述轉向軸承改變所述第二手臂拉絲的拉動方向。
[0012]在某些實施方式中，所述拉絲包括第三手臂拉絲及樞座拉絲，所述第三手臂拉絲與所述第四手臂構件固定連接，所述樞座拉絲與所述樞座固定連接。
[0013]在某些實施方式中，所述樞座通過第三轉軸與所述第三手臂構件轉動連接，及通過第四轉軸與所述第四手臂構件轉動連接；
[0014]所述第三轉軸與所述第四轉軸相互垂直，所述第三手臂拉絲繞所述第四轉軸，所述樞座拉絲繞所述第三轉軸；
[0015]所述第三轉軸的軸線與所述第四轉軸的軸線交匯于一點。
[0016]在某些實施方式中，所述第四手臂構件的一端沿所述第四手臂構件的長度方向延伸有轉軸支撐架，所述轉軸支撐架開設有第一軸孔，所述樞座開設有第二軸孔，所述第四轉軸轉動地穿設所述第一軸孔及所述第二軸孔，所述轉軸支撐架包括間隔設置的兩個支撐架，所述第一軸孔開設在所述支撐架上，所述樞座位于所述兩個支撐架之間。
[0017]在某些實施方式中，所述支撐架包括面向所述樞座的第一支撐架表面，所述第一支撐架表面上設置有拉絲圓盤，所述第三手臂拉絲繞在所述拉絲圓盤上，所述拉絲圓盤與所述第四轉軸同軸設置，所述拉絲圓盤的尺寸大于所述第四轉軸的尺寸。
[0018]在某些實施方式中，遠離所述第二手臂構件的所述第三手臂構件的一端沿所述第三手臂構件的長度方向延伸有轉軸支撐架，所述轉軸支撐架開設有第三軸孔，所述樞座開設有第四軸孔，所述第三轉軸轉動地穿設所述第三軸孔及所述第四軸孔。
[0019]在某些實施方式中，所述樞座包括面向所述第三手臂構件的第一樞座表面，所述第一樞座表面上設置有拉絲圓盤，所述樞座拉絲繞在所述拉絲圓盤上，所述拉絲圓盤與所述第三轉軸同軸設置，所述拉絲圓盤的尺寸大于所述第三轉軸的尺寸。
[0020]本實用新型的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本實用新型的實踐了解到。
【附圖說明】
[0021]本實用新型的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施方式的描述中將變得明顯和容易理解，其中:
[0022]圖1是本實用新型實施方式的機械手臂的第一立體示意圖。
[0023]圖2是本實用新型實施方式的機械手臂的第二立體示意圖。
[0024]圖3是本實用新型實施方式的機械手臂的第三立體示意圖。
[0025]圖4是本實用新型實施方式的機械手臂的部分立體示意圖。
[0026]圖5是本實用新型實施方式的機械手臂的另一個部分立體示意圖。
[0027]圖6是圖5的機械手臂的I部分放大示意圖。
[0028]圖7是本實用新型實施方式的機械手臂的拉絲的立體示意圖。
[0029]圖8本實用新型實施方式的機械手臂的第四立體示意圖。
[0030]圖9是本實用新型實施方式的機械手臂的第五立體示意圖。
[0031]圖10是圖9的機械手臂的手臂構件與拉絲及轉軸的連接立體示意圖。
[0032]圖11是圖9的機械手臂的拉絲的立體示意圖。
[0033]圖12是圖9的機械手臂的手臂構件與拉絲的連接示意圖。
[0034]圖13是本實用新型實施方式的機械手臂的第六立體示意圖。
[0035]圖14是本實用新型實施方式的機械手臂的第七立體示意圖。
[0036]圖15是本實用新型實施方式的機械手臂的第八立體示意圖。
[0037]圖16是本實用新型實施方式的機械手臂的上手臂構件的立體示意圖。
[0038]圖17是本實用新型實施方式的機械手臂的樞座及轉軸的立體示意圖。
[0039]圖18是本實用新型實施方式的機械手臂的手臂拉絲的立體示意圖。
[0040]圖19本實用新型實施方式的機械手臂的部分立體示意圖。
[0041]圖20是本實用新型實施方式的機械手臂的另一部分立體示意圖。
[0042]圖21是本實用新型實施方式的機械手臂的又一部分立體示意圖。
[0043]圖22是本實用新型實施方式的機械手臂的樞座拉絲的立體示意圖。
[0044]圖23是本實用新型實施方式的機械手臂的另一手臂構件的立體示意圖。
[0045]圖24是本實用新型實施方式的機械手臂的第九立體示意圖。
【具體實施方式】
[0046]以下結合附圖對本實用新型的實施方式作進一步說明。附圖中相同或類似的標號自始至終表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。
[0047]另外，下面結合附圖描述的本實用新型的實施方式是示例性的，僅用于解釋本實用新型的實施方式，而不能理解為對本實用新型的限制。
[0048]請參閱圖1-3，本實用新型實施方式的機械手臂100包括通過轉軸10轉動連接的兩個手臂構件20及繞轉軸10與至少其中一個手臂構件20固定連接的拉絲30。
[0049]本實用新型實施方式的機械手臂100可以通過拉動拉絲30使得與拉絲30連接的手臂構件20相對于另一個手臂構件20轉動，在此情況下，拉動拉絲30的驅動裝置可以不限于設置在兩個手臂構件20轉動連接的關節處，而是可以設置在其他合適的位置，甚至是設置在機械手臂100外，從而減輕機械手臂100的自重，同時簡化機械手臂100的關節結構。
[0050]在某些實施方式中，轉軸10基本垂直于手臂構件20的長度方向。
[0051]如此，在拉絲30的拉力作用下，手臂構件20可以繞另外一個手臂構件20擺動，從而實現擺動控制。
[0052]請一并參閱圖4及圖5，在某些實施方式中，手臂構件20為中空狀且兩端開放的管狀結構，例如在某些示例中，手臂構件20為圓管狀。
[0053]如此，可以減輕手臂構件20的自重，從而進一步減輕機械手臂100的自重。
[0054]當然，可以理解，手臂構件20并不限于上面討論的實施方式，而可以在其他實施方式中，根據需要采用其他合適的結構。
[0055]在某些實施方式中，手臂構件100的一端沿手臂構件20的長度方向延伸有手臂連接件21。手臂連接件21形成有軸孔22。轉軸10轉動穿設兩個手臂構件20的軸孔22內從而將兩個手臂構件20轉動連接。
[0056]如此，轉動連接結構簡單，方便設計及制造。
[0057]在某些實施方式中，手臂連接件21可以是間隔且平行設置的兩個轉軸支撐架210，每個轉軸支撐架210都形成有軸孔22，同一手臂連接件21的兩個轉軸支撐架210上的軸孔22對齊。
[0058]例如，在某些實施方式中，手臂構件20可以包括下手臂構件20(請參圖4)及上手臂構件20(請參圖5)。
[0059]下手臂構件20的兩個轉軸支撐架210之間的間隔可以比上手臂構件20的兩個轉軸支撐架210的間隔大，如此，下手臂構件20的兩個轉軸支撐架210構成樞接座，而上手臂構件20的兩個轉軸支撐架210可以設置在下手臂構件20兩個轉軸支撐架210之間(即嵌入樞接座內)。然后通過轉軸10穿設在軸孔22內實現兩個手臂構件20的轉動連接。
[0060]在某些實施方式中，轉軸10可以是圓柱銷，并穿軸孔22固定。
[0061]如此，手臂連接件21的兩個轉軸支撐架210之間形成有收容空間，可以設置其他元件或其他設計結構，因此提高了機械手臂100的關節處的設計自由度。
[0062]當然，在其他實施方式中，手臂構件20之間的轉動連接結構可以不限于上面討論的實施方式，可以視具體需求而改變。
[0063]請一并參閱圖7，拉絲30可以是柔性的不銹鋼絲或者其他材質的強度符合要求的拉絲。拉絲20可以包括連接端31及拉動端32。
[0064]在某些實施方式中，上手臂構件20的手臂連接件21的轉軸支撐架210包括第一表面211及與第一表面211相背的第二表面212。手臂連接件21包括沿第一表面211向外側延伸形成有拉絲圓盤213。拉絲圓盤213的軸向與轉軸10基本平行或者同軸設置，拉絲圓盤213的尺寸大于轉軸10的尺寸，拉絲30繞拉絲圓盤213后與轉軸支撐架210固定連接。
[0065]可以理解，在上面討論的實施方式中，拉絲30繞拉絲圓盤213即是繞轉軸10設置。如此可以增加拉絲30拉動手臂構件20的轉動力臂使得拉絲30拉動手臂構件20更加省力。從而，可以采用較小功率的驅動裝置來拉動拉絲。
[0066]轉軸支撐架210在拉絲圓盤213外形成有貫穿第一表面211及第二表面212的第一連接孔214(見圖5)。第一連接孔214的尺寸大于拉絲的橫截尺寸，以允許拉絲30穿設。拉絲30的連接端31可以形成有尺寸大于第一連接孔214的凸頭311。
[0067]如此，拉絲30的拉動端32從第二表面212—側穿過第一連接孔214后繞拉絲圓盤213拉動直至連接端31 (見圖8)的凸頭311卡設在第一連接孔214即可將拉絲30固定在轉軸支撐架210上。
[0068]可以理解，通過根據拉絲30的繞向設置第一連接孔214的位置上可以設置拉絲30繞拉絲圓盤213的弧度，例如為180度。從而可以控制拉絲30拉動手臂構件20轉動的角度。
[0069]在某些實施方式中，拉絲30包括兩根，兩個拉絲20分別設置手臂構件20的兩個轉軸支撐架210上，且繞向相反，如此，可以拉動手臂構件沿兩個相反方向轉動。結合每根拉絲30可以拉動手臂構件20轉動的結構，可以得到兩個手臂構件20可以相互轉動的角度。例如，一根拉絲30可以拉動手臂構件20轉動180度，而另一根拉絲30可以拉動手臂構件20轉動-180度，從而拉絲30可以拉動手臂構件20轉動-180度到180度。
[0070]可以理解，兩根絲30的繞向相反可以擴大手臂構件的相互轉動范圍。
[0071]當然，拉絲30的具體設置可以不限于上面討論的實施方式，而可以在其他實施方式中視需求設置。
[0072]請一并參閱圖8，在某些實施方式中，機械手臂100包括平衡彈簧40。兩個手臂構件20通過平衡彈簧40連接。
[0073]如此，通過平衡彈簧40提供的支撐力平衡機械手臂100的自重，使機械手臂100的啟動和運行更加穩定，并可以增大機械手臂100的負載能力，提高驅動效率。
[0074]在某些實施方式中，平衡彈簧40包括兩個，并分別與兩個轉軸支撐架210固定連接。平衡彈簧40兩端分別與兩個手臂構件20相連，當手臂構件20相對轉動時，需克服平衡彈簧40的拉力。當兩個手臂構件20相對轉動至均處于豎直位置時，處于上端的手臂構件20的重心基本處于轉軸10中心處，此時平衡彈簧40提供的平衡扭矩最小；當上端的手臂構件20相對轉動至處于水平位置時，上端的手臂構件20的重心離轉軸10中心處最遠，此時平衡彈簧40提供的平衡扭矩接近最大。如此，平衡彈簧40可以平衡機械手臂100的自重，從而提高驅動機械手臂100的驅動裝置使用效率。
[0075]在某些實施方式中，平衡彈簧40包括線簧，并包括彈簧鉤41。手臂連接件21的第二表面212上設置有連接軸215。平衡彈簧40通過彈簧鉤41卡設于連接軸215上。
[0076]如此，平衡彈簧40通過彈簧鉤41與連接軸215連接而設置于手臂連接件21的所述收容空間內，從而實現平衡手臂構件20自重的作用。
[0077]在某些實施方式中，連接軸215可以為圓柱銷。手臂連接件21的第二表面212上開設有螺紋孔。所述圓柱銷與所述螺紋孔螺紋配合而設置于第二表面212上。
[0078]在其他實施方式中，連接軸215可以通過焊接等合適的方式設置于第二表面212上，因此，需要說明的是，并不僅僅限于上面討論的圓柱銷。
[0079]當然，在其他實施方式中，平衡彈簧40還可以為扭簧。因此，需要說明的是，平衡彈簧40并不僅限于上面討論的線簧。
[0080]請參閱圖9及圖10，本實用新型實施方式提供一種機械手臂100a，機械手臂10a包括通過轉軸1a轉動連接的兩個手臂構件20a。在圖9所示的方位中，機械手臂10a的拉絲30a固定連接位置在上的手臂構件20a。
[0081]在本實施方式中，轉軸1a基本平行于手臂構件20a的長度方向(如圖9所示的雙箭頭方向)。
[0082]如此，在拉絲30a的拉力作用下，手臂構件20a可以繞另外一個手臂構件20a轉動，從而實現轉動控制。
[0083]在某些實施方式中，兩個手臂構件20a相對轉動的角度包括-180度到180度。
[0084]可以根據需求設置相對角度，在某些實施方式中，手臂構件20a具有更大的轉動范圍，可以適用于更多的場合。
[0085]在某些實施方式中。轉軸1a兩端分別與兩個手臂構件20a的一端固定連接且至少一端與至少一個手臂構件20a轉動連接。
[0086]如此，機械手臂10a形成轉動結構，并可以根據具體情況進行設置。
[0087]請一并參閱圖10、圖11及圖12，在某些實施方式中，轉軸1a與其中一個手臂構件20a轉動連接。轉軸1a包括第一表面Ila及與第一表面Ila相背的第二表面12a。轉軸1a開設有貫穿第一表面Ila及第二表面12a的第二連接孔13a。拉絲30a包括連接端31a及拉動端32a。連接端31a形成有凸頭311a。拉動端32a從轉軸1a的第二表面12a—側穿過第二連接孔13a后繞第一表面Ila拉動直至連接端31a的所述凸頭311a卡設在第二連接孔13a內從而將拉絲30a固定在轉軸1a上。
[0088]如此，兩根拉絲30a直接繞設于手臂構件20a形成的轉動關節處，從而通過拉絲30a實現轉動控制。
[0089]在某些實施方式中，手臂構件20a為中空且兩端開放的結構。拉絲30a穿設手臂構件20a。拉動％j}32a伸出手臂構件20a。
[0090]如此，拉絲30a沿手臂構件20a內部伸出手臂構件20a，利于保護拉絲30a，且結構美觀緊湊。并且，伸出手臂構件20a的拉動端32a可以直接和設置于機械手臂10a外的驅動裝置連接。
[0091]在某些實施方式中，轉軸1a為軸承。兩個手臂構件20a的兩個手臂關節構件21a分別與所述軸承內外圈相連。兩個手臂關節構件21a(圖12)通過所述軸承產生相對轉動。
[0092]如此，手臂構件20a的連接結構簡單，且機械手臂10a的兩個手臂關節構件21a與軸承的連接處的摩擦力較小。
[0093 ]具體地，在某些實施方式中的所述軸承可以為交叉滾子軸承。
[0094]如此，所述軸承可同時承受徑向力和軸向力。
[0095]本實施方式中，拉絲30a包括兩根。拉絲30a與拉絲30相同。
[0096]兩根拉絲30a能夠單獨地分別驅動一個手臂構件20a相對于另一個手臂構件20a沿正負相反的方向進行轉動。
[0097]本實施方式中，機械手臂I OOa包括轉向軸承40a (圖1O)。拉絲30a通過轉向軸承40a改變拉絲30a的拉動方向。如此，并可以根據具體情況進行設置拉絲30a的拉動方向，轉向軸承40a將拉絲30a基本垂直于手臂構件20a的長度方向變為基本平行于手臂構件20a的長度方向，便于機械手臂10a的驅動，方便拉絲30a從手臂構件20a中間通過，提升了機械手臂10a運行的穩定性，避免拉絲30a在手臂構件20a外側裸露，同時使外觀緊湊美觀。
[0098]本實施方式中，轉向軸承40a設置于手臂構件20a內。如此，連接結構簡單穩定。
[0099]具體地，本實施方式中，手臂構件20a開設有收容孔22a。轉向軸承40a設置在收容孔22a中。因此，這樣可使機械手臂10a的結構更加緊湊。
[0100]本實施方式中，轉軸1a收容在手臂構件20a中。
[0101]具體地，在圖12所示的示例中，機械手臂10a包括上手臂構件20aa和下手臂構件20ab。轉軸1a收容于下手臂構件20ab內。如此，結構簡單，節約空間。
[0102]本實施方式中，轉軸1a開設有繞線槽14a。拉絲30a收容在繞線槽14a中。
[0?03] 如此，拉絲30a能夠穩定地固定于轉軸10a。
[0104]具體地，在圖12所示的示例中，拉絲30a穿設第二連接孔13a并收容在繞線槽14a中，并且拉絲30a的拉動端32a穿過下手臂構件20ab的側壁而伸出。因此，繞線槽14a的設置可使拉絲30a的運動更順暢，提高了機械手臂10a的運行穩定性。
[0105]請參閱圖13，本實用新型實施方式的機械手臂700包括兩個手臂構件710、樞座720及手臂拉絲740。樞座720通過轉軸730分別與兩個手臂構件710轉動地連接。手臂拉絲740繞轉軸730與至少其中一個手臂構件710固定連接。
[0106]本實用新型實施方式的機械手臂700可以通過拉動手臂拉絲740使得與手臂拉絲740連接的手臂構件710轉動，在此情況下，拉動手臂拉絲740的驅動裝置可以不限于設置在兩個手臂構件710的轉動連接處，而是設置在機械手臂700外，從而減輕機械手臂700的自重，簡化機械手臂700的結構。
[0107]本實施方式中，手臂構件710呈中空且兩端開放的結構。
[0108]如此，可以減輕手臂構件710的自重，從而進一步減輕機械手臂700的自重。
[0109]具體地，本實施方式中，手臂構件710為圓管狀。
[0110]本實施方式中，樞座720基本呈正方體狀。在其他實施方式中，樞座720可以呈長方體狀等合適的形狀，因此，并不僅僅限于本實施方式中的正方體狀。
[0111]進一步，本實施方式中，樞座720為兩端開口的結構。如此，可以減輕樞座720的自重，從而進一步減輕機械手臂700的自重。
[0112]當然，可以理解，樞座720并不限于上面討論的實施方式的結構，而可以在其他實施方式中，根據實際需要采用其他合適的結構。
[0113]本實施方式中，轉軸730基本垂直于手臂構件710的長度方向(如13所示的雙箭頭方向)。
[0114]如此，在手臂拉絲740的拉力作用下，手臂構件710可以繞樞座720擺動，從而實現擺動控制。例如，在圖14所示的示例中，兩個手臂構件710分別為上手臂構件710a和下手臂構件710b，上手臂構件710a及下手臂構件710b均轉動連接樞座720。手臂拉絲740固定連接上手臂構件710a。在手臂拉絲740的拉力作用下，手臂拉絲740帶動上手臂構件710a相對于樞座720轉動。
[0115]本實施方式中，機械手臂700還包括樞座拉絲750(見圖13)。樞座拉絲750繞轉軸730與樞座720固定連接。
[0116]如此，在樞座拉絲750的作用力下，樞座710繞轉軸730轉動，從而帶動樞座710相對于手臂構件710轉動，例如，在圖21所示的示例中，相對于下手臂構件710b轉動。
[0117]具體地，本實施方式中，轉軸730包括第一轉軸731和第二轉軸732。第一轉軸731與第二轉軸732相互垂直。手臂拉絲740繞第一轉軸731。樞座拉絲750繞第二轉軸732。第一轉軸731的軸線與第二轉軸732的軸線交匯于一點。
[0118]如此，在上手臂構件710a在手臂拉絲740的作用力下繞樞座720轉動時，不會影響下手臂構件710b，同時，樞座720在樞座拉絲750的作用力下相對于下手臂構件710b轉動時，不會影響上手臂構件710a。第一轉軸731與第二轉軸732相互垂直從而能夠構成萬向關節，從而能夠使得機械手臂700的手臂構件710相對于樞座720進行轉動，并且兩個手臂構件710之間的夾角能夠隨著兩個手臂構件710相對于樞座20轉動而變化。
[0119]例如，上手臂構件710a通過第一轉軸731繞樞座720進行轉動，下手臂構件710b通過第二轉軸732繞樞座720進行轉動，進而實現了兩個手臂構件10之間的夾角變化。
[0120]在圖14中，上手臂構件710a處于A位置，此時，上手臂構件710a的軸線及下手臂構件710b的軸線基本處于同一軸線上，兩個手臂構件710之間的夾角接近180度。當上手臂構件710a轉動時，可將下手臂構件710b固定，上手臂構件710a受到手臂拉絲740的作用力時，上手臂構件710a通過第一轉軸731繞著樞座720進行轉動。轉動結果如圖15所示，在手臂拉絲740的作用力下，上手臂構件710a繞著樞座720進行轉動至B位置。此時，上手臂構件710a的軸線與下手臂構件710b的軸線基本垂直，兩個手臂構件710之間的夾角接近90度，當然，可進一進拉動手臂拉絲740使兩個手臂構件710之間的夾角在100?120度之間。
[0121]可以理解，在其他實施方式中，在手臂拉絲740的作用力下，上手臂構件710a及下手臂構件710b之間的夾角可以隨著上手臂構件710a繞樞座720轉動而變化。因此，需要說明的是，本示例僅僅用于說明兩個手臂構件710可以分別繞樞座720進行轉動且相互不受影響，而不能作為對本實用新型實施方式的限制。
[0122]本實施方式中，手臂構件710的一端沿手臂構件710的長度方向延伸有轉軸支撐架711。
[0123]具體地，請參閱圖16及圖17，在圖示的示例中，上手臂構件710a的一端沿上手臂構件710a的長度方向延伸有轉軸支撐架711a。轉軸支撐架711a開設有第一軸孔7111a。樞座720開設有第二軸孔721a。第一轉軸731轉動穿設第一軸孔711 Ia及第二軸孔721a。
[0124]具體地，請參閱圖21及圖23，在圖示的示例中，下手臂構件710b的一端沿下手臂構件710b的長度方向延伸有轉軸支撐架711b。轉軸支撐架711b開設有第三軸孔7111b。樞座720開設有第四軸孔721b。第二轉軸732轉動地穿設第三軸孔711 Ib及第四軸孔721b。
[0125]如此，轉動連接結構簡單，方便設計及制造。
[0126]本實施方式中，第一轉軸731和第二轉軸732可以是圓柱銷。
[0127]當然，在其他實施方式中，手臂構件710與樞座720之間的轉動連接結構可以不限于上面討論的實施方式的結構，可以視具體需求而改變。
[0128]本實施方式中，轉軸支撐架711包括間隔設置的兩個支撐架712。第一軸孔7111開設在支撐架712上。樞座720位于兩個支撐架712之間。
[0129]如此，轉軸支撐架711的兩個支撐架712之間形成有收容空間，樞座720收容于兩個支撐架712之間所形成的收容空間內，結構緊湊。同時，所述收容空間可以設置其他元件或其他設計結構，因此提高了機械手臂700的關節處的設計自由度。
[0130]在圖16所示的示例中，上手臂構件710a的轉軸支撐架71Ia包括間隔設置的兩個支撐架712a。第一軸孔7111a開設在支撐架712a上。樞座720位于兩個支撐架712a之間。
[0131]本實施方式中，手臂拉絲740的數量為兩根，其中每根手臂拉絲740能夠單獨拉動手臂構件710繞樞座720擺動。
[0132]例如，在圖19所示的示例中，與上手臂構件710a連接的手臂拉絲740的數量為兩根，其中每根手臂拉絲740能夠單獨拉動上手臂構件710a繞樞座720擺動。
[0133]本實施方式中，手臂拉絲740的一端固定在支撐架712上。
[0134]如此，在手臂拉絲740的作用力下，手臂構件710由于受到作用于支撐架712上的作用力而通過轉軸730繞著樞座720進行轉動。
[0135]例如，在圖19所示的示例中，手臂拉絲740的一端固定在支撐架712a。在手臂拉絲740的作用力下，上手臂構件710a由于受到作用于支撐架712a上的作用力而通過第一轉軸731繞著樞座720進行轉動。
[0136]本實施方式中，支撐架712包括面向樞座720的第一支撐架表面7121。第一支撐架表面7121上設置有第一拉絲圓盤7122。手臂拉絲740繞在第一拉絲圓盤7122上。
[0137]如此，手臂拉絲740繞第一拉絲圓盤7122而設置，方便手臂拉絲740的固定。
[0138]例如，在圖16所示的示例中，上手臂構件710a的支撐架712a包括面向樞座720的第一支撐架表面7121a。第一支撐架表面7121a上設置有第一拉絲圓盤7122。手臂拉絲740繞在第一拉絲圓盤7122上。
[0139]具體地，第一拉絲圓盤7122為在第一支撐架表面7121a上向上手臂構件710a內側凸設而形成。第一拉絲圓盤7122與第一轉軸731同軸設置。
[0140]本實施方式中，第一拉絲圓盤7122的尺寸大于第一轉軸731的尺寸。
[0141]如此，第一拉絲圓盤7122可以增加手臂拉絲740拉動上手臂構件710a的轉動力臂使得手臂拉絲740拉動上手臂構件710a更加省力。從而，可以采用較小功率的驅動裝置來拉動拉絲。
[0142]本實施方式中，第一軸孔7111沿第一拉絲圓盤7122的軸向貫穿第一拉絲圓盤
7122。
[0143]如此，保證了第一拉絲圓盤7122與第一轉軸731同軸設置，并且使得手臂拉絲740繞第一拉絲圓盤7122能夠有效構成更加省力的轉動力臂。
[0144]例如，在圖16所示的示例中，上手臂構件710a的第一軸孔7111a沿第一拉絲圓盤7122的軸向貫穿第一拉絲圓盤7122。
[0145]本實施方式中，上手臂構件710a的第一支撐架表面7121a上的第一拉絲圓盤7122的尺寸可以根據具體情況進行設置。
[0146]本實施方式中，支撐架712包括與第一支撐架表面7121相背的第二支撐架表面
7123。支撐架712開設有貫穿第一支撐架表面7121及第二支撐架表面7123的第一固定孔
7124。手臂拉絲740包括連接端741及拉動端742(見圖18)。連接端741形成有凸頭741a。拉動端742從第二支撐架表面7123—側穿過第一固定孔7124后繞第一拉絲圓盤7122拉動直至連接端741的凸頭741a卡設在第一固定孔7124內從而將手臂拉絲740固定在支撐架712上。
[0147]如此，手臂拉絲740的拉動端742從第二支撐架表面7123—側穿過第一固定孔7124后繞第一拉絲圓盤7122拉動直至連接端741的凸頭741a卡設在第一固定孔7124即可將手臂拉絲740固定在支撐架712上。
[0148]本實施方式中，手臂拉絲740的數量為兩根，兩根手臂拉絲740分別設置在手臂構件710的兩個第一支撐架表面7121上，且繞向相反，如此，可以拉動手臂構件710沿兩個相反方向轉動。
[0149]結合每根手臂拉絲740可以拉動手臂構件710轉動的結構，可以得到兩個手臂構件710可以相互轉動的角度。例如，一根手臂拉絲740可以拉動手臂構件710轉動90度，而另一根手臂拉絲740可以拉動手臂構件710轉動-90度，從而兩根手臂拉絲740可以拉動手臂構件710轉動在-90度到90度之間轉動。
[0150]可以理解，兩根手臂拉絲740的繞向相反可以擴大手臂構件710的相互轉動范圍。
[0151]當然，手臂拉絲740的具體設置可以不限于上面討論的實施方式，而可以在其他實施方式中視需求設置。
[0152]具體地，請參閱圖19及圖20，在圖示所示的示例中，支撐架712a包括與第一支撐架表面7121a(見圖16)相背的第二支撐架表面7123a。手臂拉絲740的拉動端742從第二支撐架表面7123a—側穿過第一固定孔7124a后繞第一拉絲圓盤7122拉動直至連接端741的凸頭741a卡設在第一固定孔7124a內從而將手臂拉絲740固定在上手臂構件710a的支撐架712上。
[0153]如此，在手臂拉絲740的作用力下，上手臂構件710a通過第一轉軸731繞樞座720進行轉動。
[0154]例如，在初始位置時，上手臂構件710a處于C位置；當上手臂構件710a受手臂拉絲40的作用力時，上手臂構件710a通過第一轉軸731繞樞座720從C位置轉動至D位置。
[0155]本實施方式中，手臂構件710為中空且兩端開放的結構。手臂拉絲740穿設手臂構件710。拉動端742伸出手臂構件710。
[0156]如此，手臂拉絲740沿手臂構件710內部伸出手臂構件710，利于保護手臂拉絲740，且結構美觀緊湊。
[0157]本實施方式中，手臂拉絲740的拉動端742可以由手臂構件710伸出。如此，由手臂構件710伸出的手臂拉絲740的拉動端742可以直接與驅動裝置連接。
[0158]本實施方式中，機械手臂700包括可轉動地設置在樞座720上的轉向軸承760(見圖
20)。手臂拉絲740通過轉向軸承760改變手臂拉絲740的拉動方向。
[0159]如此，并可以根據具體情況進行設置手臂拉絲740的拉動方向，便于機械手臂700的驅動，并提升了機械手臂700運行的穩定性，同時使外觀緊湊美觀。
[0160]例如，在圖14所示的示例中，與上手臂構件710a固定連接的手臂拉絲740通過轉向軸承760改變手臂拉絲740的拉動方向。
[0161]本實施方式中，樞座720形成有凹槽725(見圖17)。轉向軸承760可轉動地設置于凹槽725中。
[0162]如此，可使機械手臂700的結構更緊湊及更穩定。
[0163]本實施方式中，樞座拉絲750的結構與手臂拉絲740的結構基本相同。樞座拉絲750與手臂拉絲740可以是柔性的不銹鋼絲或者其他材質的強度符合要求的拉絲。
[0164]本實施方式中，樞座720通過樞座拉絲750驅動。樞座720通過樞座拉絲750繞第二轉軸732與手臂構件710可轉動地連接。例如，樞座720通過樞座拉絲750繞第二轉軸732與下手臂構件710b可轉動地連接。
[0165]本實施方式中，樞座720包括面向手臂構件710的第一樞座表面722。第一樞座表面722上設置有第二拉絲圓盤7122b(見圖17)。樞座拉絲750繞在第二拉絲圓盤7122b上。
[0166]如此，樞座拉絲750繞第二拉絲圓盤7122b而設置，方便樞座拉絲750的固定。
[0167]本實施方式中，第二拉絲圓盤7122b為在第一樞座表面722上向樞座720外側凸設而形成。第二拉絲圓盤7122b與第二轉軸732同軸設置。
[0168]如此，樞座拉絲750繞第二拉絲圓盤7122b S卩是繞第二轉軸732設置，利于驅動。
[0169]本實施方式中，第二拉絲圓盤7122b的尺寸大于第二轉軸732的尺寸。
[0170]如此，第二拉絲圓盤7122b可以增加樞座拉絲50拉動樞座720的轉動力臂使得樞座拉絲750拉動樞座720更加省力。從而，可以采用較小功率的驅動裝置來拉動樞座拉絲750。例如，在圖21所示的示例中，第二拉絲圓盤7122b可以增加樞座拉絲750拉動樞座720的轉動力臂使得樞座拉絲750拉動樞座720時更加省力。
[0171]本實施方式中，樞座720包括與第一樞座表面722相背的第二樞座表面723(見圖
21)。樞座720開設有貫穿第一樞座表面722及第二樞座表面723的第二固定孔724(見圖21)。樞座拉絲750包括連接端751及拉動端752(見圖22)。連接端751形成有凸頭751a。拉動端752從樞座720的第二樞座表面723—側穿過第二固定孔724后繞第二拉絲圓盤7122b拉動直至連接端751的凸頭751a卡設在第二固定孔724內從而將樞座拉絲750固定在樞座720上。
[0172]如此，樞座拉絲750的拉動端752從第二樞座表面723—側穿過第二固定孔724后繞第二拉絲圓盤7122b拉動直至連接端751的凸頭751a卡設在第二固定孔724即可將樞座拉絲750固定在樞座720上。
[0173]本實施方式中，轉軸支撐架711b開設有穿孔713(見圖23)。樞座拉絲750穿設穿孔713并伸出下手臂構件710b。第二轉軸732轉動地穿設轉軸支撐架711b。
[0174]如此，下手臂構件7 1b與樞座720通過第二轉軸732轉動地連接，樞座拉絲750沿下手臂構件710b內部伸出下手臂構件710b，利于保護樞座拉絲50，且結構美觀緊湊。
[0175]本實施方式中，第四軸孔721b沿第二拉絲圓盤7122b的軸向貫穿第二拉絲圓盤7122b。
[0176]如此，保證了第二拉絲圓盤7122b與第二轉軸732同軸設置，并且使得樞座拉絲750繞第二拉絲圓盤7122b能夠有效構成更加省力的轉動力臂。
[0177]請參閱圖24，并結合圖1、圖9及圖13，本實施方式的機械手臂200包括機械手臂100、機械手臂10a及機械手臂700。在圖示所示的示例中，機械手臂100的數量為兩個，兩個機械手臂100相互連接。機械手臂10a的數量為兩個。其中一個機械手臂100轉動連接其中一個機械手臂100a，另外一個機械手臂100轉動連接另一個機械手臂100a，該另一個機械手臂10a轉動連接機械手臂700。在圖示所示的示例中，機械手臂200可為萬向關節六軸機械手臂。
[0178]從機械手臂200末端到前端，依次設置有由其中一個機械手臂10a形成的轉動關節201、由其中一個機械手臂100形成的擺動關節202、由另外一個機械手臂100形成的擺動關節203、由另外一個機械手臂10a形成的轉動關節204、由機械手臂700形成的萬向擺動關節205。并且，所有的關節均采用拉絲206驅動。例如，拉絲206可包括拉絲30、30a、手臂拉絲740及樞座拉絲750。
[0179]本實施方式的機械手臂200中，拉動拉絲206的驅動裝置210a可以設置在機械手臂200外，從而減輕機械手臂200的自重，簡化機械手臂200的結構。
[0180]本實施方式中，拉絲206外套有彈簧管220。拉絲206的一端固定于機械手臂200上，其另一端穿過機械手臂200內形成的空腔而與驅動裝置210a連接。
[0181 ]如此，結構簡單，并減輕了機械手臂200的自重，提高了負載效率。
[0182]具體地，機械手臂200包括樞座207a及多個手臂構件。多個手臂構件包括第一手臂構件200a、第二手臂構件200b、第三手臂構件200c及第四手臂構件200d。第二手臂構件200b通過第一轉軸207與第一手臂構件200a轉動地連接。第一轉軸207垂直于第一手臂構件200a及第二手臂構件200b的長度方向。
[0183]第三手臂構件200c通過第二轉軸(可結合圖12)與第二手臂構件200b轉動地連接，第二轉軸平行于第二手臂構件200b及第三手臂構件200c的長度方向。
[0184]樞座207a轉動連接第三手臂構件200c及第四手臂構件200d。
[0185]拉絲206與第一手臂構件200a、第二手臂構件200b、第三手臂構件200c及第四手臂拉絲200d中的至少一個手臂構件固定連接。具體地，在某些實施方式中，例如，拉絲206可包括拉絲30、拉絲30a、手臂拉絲740及樞座拉絲750，拉絲30(可理解為第一手臂拉絲)與第二手臂構件200b固定連接以帶動第二手臂構件200b繞第一轉軸207轉動。
[0186]拉絲30a(可理解為第二手臂拉絲)與第三手臂構件200c固定連接以帶動第三手臂構件200c繞第二轉軸轉動。
[0187]樞座拉絲750與樞座207a固定連接以帶動樞座207a繞第三轉軸208轉動。
[0188]手臂拉絲740(可理解為第三手臂拉絲)與第四手臂構件200d固定連接以帶動第四手臂構件200d繞第四轉軸209轉動。
[0189]本實施方式中，第一轉軸207與第一手臂構件200a及第二手臂構件200b的具體結構及三者的連接方式可參以上實施方式的機械手臂100的說明，第二轉軸與第三手臂構件200c的具體結構及兩者的連接方式可參以上實施方式的機械手臂10a的說明，第三轉軸208與第三手臂構件200c及樞座207a的具體結構及三者的連接方式，及第四轉軸209與第四手臂構件200d及樞座207a的具體結構及三者的連接方式可參以上實施方式的機械手臂700的說明，在此，不再詳細說明。也就是說，上述對機械手臂100、10a及700的實施方式的解釋說明也適應于本實施方式的機械手臂200。
[0190]本實施方式中，第二手臂構件200b通過第一轉軸207與第一手臂構件200a轉動地連接并形成擺動關節。第三手臂構件200c通過第二轉軸與第二手臂構件200b轉動地連接并形成轉動關節。
[0191]本實施方式中，樞座207a通過第三轉軸208轉動連接第三手臂構件200c，及通過第四轉軸209轉動連接第四手臂構件200d形成萬向擺動關節。
[0192]在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底” “內”、“外”、“順時針”、“逆時針”、“軸向”、“徑向”、“周向”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。
[0193]此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本實用新型的描述中，“多個”的含義是兩個以上，除非另有明確具體的限定。
[0194]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通或兩個元件的相互作用關系。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。
[0195]在本實用新型中，除非另有明確的規定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接觸，或第一和第二特征通過中間媒介間接接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0196]在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本實用新型的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
[0197]盡管上面已經示出和描述了本實用新型的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本實用新型的限制，本領域的普通技術人員在本實用新型的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。
【主權項】
1.一種機械手臂，其特征在于，包括: 第一手臂構件； 第二手臂構件，所述第二手臂構件通過第一轉軸與所述第一手臂構件轉動地連接，所述第一轉軸垂直于所述第一手臂構件及所述第二手臂構件的長度方向； 第三手臂構件，所述第三手臂構件通過第二轉軸與所述第二手臂構件轉動地連接，所述第二轉軸平行于所述第二手臂構件及所述第三手臂構件的長度方向； 樞座； 第四手臂構件，所述樞座轉動連接所述第三手臂構件及所述第四手臂構件； 拉絲，所述拉絲與所述第一手臂構件、所述第二手臂構件、所述第三手臂構件及第四手臂構件中的至少一個手臂構件固定連接。2.如權利要求1所述的機械手臂，其特征在于，所述第一手臂構件及所述第二手臂構件中的每一個手臂構件沿所述手臂構件的長度方向延伸有手臂連接件，所述手臂連接件形成有軸孔，所述第一轉軸轉動穿設所述軸孔從而將所述第一手臂構件及所述第二手臂構件轉動連接。3.如權利要求2所述的機械手臂，其特征在于，所述手臂連接件包括間隔平行設置的兩個轉軸支撐架，所述軸孔開設在所述兩個轉軸支撐架上，其中一個所述手臂構件的所述兩個轉軸支撐架設置在另一個所述手臂構件的所述兩個轉軸支撐架之間。4.如權利要求3所述的機械手臂，其特征在于，所述轉軸支撐架包括第一表面及與所述第一表面相背的第二表面，所述手臂連接件包括沿所述第一表面向遠離所述第二表面方向延伸的拉絲圓盤，所述拉絲圓盤的軸向與所述第一轉軸同軸，所述拉絲圓盤的尺寸大于所述第一轉軸的尺寸，所述拉絲包括第一手臂拉絲，所述第一手臂拉絲繞所述拉絲圓盤并與所述轉軸支撐架固定連接。5.如權利要求1所述的機械手臂，其特征在于，所述第二轉軸固定在所述第三手臂構件的一端，所述第二轉軸包括第一表面及與所述第一表面相背的第二表面，所述第二轉軸開設有貫穿所述第一表面及所述第二表面的穿孔； 所述拉絲包括第二手臂拉絲，所述第二手臂拉絲包括連接端及拉動端，所述連接端形成有凸頭，所述拉動端從所述第二轉軸的所述第二表面一側穿過所述穿孔后繞所述第一表面拉動直至所述連接端的所述凸頭卡設在所述穿孔內從而將所述第二手臂拉絲固定在所述第二轉軸上。6.如權利要求5所述的機械手臂，其特征在于，所述機械手臂包括轉向軸承，所述第二手臂拉絲通過所述轉向軸承改變所述第二手臂拉絲的拉動方向。7.如權利要求1所述的機械手臂，其特征在于，所述拉絲包括第三手臂拉絲及樞座拉絲，所述第三手臂拉絲與所述第四手臂構件固定連接，所述樞座拉絲與所述樞座固定連接。8.如權利要求7所述的機械手臂，其特征在于，所述樞座通過第三轉軸與所述第三手臂構件轉動連接，及通過第四轉軸與所述第四手臂構件轉動連接； 所述第三轉軸與所述第四轉軸相互垂直，所述第三手臂拉絲繞所述第四轉軸，所述樞座拉絲繞所述第三轉軸； 所述第三轉軸的軸線與所述第四轉軸的軸線交匯于一點。9.如權利要求8所述的機械手臂，其特征在于，所述第四手臂構件的一端沿所述第四手臂構件的長度方向延伸有轉軸支撐架，所述轉軸支撐架開設有第一軸孔，所述樞座開設有第二軸孔，所述第四轉軸轉動地穿設所述第一軸孔及所述第二軸孔，所述轉軸支撐架包括間隔設置的兩個支撐架，所述第一軸孔開設在所述支撐架上，所述樞座位于所述兩個支撐架之間。10.如權利要求9所述的機械手臂，其特征在于，所述支撐架包括面向所述樞座的第一支撐架表面，所述第一支撐架表面上設置有拉絲圓盤，所述第三手臂拉絲繞在所述拉絲圓盤上，所述拉絲圓盤與所述第四轉軸同軸設置，所述拉絲圓盤的尺寸大于所述第四轉軸的尺寸。11.如權利要求8所述的機械手臂，其特征在于，遠離所述第二手臂構件的所述第三手臂構件的一端沿所述第三手臂構件的長度方向延伸有轉軸支撐架，所述轉軸支撐架開設有第三軸孔，所述樞座開設有第四軸孔，所述第三轉軸轉動地穿設所述第三軸孔及所述第四軸孔。12.如權利要求11所述的機械手臂，其特征在于，所述樞座包括面向所述第三手臂構件的第一樞座表面，所述第一樞座表面上設置有拉絲圓盤，所述樞座拉絲繞在所述拉絲圓盤上，所述拉絲圓盤與所述第三轉軸同軸設置，所述拉絲圓盤的尺寸大于所述第三轉軸的尺寸。
【文檔編號】B25J9/10GK205521485SQ201620118807
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月6日
【發明人】錢鐘鋒
【申請人】先驅智能機械（深圳）有限公司