[發(fā)明專利]一種三軸混合驅(qū)動式機(jī)械臂

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510033293.8
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104608123A
• 公開（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 史偉民;葛宏偉;楊亮亮;許守金;鄭斌
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種三軸混合驅(qū)動式機(jī)械臂，應(yīng)用于碼垛、搬運等場合。

技術(shù)背景

隨著物流等行業(yè)的快速發(fā)展，簡單重復(fù)性工作的勞動成本逐漸升高，用于替代人工搬運的機(jī)構(gòu)被不斷設(shè)計并應(yīng)用于工作場所，如碼垛機(jī)器人等。碼垛機(jī)器人的設(shè)計方案較多，但多采用電機(jī)驅(qū)動式并通過多種機(jī)械結(jié)構(gòu)實現(xiàn)碼垛任務(wù)，機(jī)構(gòu)復(fù)雜、動作笨拙、傳動效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，提供一種機(jī)構(gòu)簡單、動作靈巧、傳動效率高的三軸混合驅(qū)動式機(jī)械臂。

三軸混合驅(qū)動式機(jī)械臂，包括底座1、支座2、后臂3、前臂4、手掌5，其特征在于：所述的支座2繞垂直向上的第一軸鉸接在所述的底座1上，所述的后臂3的下端繞水平的第二軸8鉸接在所述的支座2上，所述的前臂4的上端繞第三軸9鉸接在后臂3上，所述的前臂4的下端繞第四軸10與手掌5鉸接，所述的第二軸8、第三軸9、第四軸10相互平行；

所述的手掌5連接第一連桿機(jī)構(gòu)，所述的第一連桿機(jī)構(gòu)6包括中部鉸接在第三軸9上的第一中間連桿60、在前臂4內(nèi)延伸的前臂連桿61、在后臂3內(nèi)延伸的后臂連桿62；所述的后臂連桿62的上端鉸接在所述的第一中間連桿60的右側(cè)端部，所述的后臂連桿62的下端鉸接在所述的支座2上；所述的前臂連桿61的上端鉸接在所述的第一中間連桿60的左側(cè)端部，所述的前臂連桿61的下端鉸接在所述的手掌5上；所述的手掌5、前臂連桿61、第一中間連桿60、前臂4形成平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述的后臂3、后臂連桿62、第一中間連桿60、支座2形成另一個平行四邊形機(jī)構(gòu)；

裝在前臂連桿61上的第一紅外測距儀63對準(zhǔn)裝在后臂連桿62上的第二紅外測距儀64；

所述的前臂4和后臂3內(nèi)裝有驅(qū)動前臂4與后臂3相對開合的電磁線圈驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述的電磁線圈驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括第二連桿機(jī)構(gòu)7和電磁線圈；

所述的第二連桿機(jī)構(gòu)7包括：中部鉸接在第三軸9上的第二中間連桿70、在前臂4內(nèi)延伸的相互平行的第一內(nèi)桿72和第一外桿71、在后臂3內(nèi)延伸的相互平行的第二內(nèi)桿74和第二外桿73；第一內(nèi)桿72和第一外桿71的上端分別鉸接在第二中間連桿70的左側(cè)，第二內(nèi)桿74和第二外桿73的上端分別鉸接在第二中間連桿70的右側(cè)；第一電磁線圈75分別與所述的第一內(nèi)桿72和第一外桿71鉸接，第二電磁線圈76分別與所述的第二內(nèi)桿74和第二外桿73鉸接，第一電磁線圈75與第二電磁線圈76位于同一直線上，形成電磁線圈組；所述的第一內(nèi)桿72和第一外桿71、第二中間連桿70、第一電磁線圈75形成平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述的第二內(nèi)桿74和第二外桿73、第二中間連桿70、第二電磁線圈76形成平行四邊形機(jī)構(gòu)；

所述的支座2內(nèi)裝有用于驅(qū)動支座2繞底座1旋轉(zhuǎn)和后臂3繞支座2轉(zhuǎn)動的蝸輪蝸桿式直流伺服電機(jī)；

所述的支座2和后臂3上都裝有位置傳感器；

所述的位置傳感器、第一紅外測距儀63、第二紅外測距儀64的輸出端都連接控制器的輸入端，所述的蝸輪蝸桿式直流伺服電機(jī)、第一電磁線圈75、第二電磁線圈76的控制端都連接控制器的輸出端。

所述的電磁線圈組有二個以上，各電磁線圈組位于所述的第二連桿機(jī)構(gòu)7的不同高度上。

本發(fā)明采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動與電磁線圈驅(qū)動的混合式驅(qū)動，相比其他的設(shè)計方案，本發(fā)明的優(yōu)點是:體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、動作靈巧，減少空間所占體積且可控性好，傳動效率高。

本發(fā)明的優(yōu)點是：動作控制精確、前臂和手掌運動平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、體積小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2是第一連桿機(jī)構(gòu)的示意圖，虛線顯示了平行四邊形機(jī)構(gòu)。

圖3是電磁線圈驅(qū)動機(jī)構(gòu)的示意圖

圖4是控制器的控制框圖

圖5是電磁線圈的的位置計算的原理示意圖

具體實施方式

下面參照附圖1‐5進(jìn)一步說明本發(fā)明：

本發(fā)明所述的三軸混合驅(qū)動式機(jī)械臂，包括底座1、支座2、后臂3、前臂4、手掌5，其特征在于：所述的支座2繞垂直向上的第一軸鉸接在所述的底座1上，所述的后臂3的下端繞水平的第二軸8鉸接在所述的支座2上，所述的前臂4的上端繞第三軸9鉸接在后臂3上，所述的前臂4的下端繞第四軸10與手掌5鉸接，所述的第二軸8、第三軸9、第四軸10相互平行；