[實用新型]一種模塊化可折疊式機械臂單元

有效

• 申請號: 201520883536.2
• 申請日: 2015-11-06
• 公開（公告）號: CN205325722U
• 公開（公告）日: 2016-06-22
• 發明（設計）人: 冀寒松;郝敬賓;馬國帥;李聰聰;韓正銅;陳鑫
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J17/02
• 代理公司: 徐州支點知識產權代理事務所(普通合伙) 32244
• 代理人: 劉新合

技術領域

本實用新型涉及一種機器人用機械臂，具體是一種模塊化可折疊式機械臂單元，屬于機器人技術領域。

背景技術

機器人是替代人在危險環境下工作的高科技產品，機械臂是機器人的最重要組成部件之一。機械臂體積與工作能力之間的矛盾限制著機器人的應用與發展，如何同時保證機器人的工作能力和狹窄空間通過能力，是機器人領域的重大研究方向之一。

發明內容

本實用新型提供一種模塊化可折疊式機械臂單元，其能夠克服機械臂體積對其工作范圍的限制，在保證機器人工作能力的前提下，提高其在狹小空間的通過能力；同時本單元為模塊化結構，可以靈活調整組成機械臂的模塊數量，以滿足不同情況下的使用需求。

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：一種模塊化可折疊式機械臂單元，它包括：至少一個支撐套筒、與支撐套筒螺栓連接的觀察套筒、支撐套筒兩端的拐角套筒、驅動兩端拐角套筒繞X軸和Y軸旋轉的X軸旋轉組件、Y軸旋轉組件、提供轉動力矩的動力組件、連接機械臂單元與機器人機體的機械臂基座組件以及與機械臂單元配套的機械手組件；

其中，所述的相鄰的支撐套筒通過設置在兩端拐角套筒內的X軸旋轉組件、Y軸旋轉組件實現折疊和伸縮運動，從而克服機械臂體積對機器人工作范圍的限制。

所述的拐角套筒、Y軸旋轉組件、動力組件、機械臂基座組件、X軸旋轉組件以及機械手組件均為整體式模塊化結構。

所述的X軸旋轉組件包括X軸內旋轉連接件、X軸外旋轉連接件、深溝球軸承一、推力球軸承一、A型平鍵以及動力軸軸向固定片；

X軸內旋轉連接件與支撐套筒螺栓固定，X軸外旋轉連接件與拐角套筒螺栓固定；深溝球軸承一的內外圈分別與動力組件的輸出軸和X軸內旋轉連接件的沉孔過盈配合，推力球軸承一的內外圈分別與X軸內旋轉連接件的凸臺和X軸外旋轉連接件的沉孔過盈配合；

動力組件的輸出軸穿過X軸內旋轉連接件的中心孔之后與X軸外旋轉連接件通過A型平鍵周向固定，螺釘穿過動力軸軸向固定片與動力組件的輸出軸螺紋連接，實現X軸外旋轉連接件的軸向固定；動力組件的輸出軸通過X軸外旋轉連接件帶動拐角套筒繞X軸旋轉。

所述的Y軸旋轉組件包括深溝球軸承四、過渡連接件、加長軸、錐齒輪、過渡拐角套筒、獨立軸、深溝球軸承二、Y軸內旋轉連接件、推力球軸承二、Y軸外旋轉連接件以及獨立軸軸向固定片；

所述的過渡連接件兩側分別與支撐套筒和過渡拐角套筒螺栓固定，Y軸內旋轉連接件與過渡拐角套筒螺栓固定，Y軸外旋轉連接件與拐角套筒螺栓固定；深溝球軸承四的內外圈分別與加長軸的軸段和過渡連接件的沉孔過盈配合，深溝球軸承二的內外圈分別與獨立軸的軸段和Y軸內旋轉連接件的沉孔過盈配合，推力球軸承二的內外圈分別與Y軸內旋轉連接件的凸臺和Y軸外旋轉連接件的沉孔過盈配合；

加長軸的一端通過鍵和軸肩分別實現與動力組件輸出軸的周向和軸向固定，另一端穿過過渡連接件的內孔；獨立軸的一端通過鍵和軸肩以及獨立軸周向固定片實現與Y軸外旋轉連接件的周向和軸向固定，另一側穿過Y軸內旋轉連接件的內孔；

一對嚙合的錐齒輪分別與獨立軸和加長軸的伸出端螺栓固定，動力組件輸出的轉動力矩經錐齒輪對變向之后帶動Y軸外旋轉連接件轉動，從而帶動拐角套筒繞Y軸轉動。

所述的動力組件包括伺服電機、諧波減速器、電機下卡板以及電機上卡板；

電機下卡板與支撐套筒螺栓連接，伺服電機嵌入兩個電機下卡板的凹槽中，兩個電機上卡板分別與伺服電機兩側的電機下卡板配合，用螺釘擰緊，以使得伺服電機與支撐套筒軸向和周向固定；

諧波減速器與過渡連接件或X軸內旋轉連接件螺栓連接，使其與支撐套筒保持周向和軸向固定，伺服電機輸出的扭矩經諧波減速器放大之后，為X軸旋轉組件和Y軸旋轉組件提供動力。

所述的機械臂基座組件，包括基座連接套筒、動力組件、X軸旋轉組件以及拐角套筒；基座連接套筒一端與機器人車體固定，另一端通過動力組件和X軸旋轉組件驅動拐角套筒繞X軸旋轉；拐角套筒又與機械臂單元的Y軸旋轉組件相連，從而實現機械臂基座連接車體與機械臂單元并提供一個轉動自由度的功能。

所述的機械手組件包括末端夾持組件、末端旋轉組件、末端俯仰組件以及機械手旋轉組件；機械手旋轉組件與支撐套筒螺栓固定，并為機械手提供一個X軸旋轉自由度；末端俯仰組件為末端執行器提供一個A軸旋轉自由度；末端旋轉組件為末端執行器提供一個B軸旋轉自由度；末端夾持組件為機械手提供一個沿C軸的夾持運動。