[發明專利]一種碳纖維復合材料的輕型機械臂

在審

• 申請號: 201810175660.1
• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108340402A
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 尹海斌;朱海東;楊峰;王奎
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 張惠玲

本發明涉及機械臂技術領域，特指一種碳纖維復合材料的輕型機械臂，包括依次連接的機械臂底座、機械關節一、機械關節二、連桿一、機械關節三、連桿二、機械關節四與末端執行端置，連桿一與連桿二均采用碳纖維材料制成，機械關節三與機械關節四的外部包裹層也采用碳纖維材料，連桿一的一端采用膠接方式通過膠接劑連接于機械關節二，連桿一的另一端采用共固化方式連接于機械關節三，連桿二的一端采用膠接方式通過膠接劑連接于機械關節三，連桿二的另一端采用共固化方式連接于機械關節四。采用這樣的結構設置，本發明通過采用碳纖維包裹機械臂的部分構件，構成混合結構，在不增加機械臂尺寸的情況下，有著更高的強度，同時減輕了重量。

技術領域

本發明涉及機械臂技術領域，特指一種碳纖維復合材料的輕型機械臂。

背景技術

碳纖維作為一種新型的力學材料，現在其相關的工藝和使用方法越來越成熟了，而且運用的地方越來越廣泛了，碳纖維有著高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞等優點，相比于傳統的機械臂相比，碳纖維機械臂更輕，人機互動更安全，同時也不會增加機械臂的自重和尺寸。傳統的機械臂的連接方式如螺釘、螺栓等，其破壞了連接件的結構，導致其強度下降，而且這些連接方式使得連接不夠緊湊。

發明內容

針對以上問題，本發明提供了一種碳纖維復合材料的輕型機械臂，通過采用碳纖維包裹機械臂的部分構件，構成混合結構，在不增加機械臂尺寸的情況下，有著更高的強度，同時減輕了重量，且通過采用膠結和共固化的連接方式，避免在連接件上鉆孔，保證了連接件的結構不受破壞，從而避免了強度的削弱，這種連接方式也使得連接更加緊湊。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種碳纖維復合材料的輕型機械臂，包括依次連接的機械臂底座、機械關節一、機械關節二、連桿一、機械關節三、連桿二、機械關節四與末端執行端置，連桿一與連桿二均采用碳纖維材料制成，機械關節三與機械關節四的外部包裹層也采用碳纖維材料，連桿一的一端采用膠接方式通過膠接劑連接于機械關節二，連桿一的另一端采用共固化方式連接于機械關節三，連桿二的一端采用膠接方式通過膠接劑連接于機械關節三，連桿二的另一端采用共固化方式連接于機械關節四。

進一步而言，所述連桿一與連桿二均采用碳纖維材料制成連桿碳纖維，其厚度為2.5mm。

進一步而言，所述機械關節三與機械關節四的外部設有碳纖維包裹層，其厚度為3mm。

進一步而言，所述膠接劑包括AB環氧膠，其主要采用128環氧樹脂與901環氧樹脂按1：1比例混合配制而成。

進一步而言，所述機械關節一內設有驅動裝置一、諧波減速機一與輸出軸，諧波減速機一連接于驅動裝置一，輸出軸連接于機械關節二。

進一步而言，所述機械關節二內設有連接件、驅動裝置二、自潤滑軸承一、耳板一、L形板一、諧波減速機二與關節二鋁合金內襯，機械關節一內的輸出軸連接于連接件，驅動裝置二的一端連接于諧波減速機二，諧波減速機二通過螺釘連接于L形板一，驅動裝置二的另一端通過自潤滑軸承一固定于關節二鋁合金內襯上，耳板一固定于自潤滑軸承一的軸向位置，并通過螺釘連接于L形板一，L形板一通過膠接劑連接于連桿一。

進一步而言，所述連桿一的一端通過膠接劑連接于機械關節二的L形板一，連桿一的另一端通過共固化的方式連接于機械關節三。

進一步而言，所述機械關節三內設有關節三碳纖維層、關節三鋁合金內襯、驅動裝置三、自潤滑軸承二、耳板二、L形板二與諧波減速機三，連桿一通過共固化的方式連接于關節三碳纖維層，驅動裝置三的一端連接于諧波減速機三，諧波減速機三通過螺釘連接于L形板二，驅動裝置三的另一端通過自潤滑軸承二固定于關節三鋁合金內襯上，耳板二固定于自潤滑軸承二的軸向位置，并通過螺釘連接于L形板二，L形板二通過膠接劑連接于連桿二。