[發明專利]一種六自由度機械臂

在審

• 申請號: 201810888107.2
• 申請日: 2018-08-07
• 公開（公告）號: CN108839012A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 解楊敏;季力;黃敏健;周銳;史航
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;B25J9/16;B25J9/00
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

本發明公開了一種六自由度機械臂，其由底座部分、大臂中臂部分、手腕部分組成。其中，底座部分和大臂中臂部分通過推力滾子軸承轉動連接，大臂中臂部分和手腕部分螺栓連接。大臂中臂與底座的旋轉關系為第一自由度，大臂與圓盤的旋轉關系為第二自由度，中臂與大臂的旋轉關系為第三自由度，手腕與中臂的旋轉關系為第四自由度，電機連接件與電機上支架的旋轉關系為第五自由度，末端法蘭與錐齒輪連接件的旋轉關系為第六自由度。大臂中臂為中空碳纖維結構，在保證強度的情況下，極大的的減輕了重量，且關節軸上裝有編碼器，閉環控制以保證運動精度，本機械臂具有可減輕下級關節負荷，降低懸臂慣量，提高運行穩定性等特點。

技術領域

本發明涉及一種工業自動化設備，更具體地說，涉及一種六自由度機械臂。

背景技術

機械臂是工業機器人的一種，它由操作機，控制器，伺服驅動系統和檢測傳感裝置構成，是一種仿人操作，自動控制，可重復編程，能在三維空間完成多種作業的自動化生產設備。機械臂可以極大提高生產效率，穩定和提高產品質量，改善工人勞動條件，提高工業生產機械化和自動化程度，在超常溫度、高壓、多粉塵、高噪音以及帶有放射性和污染的場合，機械臂更是可以發揮出極大的功效。

現有的傳統機械臂結構，電機都安裝在關節處，這種結構雖然簡單緊湊，但應用在多關節機械臂中時，電機本身的重量成為懸臂自重的一部分，使下級關節的負荷急劇上升，同時增加懸臂的慣量，使運行穩定性降低。公開號為CN105215986A的發明于2016年1月6日公開了一種多軸機械手，采用高品質的伺服電機配合機器人專用的RV系列減速機的傳動結構，但該多軸機械手也如前所述，電機都安裝在關節處，易使下級關節的負荷急劇上升，同時增加懸臂的慣量，使運行穩定性降低，公開號為CN104589333A的發明于2015年5月6日公開了一種五自由度機械臂，采用四個直流伺服電機驅動，但電機都安裝在關節處，公開號為CN104589333A的發明于2016年3月30日公開了一種機械臂，其驅動第一關節結構運動的第一驅動裝置以及驅動第二關節結構運動的第二驅動裝置雖然設置在臂體的容納腔內，但驅動電機也都安裝在關節處，從而使機械臂運行的穩定性降低。

發明內容

本發明提出一種六自由度機械臂。現有的多軸機械臂上，電機一般都安裝在關節處，易使下級關節的負荷急劇上升，同時增加懸臂的慣量，使運行穩定性降低，為克服這一缺陷，本發明提供了一種可減輕下級關節負荷，降低懸臂慣量，提高運行穩定性的多軸機械臂。

為解決所述技術問題，本發明提供一種六自由度機械臂，包括底座部分、大臂中臂部分、手腕部分。其中，該機械臂底座部分與大臂中臂部分轉動連接，大臂中臂部分與手腕部分螺栓連接。

進一步，所述機械臂底座部分包括旋轉軸法蘭、轉臺旋轉軸、推力滾子軸承、鍵、底座彈性擋圈、向心球軸承、第一位置編碼器、上旋轉底座支架法蘭、下旋轉底座支架法蘭、緊定螺釘、底座諧波減速器步進電機、同步帶、大帶輪、小帶輪，其中，底座部分的轉臺旋轉軸與大臂中臂部分的圓盤通過鍵及螺栓連接，小帶輪和底座諧波減速器步進電機之間通過緊定螺釘緊固，同步帶繞在小帶輪與大帶輪上，大帶輪與轉臺旋轉軸之間通過鍵連接以及底座彈性擋圈限位，底座部分的旋轉軸法蘭上方放置一推力滾子軸承，通過螺釘把大臂中臂部分固定在轉臺旋轉軸上，從而限制大臂中臂部分的軸向位移，所述旋轉底座支架法蘭上安裝有第一位置編碼器，并用于檢測圓盤轉角信息。底座諧波減速器步進電機驅動小帶輪，通過同步帶傳動，驅動大帶輪從而驅動轉臺旋轉軸旋轉，從而驅動大臂中臂部分及手腕部分繞底座旋轉；