[發明專利]一種內置球形關節的機械手腕

有效

• 申請號: 201910294231.0
• 申請日: 2019-04-12
• 公開（公告）號: CN109940658B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 趙韓;解正宇;黃康;甄圣超;孫浩
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 孫琴;何梅生

本發明公開了一種內置球形關節的機械手腕，包括底座，底座上設有中心軸，中心軸上轉動套有轉盤，中心軸頂端設有磁套，磁套上轉動連接有球關節部件，球關節部件包括磁性球頭、擺桿和連接臺，磁性球頭與磁套共同形成一對球面副，且磁性球頭與磁套相對的一側極性相反；轉盤邊緣設有導軌，導軌上滑動設有滑塊，滑塊頂部設有電動推桿，電動推桿的桿部通過連接接頭與球關節部件的擺桿活動連接，通過驅動機構驅動轉盤旋轉，進而帶動電動推桿轉動，最終由電動推桿推動擺桿運動，使得整個球關節部件能繞著磁性球頭的球心轉動；同時，通過電動推桿能驅動擺桿往復擺動。本發明的優點：在不改變機械手原有位姿的情況下實現在平面內的萬向移動。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，尤其涉及的是一種內置球形關節的機械手腕。

背景技術

機械手是一種能模仿人手和臂的某些動作功能，用以按固定程序抓取、搬運物件或操作工具的自動操作裝置。機械手是最早出現的工業機器人，也是最早出現的現代機器人，它可代替人的繁重勞動以實現生產的機械化和自動化，能在有害環境下操作以保護人身安全，因而廣泛應用于機械制造、冶金、電子、輕工和原子能等部門。機械手腕部是機械手的關鍵部件，其靈活性、準確性很大程度上決定了機械手的靈活性、準確性。自由度是機械手設計的關鍵參數。自由度越多，機械手的靈活性越大，通用性越廣，其結構也越復雜。一般專用機械手有2～3個自由度，但是現有技術中機械手的運動角度由于手腕的限制，其活動范圍較小。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種內置球形關節的機械手腕，以期實現在不改變機械手原有位姿的情況下實現在平面內的萬向移動。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種內置球形關節的機械手腕，包括底座，所述底座上設有向上延伸的中心軸，所述中心軸上轉動套裝有一個與中心軸同心的轉盤，所述中心軸頂端設有一個磁套，所述磁套位于轉盤之上，所述磁套上連接有一個球關節部件，所述球關節部件包括從下往上依次連接的磁性球頭、擺桿和連接臺，所述球關節部件的磁性球頭下部分位于磁套內，所述磁套內腔與磁性球頭外形相吻合，所述磁性球頭與磁套共同形成一對球面副，且所述磁性球頭與磁套相對的一側極性相同；

所述轉盤邊緣設有一個導軌，所述導軌沿轉盤的徑向方向向外延伸，所述導軌上滑動設置有一個豎直向上延伸的滑塊，所述滑塊頂部設有一個電動推桿，所述電動推桿的桿部通過一個連接接頭與所述球關節部件的擺桿活動連接，通過驅動機構驅動所述轉盤旋轉，進而帶動滑塊及滑塊上的電動推桿轉動，最終由電動推桿推動擺桿運動，使得整個球關節部件能繞著磁性球頭的球心轉動；同時，通過電動推桿能驅動桿部伸縮，進而帶動擺桿在豎直面內繞著磁性球頭的球心往復擺動。

進一步的，所述底座包括一個環形框和設于環形框內的十字形支撐架，所述中心軸設置在十字形支撐架的中心。

進一步的，所述驅動機構包括電機、傳動齒輪、隨動齒輪，所述電機安裝在十字形支撐架上，所述電機的輸出軸向上延伸并固定套裝所述傳動齒輪，所述轉盤底部固定套裝所述隨動齒輪，所述隨動齒輪與轉盤同軸心，所述傳動齒輪與隨動齒輪相嚙合。

進一步的，所述導軌底部設有一個條形滑槽，所述條形滑槽沿轉盤的徑向方向延伸，所述滑塊底部設有向下伸出的導向桿，所述導向桿向下插入所述條形滑槽內且能在條形滑槽內滑動，并通過螺母旋入導向桿底部并壓緊在導軌底部，實現滑塊的在導軌上的定位。

進一步的，所述連接接頭一端滑動套裝在所述擺桿上、另一端通過鉸鏈軸與電動推桿內端鉸接，所述鉸鏈軸與擺桿的軸線相垂直。

進一步的，所述磁套頂部設有一個防止磁性球頭脫出的罩蓋，所述罩蓋頂部開有穿孔，所述磁性球頭的頂部從所述罩蓋的穿孔中伸出。

進一步的，所述中心軸上開有一段環形凹槽，所述轉盤轉動套裝在中心軸的環形凹槽上。

本發明相比現有技術具有以下優點：