[發明專利]一種機械臂終端姿態自保持裝置

在審

• 申請號: 202010829660.6
• 申請日: 2020-08-18
• 公開（公告）號: CN111993395A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 喻依茗
• 申請（專利權）人: 杭州捷銘智能裝備有限公司
• 主分類號: B25J9/02
• 分類號: B25J9/02;B25J9/10
• 代理公司: 杭州九洲專利事務所有限公司 33101
• 代理人: 王之懷;王洪新

本發明屬于工業機械臂技術領域。技術方案是：一種機械臂終端姿態自保持裝置，包括安裝在機架上的大臂電機、始端安裝在大臂電機軸上的大臂桿件、始端通過中空的臂連軸與大臂桿件末端鉸接的小臂桿件、可轉動地定位在小臂桿件末端的終端軸、固定在終端軸上的終端平臺；其特征在于：該機械臂還包括與大臂電機軸同軸布置的第一傳動輪、可轉動地穿插定位在臂連軸內腔中且兩端伸出內腔后分別與第二傳動輪與第三傳動輪固定的輪連軸、安裝在終端軸上的第四傳動輪、第一傳動帶以及第二傳動帶。該裝置在不限制機械臂關節運動范圍的條件下，對于各關節的任何轉動角度，機械臂終端均能夠自動保持在初始姿態，并且無死點。

技術領域

本發明屬于工業機械臂技術領域，具體涉及一種機械臂終端姿態自保持裝置。

背景技術

隨著科技的發展和勞動力成本的不斷提高，機器人在各行各業的應用越來越廣泛，機器人的應用降低了人們的勞動強度，提高了生產效率，增強了企業的核心競爭力。

目前大部分操作機械臂基本上都有6個自由度，3個自由度控制終端坐標位置，腕關節的3個自由度控制終端指向姿態。但在分揀、碼垛、裝灌、貼標等眾多工作場合中，操作機械臂的工作對象是在傳輸帶、工作臺或地面等明確平面上，這個平面與操作機械臂的空間關系是固定不變的。機械臂對這些平面上的對象進行操作，實際上只需要4個自由度就能滿足要求，省掉兩個自由度能大大降低機械臂的復雜程度和造價。

針對這種場景，SCARA機械臂在PUMA機械臂的基礎上，將機械臂的大臂和小臂運動平面，從垂直于地面轉動變為平行于地面轉動，第三個自由度改為垂直于地面的平移結構，使得終端裝置能夠始終指向地面。但SCARA機械臂其有效荷載大幅降低，并且在高度方向上的空間利用不夠充分；因此SCARA機械臂在水平層面上的布置密度不宜過高，機器之間需要高度的協調控制，否則將造成機械臂的相互干涉碰撞。

另一種解決方案是增加終端姿態自保持機構。目前所采用的終端姿態自保持機構為兩組四連桿機構，這兩組四連桿機構分別布置在大臂和小臂上，以此來保持機械臂穩定的終端姿態。由于四連桿機構有死點，因此要求大臂和小臂的轉動角不能超過180°，這對機械臂的運動范圍造成了限制，減少了機械臂的靈活性。

發明內容

本發明的目的是克服上述背景技術的不足，提供一種機械臂終端姿態自保持裝置，該裝置在不限制機械臂關節運動范圍的條件下，對于各關節的任何轉動角度，機械臂終端均能夠自動保持在初始姿態，并且無死點。

為了實現上述目的，本發明提供了以下技術方案：

一種機械臂終端姿態自保持裝置，包括安裝在機架上的大臂電機、始端安裝在大臂電機軸上的大臂桿件、始端通過中空的臂連軸與大臂桿件末端鉸接的小臂桿件、可轉動地定位在小臂桿件末端的終端軸、固定在終端軸上的終端平臺；其特征在于：該機械臂還包括固定在大臂電機法蘭上或大臂電機機座上且與大臂電機軸同軸布置的第一傳動輪、可轉動地穿插定位在臂連軸內腔中且兩端伸出內腔后分別與第二傳動輪與第三傳動輪固定的輪連軸、安裝在終端軸上的第四傳動輪、同時與第一傳動輪和第二傳動輪嚙合配合的第一傳動帶以及同時與第三傳動輪和第四傳動輪嚙合配合的第二傳動帶。

所述大臂電機軸、臂連軸以及終端軸相互平行布置。

所述第一傳動輪通過其中心孔穿套在大臂電機軸上。

所述第四傳動輪穿套并固定在終端軸上。

所述第一傳動輪和第二傳動輪具有相同的外徑和齒數，并由第一傳動帶嚙合連接。

所述第三傳動輪和第四傳動輪具有相同的外徑和齒數，并由第二傳動帶嚙合連接。

所述第一傳動輪至第四傳動輪均為同步輪或鏈輪，所述第一傳動帶、第二傳動帶均為與同步輪配合的同步帶或與鏈輪配合的鏈條。