一种协作机械臂四连杆结构制造技术

本实用新型专利技术属于协作机械臂技术领域，公开了一种协作机械臂四连杆结构,包括第一主动杆、第二主动杆、第一从动杆和第二从动杆，还包括同轴设置的第一转轴和第二转轴，第一主动杆与第一转轴垂直连接并随轴转动，第二主动杆与第二转轴垂直连接并随轴转动，第一从动杆与第一主动杆铰接，第二从动杆一端与第二主动杆铰接，另一端与第一从动杆铰接；四连杆结构还包括驱动电机组和传动结构，驱动电机组提供驱动力，传动结构将驱动力分别传递给第一转轴和第二转轴。本实用新型专利技术结构简单，成本低，使用四连杆结构进行运动的传递，以一个工作臂实现两个自由度的传动，减轻了机械臂的自重，降低了电机的负担，提高了电机的有效功率。

【技术实现步骤摘要】
一种协作机械臂四连杆结构
本技术属于协作机械臂
，具体涉及一种协作机械臂四连杆结构。
技术介绍
机械臂是一个多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用；随着机械臂的伸入研发，其结构和精度均得到极大的改善，已不仅仅在目前的领域应用，还拓展至诸多直接辅助人进行操作的
，甚至能部分代替人的工作，在诸多工业领域，包括敏感环境和复杂环境，协作机械臂的运用能够保护人员、保证生产质量、提高效率和减少设备损坏。例如在AGV(AutomatedGuidedVehicle，自动导引运输车)
，协作机械臂能够与AGV配合使用，参与生产自动化的各项工序，例如码垛、分拣、视觉检查等。当下的协作机械臂要求速度、刚性、工作半径、负荷、定位精度等指标尽可能达到更高的标准，从而能够参与更多领域的工作。协作机械臂一般包括多个工作轴和工作臂，通过相互配合实现多个自由度的协调运转，达到精确控制方向的目的，最终实现操作指令动作。机械臂的每个工作轴和工作臂，只能在一个自由度上实现形态的切换，导致机械臂每增加一个自由度，必须增加至少一个工作轴和工作臂，使得整个机械臂的自重增加，严重增加了低位电机的负担，机械臂的有效功率降低。因此，在本领域为了将协作机械臂的结构进行精简，提高机械臂的有效功率，需要提出更为合理的技术方案。
技术实现思路
本技术提供了一种协作机械臂四连杆结构，旨在通过四连杆机构的配合联动，实现一条工作臂提供两个自由度的目的，精简了工作臂的结构和重量，降低了电机的无效负重，提高了电机的有效输出功率。为了实现上述效果，本技术所采用的技术方案为：一种协作机械臂四连杆结构,包括第一主动杆、第二主动杆、第一从动杆和第二从动杆。具体地说，还包括同轴设置的第一转轴和第二转轴，所述第一主动杆与第一转轴垂直连接并随轴转动，所述第二主动杆与第二转轴垂直连接并随轴转动，所述第一从动杆与第一主动杆铰接，所述第二从动杆一端与第二主动杆铰接，另一端与第一从动杆铰接；所述的四连杆结构还包括驱动电机组和传动结构，驱动电机组提供驱动力，传动结构将驱动力分别传递给第一转轴和第二转轴。进一步的，对上述技术方案进行优化，所述的第一主动杆、第二主动杆、第一从动杆和第二从动杆均为片状的条形杆，第一主动杆和第二从动杆的长度相同，第二主动杆与第一从动杆的长度相同。作为优选的方案，第一主动杆主承重，同时用于调节第一从动杆在纵向圆周面上的运动，第一主动杆的厚度大于另外三根杆，第二主动杆、第二从动杆主调节，用于调节第一从动杆的俯仰角度，故第二主动杆和第二从动杆采用相对较薄的条形杆。第一主动杆和第二从动杆的长度相同，第二主动杆与第一从动杆的长度相同，由此形成平行四边形结构。再进一步，为了方便四连杆结构与机械臂连接配合，对上述方案进行优化，所述的第一从动杆为板状件，板状件的下表面设有第一铰接头和第二铰接头，第一铰接头与第一主动杆铰接，第二铰接头与第二从动杆铰接，且第一铰接头与第二铰接头之间的距离等于第一主动杆的长度。第一从动杆可在其余三根杆的配合调节下实现圆周转动和俯仰运动，故其余机械臂的其余结构连接，能够实现两个自由度的调节。再进一步的，由于第一转轴和第二转轴同轴设置，四连杆结构又为平行四边形结构，故相对杆的中间面需要在同一平面上，对上述技术方案进行优化，所述的第一主动杆的下端设有第一轴孔和第二轴孔，所述第一轴孔与第一转轴固定连接，所述第二轴孔与第二转轴转动连接。如此第二从动杆针对第一转轴与第二转轴的间隙，可实现与第一主动杆的同步运动。进一步的，第一主动杆和第二主动杆需要分别实现动力驱动，对上述方案进行优化，所述的驱动电机组包括第一电机和第二电机，第一电机和第二电机反向并排设置。第一电机对第一转轴驱动，第二电机对第二转轴驱动。进一步的，四连杆结构一般适用于低速情况下的传动，电机的转速较高，故需要适用传动结构减速，对上述技术方案进行优化，所述的传动结构包括第一齿轮传动副和第二齿轮传动副，所述的第一转轴通过第一齿轮传动副与第一电机连接传动，第二转轴通过第二齿轮传动副与第二电机连接传动。通过传动结构可降低传递至第一转轴和第二转轴的转速，但可增加第一转轴和第二转轴处的扭矩。再进一步，为了进一步减轻机械臂的自重，减轻电机的负担，并降低机械臂的成本，对上述技术方案进行优化，所述的第一电机和第二电机均为有刷直流电机。再进一步，由于第一电机和第二电机采用直流有刷电机，其工作转矩有限，为了满足大力矩输出，在不改变电机本身的情况下，需要对传动结构进行改进，故对上述技术方案进行优化，第一齿轮传动副和第二齿轮传动副均为两级直齿轮传动副，传动比大于等于三。采用直齿轮副不产生轴向力，传动稳定性好，使用寿命长；传动比大于等于三，则将电机的转矩至少放大三倍，通过齿轮副作用到第一转轴和第二转轴上的转矩能够满足第一驱动箱工作输出需求。再进一步，机械臂在执行动作时，不同的转轴处对应的转矩不同，为了对转轴处的转矩进行测量，并便于进一步的校正设置，对上述技术方案进行优化，所述的第一转轴、第二转轴上均设置有扭矩传感器。扭矩传感器一般采用压电式传感器，通过压触产生电信号，从而计算得出该处的转矩大小。对机械臂的重量进行合理控制，可减轻电机的负担，便于提高电机的有效功率和整体的机械效率，因此在不降低整体强度的前提下，在机械臂上做出适当的减重设置。对上述技术方案进行优化，所述的第一主动杆、第一从动杆、第二主动杆和/或第二从动杆上设置有减重结构。优选的，第一主动杆的厚度最大，其上设有减重槽和/或减重孔，便于降低第一电机的负担。与现有技术相比，本技术的有益效果为：1.本技术结构简单，制造容易，实用性强。2.本技术使用四连杆结构进行运动的传递，以一个工作臂实现两个自由度的传动，减轻了机械臂的自重，降低了电机的负担，提高了电机的有效功率。3.本技术通过实用有刷直流电机与传动机构配合，降低转速，增大扭矩，在解决低转速传动难得问题，还大大降低了成本。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅表示出了本技术的部分实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。图1是本技术一个视角的整体结构示意图。图2是本技术另一个视角的整体结构示意图。图3是四连杆结构的局部放大示意图。图4是四连杆结构的部分结构示意图。图5是第一主动杆的结构示意图。图6是第二主动杆的结构示意图。图7是第一从动杆的结构示意图。图8是第二从动杆的结构示意图。图中：1-第一主动杆；101-减重槽；102-减重孔；2-第一从动杆；201-第一铰接头；202-第二铰接头；3-第二主动杆；4-第二从动杆；5-驱动电机组；501-第一电机；502-第二电机；6-传动结构；601-第一齿轮传动副；602-第二齿轮传动副；7-第一转轴；8-第二转轴；9-扭矩传感器。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本技术做进一步阐释。实施例：如图1～图8所示，本实施例公开了一种协作机械臂四连杆结构,包括第一主动杆1、第二主动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种协作机械臂四连杆结构,包括第一主动杆(1)、第二主动杆(3)、第一从动杆(2)和第二从动杆(4)；其特征在于：还包括同轴设置的第一转轴(7)和第二转轴(8)，所述第一主动杆与第一转轴垂直连接并随轴转动，所述第二主动杆与第二转轴垂直连接并随轴转动，所述第一从动杆与第一主动杆铰接，所述第二从动杆一端与第二主动杆铰接，另一端与第一从动杆铰接；所述的四连杆结构还包括驱动电机组(5)和传动结构(6)。

【技术特征摘要】
1.一种协作机械臂四连杆结构,包括第一主动杆(1)、第二主动杆(3)、第一从动杆(2)和第二从动杆(4)；其特征在于：还包括同轴设置的第一转轴(7)和第二转轴(8)，所述第一主动杆与第一转轴垂直连接并随轴转动，所述第二主动杆与第二转轴垂直连接并随轴转动，所述第一从动杆与第一主动杆铰接，所述第二从动杆一端与第二主动杆铰接，另一端与第一从动杆铰接；所述的四连杆结构还包括驱动电机组(5)和传动结构(6)。2.根据权利要求1所述的一种协作机械臂四连杆结构,其特征在于：所述的第一主动杆、第二主动杆、第一从动杆和第二从动杆均为片状的条形杆，第一主动杆和第二从动杆的长度相同，第二主动杆与第一从动杆的长度相同。3.根据权利要求2所述的一种协作机械臂四连杆结构,其特征在于：所述的第一从动杆为板状件，板状件的下表面设有第一铰接头(201)和第二铰接头(202)，第一铰接头与第一主动杆铰接，第二铰接头与第二从动杆铰接，且第一铰接头与第二铰接头之间的距离等于第一主动杆的长度。4.根据权利要求1所述的一种协作机械臂四连杆结构,其特征在于：所述的第一主动杆的下端设有第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐悦，卢展宏，
申请(专利权)人：北京秘塔网络科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11