一种模块化轻量化机械臂运动平台制造技术

本发明专利技术公开了一种模块化轻量化机械臂运动平台，该运动平台由X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块构成，X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块三个运动模块结构相同，X方向运动模块与Y方向运动模块共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块与X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面垂直且Y方向运动模块的一端安装在Z方向运动模块上，X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面可沿Z方向运动模块上、下移动；该运动平台通过结构上的设计、传感器反馈以及对电机的控制来实现单人组装、控制机械臂，能够极大的减少人员的劳动量，增加劳动效率，并且减少了操作的难度，增加系统准确性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化轻量化机械臂运动平台
本专利技术涉及机械臂控制
，具体是一种模块化轻量化机械臂运动平台。
技术介绍
机械臂是一种用来代替人们劳动的重要工具，它能够代替人们在危险的环境下进行工作，并不受危险环境的危害，同时它能够提高加工精度，减少因人员因疲劳造成的损失。现阶段大部工作都需要人员手动进行，人员会产生疲劳，危险环境也无处不在，因此机械臂正在成为不可或缺的重要工具。现阶段，机械臂的模块化程度不高，需要对机械臂的每一个部件进行单独制造，这样加大了制造难度的同时，降低了可靠性，增大了成本。不仅如此，机械臂设计的很复杂，造成机械臂重量很大，在一些特殊情况无法使用。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术拟解决的技术问题是，提供一种模块化轻量化机械臂运动平台。该运动平台通过结构上的设计、传感器反馈以及对电机的控制来实现单人组装、控制机械臂，能够极大的减少人员的劳动量，增加劳动效率，并且减少了操作的难度，增加系统准确性和可靠性。本专利技术解决所述技术问题的技术方案是，提供一种模块化轻量化机械臂运动平台，其特征在于，该运动平台由X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块构成，X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块三个运动模块结构相同，X方向运动模块与Y方向运动模块共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块与X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面垂直且Y方向运动模块的一端安装在Z方向运动模块上，X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面可沿Z方向运动模块上、下移动；所述Y方向运动模块是由带垫片螺母、带键槽直齿轮、带齿轮伺服电机、螺杆架、菱形轴承座、小型红外测距仪、滑块、滑块螺杆套、螺杆组成；螺杆架为两端带垂直向上侧边的、近似“U”型的板状，两个垂直侧边上设置有螺杆架安装孔且其中部竖直向下开有位置相对的一号豁口和二号豁口，中间部分为中部开有槽道的板材，滑块的底面为中部凸起、两侧内凹的结构，中间凸起的部分与螺杆架中间部位上的槽道尺寸相匹配；滑块的中间设置有通孔，侧面上设置有螺纹孔，螺杆通过滑块螺杆套安装在通孔内，其它运动模块或机械臂通过螺钉固定在螺纹孔所在的侧面上；所述螺杆为阶梯杆，从左到右依次为一号杆段、二号杆段、三号杆段、四号杆段，其中，一号杆段的直径最小，二号杆段的直径较一号杆段的直径大，三号杆段的直径较二号杆段的直径大，二号杆段的直径与四号杆段的直径相同；三号杆段的表面设置有螺纹，该螺纹与滑块螺杆套的内螺纹相匹配；一号杆段的末端外周设置有螺纹，用来安装带垫片螺母，一号杆段无螺纹部分开有键槽，用于放置双头圆键，带键槽直齿轮通过双头圆键和带垫片螺母固定在一号杆段的带键槽部分上；安装在滑块内部的滑块螺杆套套装在螺杆的三号杆段上，四号杆段通过一个菱形轴承座固定在螺杆架一侧的螺杆架安装孔的内侧上；二号杆段依次穿过一个菱形轴承座、二号豁口，该菱形轴承座通过螺钉固定在该侧的螺杆架安装孔内侧上，二号杆段的末端衔接的一号杆段上安装有带键槽直齿轮，带键槽直齿轮与带齿轮伺服电机的输出端的齿轮啮合，带齿轮伺服电机通过螺钉固定在该侧的螺杆架安装孔的外侧；小型红外测距仪通过螺栓固定在螺杆架的中间槽道靠近带齿轮伺服电机一侧的末端，其测量头正对滑块；X方向运动模块的螺杆架的一号豁口端通过螺钉固定在Y方向运动模块的滑块的侧面上，Y方向运动模块的螺杆架的一号豁口端通过螺钉固定在Z方向运动模块的滑块的侧面上；X方向运动模块与Y方向运动模块共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块与X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面垂直，Z方向运动模块的螺杆架的一号豁口端固定在操作台上。与现有产品相比，本专利技术有益效果在于：(1)该运动平台采用了板状的结构，减轻了结构重量，使整个模块能能够便于携带。(2)该运动平台在结构上是通过三个一维的机械臂运动模块组合而成的，从而实现了结构的模块化，一维的运动模块主要是利用了螺旋副的自锁以及单自由度平移功能，从而实现了各个测试子系统在空间坐标中的位移。(3)一维运动模块采用了小型红外测距仪作为反馈装置，将小型红外测距仪检测到的距离参数与具体工作位置参数比较，控制伺服电机正反转，控制滑块上下移动至工作位置。附图说明图1是本专利技术一种实施例的整体结构示意图；图2是本专利技术一种实施例Y方向运动模块结构示意图；图3是本专利技术一种实施例Y方向运动模块螺杆架结构示意图；图4是本专利技术一种实施例Y方向运动模块滑块结构示意图；图5是本专利技术一种实施例Y方向运动模块滑块螺杆套结构示意图；图6是本专利技术一种实施例Y方向运动模块螺杆结构示意图；图7是菱形轴承座结构示意图；(图中：1—X方向运动模块；2—Y方向运动模块；3—Z方向运动模块；2.1—带垫片螺母；2.2—带键槽直齿轮；2.3—带齿轮伺服电机；2.4—螺杆架；2.5—菱形轴承座；2.6—小型红外测距仪；2.7—螺纹孔；2.8—滑块；2.9—滑块螺杆套；2.10—螺杆；2.11—螺杆架安装孔)。具体实施方式下面给出本专利技术的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本专利技术，不限制本申请权利要求的保护范围。本专利技术提供一种模块化轻量化机械臂运动平台(简称运动平台)，其特征在于，该运动平台由X方向运动模块1、Y方向运动模块2、Z方向运动模块3构成，X方向运动模块1、Y方向运动模块2、Z方向运动模块3三个运动模块结构相同，X方向运动模块1与Y方向运动模块2共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块3与X方向运动模块1与Y方向运动模块2所构成的面垂直且Y方向运动模块2的一端安装在Z方向运动模块3上，X方向运动模块1与Y方向运动模块2所构成的面可沿Z方向运动模块3上、下移动。下面以Y方向运动模块2的结构来详细描述其构造。所述Y方向运动模块2(参见图2)是由带垫片螺母2.1、带键槽直齿轮(标准件)2.2、带齿轮伺服电机(标准件)2.3、螺杆架2.4、菱形轴承座(标准件)2.5、小型红外测距仪(标准件)2.6、滑块2.8、滑块螺杆套2.9、螺杆2.10组成。螺杆架2.4为两端带垂直向上侧边的、近似“U”型的板状，两个垂直侧边上设置有螺杆架安装孔2.11且其中部竖直向下开有位置相对的一号豁口3.1和二号豁口3.3，中间部分为中部开有槽道3.2的板材，滑块2.8的底面为中部凸起、两侧内凹4.2的结构，中间凸起的部分4.2与螺杆架2.4中间部位上的槽道3.2尺寸相匹配；滑块2.8的中间设置有通孔4.1，侧面上设置有螺纹孔2.7，螺杆2.10通过滑块螺杆套2.9安装在通孔4.1内，其它运动模块或机械臂通过螺钉固定在螺纹孔2.7所在的侧面上；所述螺杆2.10为阶梯杆，从左到右依次为一号杆段6.1、二号杆段6.2、三号杆段6.3、四号杆段6.4，其中，一号杆段6.1的直径最小，二号杆段6.2的直径较一号杆段6.1的直径大，三号杆段6.3的直径较二号杆段6.2的直径大，二号杆段6.2的直径与四号杆段6.4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模块化轻量化机械臂运动平台，其特征在于，该运动平台由X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块构成，X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块三个运动模块结构相同，X方向运动模块与Y方向运动模块共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块与X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面垂直且Y方向运动模块的一端安装在Z方向运动模块上，X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面可沿Z方向运动模块上、下移动；/n所述Y方向运动模块是由带垫片螺母、带键槽直齿轮、带齿轮伺服电机、螺杆架、菱形轴承座、小型红外测距仪、滑块、滑块螺杆套、螺杆组成；/n螺杆架为两端带垂直向上侧边的、近似“U”型的板状，两个垂直侧边上设置有螺杆架安装孔且其中部竖直向下开有位置相对的一号豁口和二号豁口，中间部分为中部开有槽道的板材，滑块的底面为中部凸起、两侧内凹的结构，中间凸起的部分与螺杆架中间部位上的槽道尺寸相匹配；/n滑块的中间设置有通孔，侧面上设置有螺纹孔，螺杆通过滑块螺杆套安装在通孔内，其它运动模块或机械臂通过螺钉固定在螺纹孔所在的侧面上；/n滑块的中间设置有通孔，侧面上设置有螺纹孔，螺杆通过滑块螺杆套安装在通孔内，其它运动模块或机械臂通过螺钉固定在螺纹孔所在的侧面上；/n所述螺杆为阶梯杆，从左到右依次为一号杆段、二号杆段、三号杆段、四号杆段，其中，一号杆段的直径最小，二号杆段的直径较一号杆段的直径大，三号杆段的直径较二号杆段的直径大，二号杆段的直径与四号杆段的直径相同；三号杆段的表面设置有螺纹，该螺纹与滑块螺杆套的内螺纹相匹配；一号杆段的末端外周设置有螺纹，用来安装带垫片螺母，一号杆段无螺纹部分开有键槽，用于放置双头圆键，带键槽带键槽直齿轮通过双头圆键和带垫片螺母固定在一号杆段的带键槽部分上；/n安装在滑块内部的滑块螺杆套套装在螺杆的三号杆段上，四号杆段通过一个菱形轴承座固定在螺杆架一侧的螺杆架安装孔的内侧上；二号杆段依次穿过一个菱形轴承座、二号豁口，该菱形轴承座通过螺钉固定在该侧的螺杆架安装孔内侧上，二号杆段的末端衔接的一号杆段上安装有带键槽带键槽直齿轮，带键槽带键槽直齿轮与带齿轮伺服电机的输出端的齿轮啮合，带齿轮伺服电机通过螺钉固定在该侧的螺杆架安装孔的外侧；小型红外测距仪通过螺栓固定在螺杆架的中间槽道靠近带齿轮伺服电机一侧的末端，其测量头正对滑块；/nX方向运动模块的螺杆架的一号豁口端通过螺钉固定在Y方向运动模块的滑块的侧面上，Y方向运动模块的螺杆架的一号豁口端通过螺钉固定在Z方向运动模块的滑块的侧面上；X方向运动模块与Y方向运动模块共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块与X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面垂直，Z方向运动模块的螺杆架的一号豁口端固定在操作台上。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模块化轻量化机械臂运动平台，其特征在于，该运动平台由X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块构成，X方向运动模块、Y方向运动模块、Z方向运动模块三个运动模块结构相同，X方向运动模块与Y方向运动模块共面且呈90°夹角装配在一起，Z方向运动模块与X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面垂直且Y方向运动模块的一端安装在Z方向运动模块上，X方向运动模块与Y方向运动模块所构成的面可沿Z方向运动模块上、下移动；
所述Y方向运动模块是由带垫片螺母、带键槽直齿轮、带齿轮伺服电机、螺杆架、菱形轴承座、小型红外测距仪、滑块、滑块螺杆套、螺杆组成；
螺杆架为两端带垂直向上侧边的、近似“U”型的板状，两个垂直侧边上设置有螺杆架安装孔且其中部竖直向下开有位置相对的一号豁口和二号豁口，中间部分为中部开有槽道的板材，滑块的底面为中部凸起、两侧内凹的结构，中间凸起的部分与螺杆架中间部位上的槽道尺寸相匹配；
滑块的中间设置有通孔，侧面上设置有螺纹孔，螺杆通过滑块螺杆套安装在通孔内，其它运动模块或机械臂通过螺钉固定在螺纹孔所在的侧面上；
滑块的中间设置有通孔，侧面上设置有螺纹孔，螺杆通过滑块螺杆套安装在通孔内，其它运动模块或机械臂通过螺钉固定在螺纹孔所在的侧面上；
所述螺杆为阶梯杆，从左到右依次为一号杆段、二号杆段、三号杆段、四号杆段，其中，一号杆段的直径最小，二号杆段的直径较一号杆段的直径大，三号杆段的直径较二号杆段的直径大，二号杆段的直径与四号杆段的直径相同；三号杆段的表面设置有螺纹，该螺纹与滑块螺杆套的内螺纹相匹配；一号杆段的末端外周设置有螺纹，用来安装带垫片螺母，一号杆段无螺纹部分开有键槽，用于放置双头圆键，带键槽带键槽直齿轮通过双头圆键和带垫片螺母固定在一号杆段的带键槽部分上；
安装在滑块内部的滑块螺杆套套装在螺杆的三号杆段上，四...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄冬，江帆，张浩，孟召宗，师占群，
申请(专利权)人：河北工业大学，
类型：发明
国别省市：天津;12