[实用新型]一种小型全自动平面3自由度机械手臂

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种小型全自动平面3自由度机械手臂，属机器人技术领域。

背景技术

为了在一些特殊区域(例如高空输电线上)的特定平面范围内围绕目标物体进行观察、清洁、涂刷等操作，人工成本很高，如果操作区域是一些危险或是对人体有危害的地带，普通的机械装置又很难胜任，而且运动和定位精度不高。因此，一种自动化的能精确控制和定位的机械手臂成为发展趋势，在这种机械手臂的末端安装执行装置(例如机械手、摄像头、喷头等)，就可以完成不同的任务。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种定位精度高和自动化程度高，且能有效降低人工成本的小型全自动平面3自由度机械手。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：

一种小型全自动平面3自由度机械手臂，其特征在于，包括：

底座；

操作手臂；

与操作手臂连接、用于驱动操作手臂摆动的末端驱动单元；

与所述的末端驱动单元连接的滑动杆；

设置在底座的上部，与所述的滑动杆连接，并用于驱动滑动杆平移和摆动的直线运动机构。

进一步，所述的直线运动机构包括第一导向单元、第一滑块、第二导向单元和第二滑块，所述的第一导向单元和第二导向单元垂直设置在底座上，而所述的第一滑块设置在第一导向单元上，所述的第二滑块设置在第二导向单元上，所述的滑动杆的一端穿过第二滑块后设置在第一滑块上。

其中，所述的第一导向单元包括第一固定座、第二固定座、同步带张紧座、第一齿形压板、第二齿形压板、同步带和两根导向轴，所述的两根导向轴平行设置，第一固定座和第二固定座分别固定在导向轴的两端，而所述的同步带张紧座套接在两根导向轴上，并与所述的第二固定座配合连接，所述的第一齿形压板和第二齿形压板分别与所述的第一固定座和同步带张紧座配合连接，而所述的同步带的两端分别固定在第一齿形压板和第二齿形压板上。

所述的同步带张紧座可以在两根导向轴上滑动，不和第二固定座有任何接触，在用于张紧同步带时，可通过螺钉将同步带张紧座固定在第二固定座上。

此外，在所述的第一导向单元的第一固定座和第二固定座上还安装有霍尔开关，而所述的第一滑块上则设置有与霍尔开关组合形成限位开关的磁铁，以对第一滑块进行限位，用以限制第一滑块在第一导向单元上的滑动位置。

而所述的第二导向单元和第一导向单元的结构完全相同，即包括所有的第一导向单元的部件，且各部件之间的连接及位置关系也完全相同，只是第二导向单元和第一导向单元的设置方式是形成T字形的垂直设置。

进一步，所述的第一滑块包括第一伺服电机、与第一伺服电机连接的第一带轮轴、设置在第一带轮轴上的第一同步带轮、两端套设在所述的导向轴上用于设置第一伺服电机的第一支座、设置在第一支座上部的第一保持架、两端通过轴承分别与所述的第一支座和第一保持架转动连接的第一转动块，所述的第一转动块的旋转轴垂直第一支座的上表面，且所述的滑动杆的一端固定在第一转动块上，而所述的第一同步带轮与所述的同步带啮合。

为了计算第一滑块在第一导向单元上的移动的距离，所述的第一带轮轴的端部还设置有第一编码器，所述的第一编码器能够计算出第一同步带轮的旋转角度，进而计算出第一滑块在第一导向单元上的移动的距离。

在第一滑块中，所述的第一保持架的上部还设置有第三编码器，所述的第三编码器与第一转动块的旋转轴连接，第三编码器主要是用于计算第一转动块的转动角度，进而计算出滑动杆的摆动角度。

而为了增大同步带在第一同步带轮上的包角，所述的第一支座上还设置有两个第一压带轮，所述的两个第一压带轮并列设置在第一同步带轮的上部，且与所述的同步带的背面接触。

此外，所述的第二滑块包括第二伺服电机、与第二伺服电机连接的第二带轮轴、设置在第二带轮轴上的第二同步带轮、两端套设在所述的第二导向单元的导向轴上用于设置第二伺服电机的第二支座、设置在第二支座上部的第二保持架、两端通过轴承分别与所述的第二支座和第二保持架转动连接的第二转动块，所述的第二转动块的旋转轴垂直第二支座的上表面，且所述的滑动杆穿过所述的第二转动块，与所述的第二转动块形成滑动副。

同样，所述的第二带轮轴的端部还设置有第二编码器，所述的第二编码器能够计算出第二同步带轮的旋转角度，进而计算出第二滑块在第二导向单元上的移动的距离。