[发明专利]一种共用动力的多关节机械手装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械手装置，特别涉及一种共用动力的多关节机械手装置。

背景技术

目前，不仅在工业生产领域，而且在服务、救援等其他领域，高度自动化的机械手正得到越来越普及的应用。通常机械手都通过专门的电机给单个关节提供动力，通过控制各个电机来实现对应关节的运动。这种方法比较成熟，在没有特殊要求的作业环境得到广泛应用。缺点是对于需要精确控制的机械手来说，各个关节的伺服电机和驱动器都十分昂贵，如果数量多，就会造成很高成本。另一方面，在煤矿、油井和有可燃气体泄漏的灾难环境，对作业机器人有防爆要求。目前有一种解决办法是对多关节机械手各个关节的的电机、导线和控制设备加装防爆外壳。但厚重的防爆外壳将严重影响了机械手的灵活性。本发明就是针对这些问题而提出的一种新型共用动力的多关节机械手装置，无论有几个关节，都只需要两部电机，因此成本很低；关节部分无通电器件，因此可用于有防爆要求的环境，并且活动自如。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供了一种只需使用两个电机的共用动力的多关节机械手装置。

所述共用动力的多关节机械手装置包括两个电机和对两个电机的控制设备，多个横向关节、一个纵向关节和剪刀。两个电机其中一个为控制电机，另一个为动力电机。每个横向关节可提供上下摆动一个自由度，可根据整体所需自由体确定横向关节数量。纵向关节可为剪刀的转动和剪切提供动力。所有横向关节、纵向关节和剪刀都为纯机械结构，不含任何通电部分。电机可固定在远离关节的地方，通过同步带向关节传递动力。若应用在需要防爆保护的场所，只需对电机单独加装防爆壳即可。机械手的各关节无需加装防爆壳，因此可保持其灵活性。

每个自由度都通过一个凸轮机构来控制其运动。对应各个自由度的凸轮工作面有一定的相位差。通过同步带使各凸轮同步转动。当某个凸轮的工作面接触推杆时，该凸轮就会被推杆推动，对应关节就被激活，该关节产生运动，而其他关节则保持不动。使凸轮转过不同角度，可使不同的关节产生运动。

所述多关节机械手装置的单个横向关节包括动力同步带轮、控制用主动同步带轮、控制用从动同步带轮、控制离合器、动力离合器、控制过轮、动力过轮、控制轴、关节轴、锥齿轮、蜗轮蜗杆以及一些固定件。动力同步带轮、控制用从动和主动同步带轮都绕控制轴转动，动力过轮、控制过轮绕关节轴转动。

所述动力同步带轮，有两排轮齿，一排用于通过同步带与前一关节的动力过轮(或动力电机上的同步带轮)连接，另一排用于与动力过轮连接。它通过两排轴承安装于控制轴上，可绕控制轴转动，但不可沿控制轴轴向滑动。

所述控制用主动同步带轮，有一排轮齿，用于通过同步带与前一关节的控制过轮(或控制用电机上的同步带轮)连接。

所述控制用从动同步带轮，有一排轮齿，用于通过同步带轮与控制过轮连接。

所述动力同步带轮、控制用主动同步带轮和控制用从动同步带轮从右至左排列于控制轴上，它们可绕控制轴转动，但不可沿控制轴轴向移动。

所述动力离合器从左至右包括一对动力离合凸轮推杆、一个推力轴承、一个移动滑块、一个压缩弹簧和一对动力离合齿零件组成。

所述动力离合凸轮固定于控制用主动同步带轮，可随该轮一起转动。当转过特定角度，动力离合凸轮工作面就会接触动力离合推杆。

所述动力离合推杆与移动滑块之间用推力轴承连接，移动滑块与控制轴之间有移动平键，它可沿控制轴轴向滑动，但在圆周方向无法相对运动。滑块左侧固定有一个动力离合齿零件。另一个动力离合齿零件固定在动力同步带轮右侧，可与动力同步带轮一起转动。

所述压缩弹簧位于动力同步带轮和滑块之间。

在所述动力离合凸轮的工作面没有接触推杆时，由于弹簧的弹力作用，两个齿零件之间是分离的。当控制用主动同步带轮转动到一定角度，凸轮工作面开始推动推杆，使推杆、推力轴承、滑块整体向右移动，直至两个齿零件相互啮合。此时，动力同步带轮可带动移动滑块转动，从而带动控制轴转动。

所述锥齿轮包括一个主动锥齿轮和一个从动锥齿轮。主动锥齿轮固定于控制轴上，位于动力同步带轮的右侧，从动锥齿轮与所述蜗杆固定于同一根轴上。主动、从动锥齿轮相互啮合。

所述蜗轮固定在关节轴上。与所述蜗杆啮合。