[发明专利]适用于狭小空间的轻质模块化机械臂

说明书

所属技术领域

本发明属于机械臂技术领域，具体涉及一种适用于狭小空间的轻质模块化机械臂。

背景技术

近年来，机器人技术取得了长足的进展，机械臂在机器人领域中得到最广泛实际的应用，已应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等各种生产领域中，它的应用加快了生产的自动化和现代化，大幅度的提高了生产效率。

然而现有机械臂多数功能单一，例如轻工业流水线上的机械臂仅能重复同一动作，焊接机器人只能执行焊接功能，浇注机器人只能执行浇注功能，无法满足一机多用的效果且对工作空间有一定的要求。现阶段的机械臂通常具有多个转动的关节，每个关节的转动均是通过步进电机或伺服电机实现，由于步进电机或伺服电机的体积通常较大，这就需要机械臂每个关节部分具有较大的体积，以便于安装步进电机或伺服电机，而且机械臂自由度越多，其结构也越复杂，因而常规的工业机械臂存在以下缺点：结构臃肿、占用空间大、功能单一。由于这些缺点，使得普通工业机器人不能或者不适于对机器人体积和功能有严格控制的场合比如教学实验、娱乐及家庭服务等特殊行业。造成上述缺陷的基本原因是：其机械臂没有采用模块化设计思想、机械臂的机械机构没有进行优化设计、驱动和位置检测单元是相互独立的，机械臂机械结构相似，不同功能的实现严重依赖软件，使得传统工业机器人关节存在体积大、质量大以及结构单一等问题，为了解决上述问题，本发明提出了一种适用于狭小空间的轻质模块化机械臂，它采用模块化的设计思想，具有将机械臂的伸长运动和旋转运动集成在一个关节中的集成关节以及旋转关节、俯仰关节，可以根据任务的需要灵活选择关节模块，进行连接，增加了机械臂通用性与灵活性，降低了对机械臂工作空间的要求。

发明内容

本发明提出的适用于狭小空间的轻质模块化机械臂采用模块化设计思想，将各个关节进行分离，设计成具有不同功能的模块，可以选择不同模块任意组装，得到可实现不同功能的机械臂，具有适应性强、易于实现和维护、体积小、质量小与运动灵活等特点。

本发明的技术方案：

适用于狭小空间的轻质模块化机械臂包括底座、集成关节模块、旋转模块与俯仰模块，底座为一旋转关节，可带动安装在其上的模块做旋转运动；集成关节模块将旋转和伸缩两个自由度巧妙结合在一起，利用构成伸缩自由度的导轨作为旋转自由度的传动装置，提高了模块的集成程度与灵活性；旋转模块的结构与底座关节相似，可带动安装在其上的结构转动；俯仰模块采用同步带进行传动，减小了模块质量。

所述底座包括底座连接板、第一驱动控制器、第一驱动控制连接线、底座电路外接端、底座直驱电机连接线、底座直驱电机、底座箱体、底座轴承与底座法兰，底座直驱电机安装在底座箱体上，底座箱体的上端安装有底座轴承，底座轴承内圈固定有底座法兰，底座直驱电机的电机轴与底座法兰连接，在底座轴承的支撑下，底座法兰可随底座直驱电机的电机轴转动，底座直驱电机连接线连接到安装在底座连接板上的第一驱动控制器上，第一驱动控制器的信号由第一驱动控制连接线连接到底座电路外接端，用以和其他模块通信，底座连接板安装到底座箱体上，其可与外界装置连接用以固定机械臂。