[发明专利]采用直接驱动方式的机械手腕

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，具体涉及采用直接驱动方式的机械手腕。

背景技术

机械手是一种能模仿人手和臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机械手是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。机械手主要由执行机构、驱动机构和控制系统三大部分组成。手部是用来抓持工件(或工具)的部件，根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式，如夹持型、托持型和吸附型等。运动机构，使手部完成各种转动(摆动)、移动或复合运动来实现规定的动作，改变被抓持物件的位置和姿势。运动机构的升降、伸缩、旋转等独立运动方式，称为机械手的自由度。为了抓取空间中任意位置和方位的物体，需有6个自由度。自由度是机械手设计的关键参数。自由度越多，机械手的灵活性越大，通用性越广，其结构也越复杂。一般专用机械手有2～3个自由度，但是现有技术中机械手的运动角度由于手腕的限制，其活动范围较小。

发明内容

本发明的目的在于提供采用直接驱动方式的机械手腕，增大机械手的运动角度范围。

本发明通过下述技术方案实现：

采用直接驱动方式的机械手腕，包括依次连接的翻转电机、第一传动轴、俯仰电机、第二传动轴、传动架，所述传动架呈弓状，第二传动轴连接在传动架凸起端的中部；还包括偏转电机，所述偏转电机设置在传动架凹陷的内侧，并且偏转电机的偏转电机转轴上端、偏转电机转轴下端分别连接在传动架的上下两端；还包括法兰，所述传动架两侧均连接在法兰上；所述翻转电机的翻转轴包括翻转轴前端和翻转轴后端，所述翻转轴前端设置在翻转电机上，所述翻转轴后端穿过法兰并设置在法兰中部；所述偏转电机的一侧设置有一个太阳轴和一个行星轴，太阳轴处于偏转电机中部，行星轴设置在靠近偏转电机边缘的位置，所述传动架一端的内侧设置有一个太阳孔和一个行星槽，所述太阳轴放置在太阳孔中，行星轴放置在行星槽中。

翻转轴前端连接翻转电机端的另一端连接在机械手上，机械手是用于夹持物体的部件；翻转电机用于驱动翻转轴前端转动，翻转轴前端与翻转轴后端是同步转动的，其中翻转轴前端直接连接在翻转电机上，所以翻转轴前端属于主动部件，而翻转轴后端并没有直接接触翻转电机，因此翻转轴后端属于从动部件，在翻转电机动作之后，翻转轴前端、翻转轴后端以及它们之间的部件均围绕翻转轴前端与翻转轴后端所在轴线进行翻转运动。

偏转电机通过偏转电机转轴设置在弓状的传动架之间，偏转电机转轴所在直线与翻转轴所在直线垂直，偏转电机动作，则驱动传动架围绕偏转电机转轴进行偏转，偏转所扫过的平面与翻转轴转动的平面垂直；传动架在偏转电机的带动下开始偏转运动，翻转轴前端、传动架及其之间的部件也开始围绕偏转电机转轴作偏转运动。偏转电机动作时，太阳轴在太阳孔中可以转动，行星轴在行星槽中滑动，行星轴在行星槽中转动的角度为250°。

俯仰电机设置在第一传动轴和第二传动轴之间，第二传动轴与俯仰电机的位置是相对静止的，第一传动轴、翻转轴前端及其之间的部件相对于俯仰电机是运动的，而且第一传动轴、翻转轴前端及其之间的部件动作所扫过的平面是垂直于翻转轴前端运动的平面以及传动架所扫过的平面。

为表述清楚，将上述涉及的平面关系应用到三维坐标系进行表述，设翻转轴前端与翻转轴后端所在轴线为三维坐标系中的Y轴，则翻转轴前端转动的平面则是XZ平面，翻转轴能在XZ平面中转动300°；偏转电机转轴的轴线则为Z轴，传动架所扫过的平面则为XY平面，传动架在XY平面所扫过的角度为250°，俯仰电机带动第一传动轴、翻转轴前端及其之间的部件所动作的平面为YZ平面，俯仰电机在X轴上，俯仰电机在YZ平面能驱动的角度为250°。

进一步地，第一传动轴与第二传动轴之间设置有环状转动部件，所述环状转动部件包括实心弧形条和空心弧形套筒，所述实心弧形条两端插入空心弧形套筒两端，所述俯仰电机设置在空心弧形套筒内侧同时与实心弧形条两端连接。

俯仰电机动作，施加驱动力在实心弧形条两端，实心弧形条在空心弧形套筒两端之间滑动，则能促使第一传动轴转动。

进一步地，第一传动轴与翻转电机通过第一固定装置连接，所述第一固定装置采用螺钉螺母。