[发明专利]一种四自由度机器人操作臂

权利要求书

1.一种四自由度机器人操作臂，其特征在于包括：

底座(1)，其包括：基座(4)、水平电机组件(5)、垂直电机组件(6)，其中基座(4)为水平电机组件(5)和垂直电机组件(6)提供支撑；

机械臂平面运动组件(2)；

螺旋运动组件(3)，其包括操作臂末端执行器(56)，

其中，

底座(1)为机械臂平面运动组件(2)和螺旋运动组件(3)提供支撑，

机械臂平面运动组件(2)具有上下和前后两个平移自由度，为J1和J2轴控制，

水平电机组件(5)通过机械臂平面运动组件(2)实现操作臂末端执行器(56)的前后运动，为J1轴，

垂直电机组件(6)通过机械臂平面运动组件(2)实现操作臂末端执行器(56)的上下运动，为J2轴，

J1轴和J2轴采用并联的结构方式，

螺旋运动组件(3)实现操作臂末端执行器(56)的左右和翻转运动，具有一个平移自由度和一个旋转自由度，为J3轴和J4轴，

J3轴和J4轴采用并联结构形式,

机械臂平面运动组件(2)和螺旋运动组件(3)通过串联结构方式相连，

所述四自由度机器人操作臂为混联结构形式。

2.根据权利要求1所述的四自由度机器人操作臂，其特征在于：

螺旋运动组件(3)进一步包括：螺旋运动组件近端(54)、滚珠花键轴(76)、螺旋运动组件远端(55)，

基座(4)包括：水平电机安装垫板(7)、水平导轨(8)、水平丝杠轴承座安装处(9)、水平挡块支架(10)、垂直电机安装垫板(11)、垂直丝杠轴承座安装处(12)、垂直导轨(13)、垂直挡块支架(14)，

水平电机组件(5)包括：水平电机(15)、水平小带轮(16)、水平同步齿形带(17)、水平大带轮(18)、水平丝杠轴承座(19)、水平丝杠(20)水平丝杠滑块(21)、水平关节滑块(22)、前大臂托板(23)、前大臂轴支承座(24)、前大臂轴(25)、前大臂调整套筒(26)，

垂直电机组件(6)包括：垂直电机(27)、垂直小带轮(28)、垂直同步齿形带(29)、垂直大带轮(30)、垂直丝杠轴承座(31)、垂直丝杠滑块(32)、后大臂托板(33)、垂直丝杠(34)、垂直关节滑块(35)、后大臂配置块(36)、后大臂轴(37)，

机械臂平面运动组件(2)包括：腕部托架(38)、腕部法兰(39)、小臂平行杆(40)、小臂(41)、三角关节(42)、大臂平行杆(43)、后大臂主块(44)、前大臂主块(45)、大臂平行杆末端轴承(46)、后大臂孔(47)、前大臂孔(48)、大臂连杆件(49)、后大臂上接头(50)、前大臂上接头(51)、前大臂下接头(52)、后大臂下接头(53)、平行杆拉架(77)、小臂前轴(78)、小臂后轴(79)，

其中

水平电机安装垫板(7)和垂直电机安装垫板(11)分别是水平电机(15)和垂直电机(27)的安装位置，

水平丝杠轴承座安装处(9)和垂直丝杠轴承座安装处(12)分别用来安装水平丝杠(20)和垂直丝杠(34)，

水平挡块支架(10)用来限制水平电机组件(5)的位移，垂直挡块支架(14)用来限制垂直电机组件(6)的位移，

其中，

水平丝杠轴承座(19)安装在基座(4)的水平丝杠轴承座安装处(9)，水平电机(15)安装在基座(4)的水平电机安装垫板(7)上，通过这两处的安装以及水平关节滑块(22)与水平导轨(8)的配合实现了将水平电机组件(5)安装在基座(4)上，

水平丝杠滑块(21)一端与水平丝杠(20)相连，另一端与前大臂托板(23)相连，

前大臂托板(23)与水平关节滑块(22)相连，

前大臂轴支承座(24)安装在前大臂托板(23)上，前大臂轴(25)安装在前大臂轴支承座(24)上，前大臂调整套筒(26)与前大臂轴(25)相连，前大臂孔(48)与前大臂轴(25)的配合实现了前大臂与水平电机组件(5)的连接，

水平电机(15)为水平电机组件(5)提供动力，通过水平小带轮(16)、水平同步齿形带(17)和水平大带轮(18)组成的带传动系统为水平丝杠(20)传递动力，水平丝杠轴承座(19)为水平丝杠(20)提供了支撑，

水平丝杠滑块(21)和水平关节滑块(22)为前大臂托板(23)、前大臂轴支承座(24)、前大臂轴(25)、前大臂调整套筒(26)提供支撑，

当水平丝杠(20)移动时，水平丝杠滑块(21)带着前大臂托板(23)、前大臂轴支承座(24)、前大臂轴(25)、前大臂调整套筒(26)移动，从而使得前大臂移动，

其中，

垂直丝杠轴承座(31)安装在基座(4)的垂直丝杠轴承座安装处(12)，垂直电机(27)通过螺栓等安装在基座(4)的垂直电机安装垫板(11)，通过这两处的安装以及垂直关节滑块(35)与垂直导轨(13)的配合实现了将垂直电机组件(6)安装在基座(4)上，

垂直丝杠滑块(32)的一端与垂直丝杠(34)相连，垂直丝杠滑块(32)的另一端与后大臂托板(33)相连，

后大臂托板(33)与垂直关节滑块(35)相连，

后大臂配置块(36)安装在后大臂托板(33)上，后大臂轴(37)安装在后大臂轴配置快(36)上，后大臂孔(47)与后大臂轴(37)的配合实现了后大臂与垂直电机组件(6)的连接，

垂直电机(27)为垂直电机组件(6)提供动力，通过包括垂直小带轮(28)、垂直同步齿形带(29)和垂直大带轮(30)的带传动系统为垂直丝杠(34)传递动力，

垂直丝杠轴承座(31)为垂直丝杠(34)提供了支撑，

垂直丝杠滑块(32)和垂直关节滑块(35)为后大臂托板(33)、后大臂配置块(35)、后大臂轴(37)提供支撑，

当垂直丝杠(27)移动时，垂直丝杠滑块(32)便可带着后大臂托板(33)、后大臂配置块(35)、后大臂轴(37)移动，从而使得后大臂移动

其中，

后大臂包括后大臂主块(44)、后大臂上接头(50)和后大臂下接头(53)，

前大臂包括前大臂主块(45)、前大臂上接头(51)和前大臂下接头(52)，

后大臂和前大臂通过大臂连杆件(49)实现相连，

后大臂通过后大臂孔(47)与后大臂轴(37)的配合实现与垂直电机组件(6)的连接，

前大臂通过前大臂孔(48)与前大臂轴(25)的配合实现与水平电机组件(5)的连接，

后大臂通过后大臂上接头(50)与小臂后轴(79)的配合实现与小臂(41)的连接，

前大臂通过前大臂上接头(51)与小臂前轴(78)的配合实现与小臂(41)的连接，

平行杆组件包括小臂平行杆(40)、三角关节(42)和大臂平行杆(43)，

平行杆组件在小臂平行杆(40)处通过平行杆拉架(77)与腕部托架(38)相连，平行杆组件在大臂平行杆(43)处通过前大臂调整套筒(26)与底座(1)相连，

腕部托架(38)的上端和小臂(41)相连，腕部托架(38)下端通过腕部法兰(39)和腕部托架连接法兰(57)的配合实现与螺旋运动组件近端(54)的连接，

水平电机组件(5)和垂直电机组件(6)通过分别控制前大臂和后大臂的运动从而控制腕部托架(38)的运动轨迹，进而控制操作臂末端执行器(56)的运动轨迹，

其中，

腕部托架(38)通过腕部法兰(39)和螺旋运动组件近端(54)相连。