[发明专利]一种多自由度组合式机械臂

说明书

本发明公开一种多自由度组合式机械臂，包括气缸部件，立柱部件，上下滑动架部件，直角传动电机部件，连接板，第一臂节部件和第二臂节部件。所述气缸部件与所述立柱部件固定连接；所述上下滑动架部件的滑块与所述立柱部件的导轨配合；所述直角传动电机部件与所述上下滑动架部件固定连接；所述连接板的两端分别与所述直角传动电机部件和所述第一臂节部件连接；所述第二臂节部件与第一臂节部件的臂板连接。本发明的机械臂具有四个自由度，第一臂节部件和第二臂节部件既可以一同转动，也能相对转动；两臂节处于同一水平高度，使得立柱部件的滑轨的有效行程变大。本发明的机械臂结构紧凑，能够解决机械臂在狭小空间作业困难的问题。

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，特别涉及一种多自由度组合式机械臂。

背景技术

工业用机械臂通常用来代替人工进行搬运、码垛、焊接等操作。它可以代替人完成一些繁重的体力劳动，而且可以在恶劣和危险环境下工作，因此广泛应用于自动化生产中。

常见的机械臂主要有以下几种方式：第一种是采用X/Y/Z三轴运行机构，将机械臂安装在X/Y/Z三轴叠加运行平台上，机械臂可以实现沿着X,Y,Z三个方向的移动，从而带动机械臂达在三维空间内运动；这种机械臂结构笨重，占用空间很大，而且三轴叠加的结构使得Z轴的有效行程变小，自由度不足，机械臂不够灵活。第二种机械臂是在第一种机械臂的基础上，分别在X,Y,Z三个方向上增加一个旋转自由度；这种结构自由度较多，但是结构复杂、笨重且占用空间较大、三轴叠加的结构使得Z轴的有效行程变小,生产成本很高。第三种是采用多连杆的形式，通过控制机械臂关节处电机的转动来控制机械臂的伸缩；这种机械臂较为灵活，但是机械臂的底座往往安装在某一固定位置，不能实现沿某一方向的移动，限制了机械臂的作业空间。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种多自由度组合式机械臂，其导轨的有效行程大，结构简单紧凑、灵活、作业空间大、设计和制造成本低，能够满足多种场合的使用需求，特别适用于作业空间狭小的场合。

本发明所采用的技术方案是：一种多自由度组合式机械臂，包括：气缸部件，立柱部件，上下滑动架部件，直角传动电机部件，连接板，第一臂节部件和第二臂节部件。其技术要点是：所述立柱部件包括：

底座，所述底座上开有螺纹孔；立柱侧板，固定在所述底座上；气缸挡块，固定在所述立柱侧板的侧面；导轨，与所述立柱侧板固定连接；所述气缸部件包括缸杆和缸套，所述缸套与所述底座固定连接；所述上下滑动架部件，包括：滑块立板，所述滑块立板上开有螺纹孔；气缸缸杆连接块，与所述滑块立板固定连接；滑块，与所述滑块立板固定连接；所述直角传动电机部件包括直角传动系统和电机，所述直角传动系统固定在所述滑块立板上；所述第一臂节部件，包括：第一臂板；第一直角传动系统，所述第一直角传动系统固定在所述第一臂板上；第一电机，所述第一电机与所述第一直角传动系统固定连接；所述连接板的两端分别与所述直角传动系统和所述第一直角传动系统连接；所述第二臂节部件，包括第二臂板；第二直角传动系统，所述第二直角传动系统固定在所述第二臂板上；第二电机，所述第二电机与所述的第二直角传动系统固定连接。所述第一臂节部件与所述第二臂节部件的结构相同。所述气缸缸杆连接块与所述缸杆固定连接。所述立柱侧板的一个侧面开有槽，所述气缸挡块有两件；所述两气缸挡块分别固定在所述槽上。所述两气缸挡块在所述立柱侧板槽上的位置可以自由调节。所述第二直角传动系统的输出端与所述第一臂节的臂板连接。所述第二臂节部件与所述第一臂节部件处在同一水平高度。所述上下滑动架部件与所述直角传动电机部件、所述第一臂节部件和所述第二臂节部件一起在所述缸杆的驱动下沿着所述导轨在所述两气缸挡块之间滑动。在所述电机的驱动下，所述第一臂节部件和所述第二臂节部件一起绕着所述直角传动系统输出端的轴线转动。所述连接板与所述第一臂节间的距离应满足：所述第一电机转动时，所述第一臂节与所述连接板间不发生干涉；所述第一臂节与所述第二臂节间的距离应该满足：所述第一臂节与所述第二臂节相互转动时，不发生干涉。用户可以通过增加臂节数来增加所述机械臂的自由度，可以根据使用需要在末级臂节的臂板上安装执行机构（如抓取机构）。