一種三軸混合驅(qū)動(dòng)式機(jī)械臂的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種三軸混合驅(qū)動(dòng)式機(jī)械臂，應(yīng)用于碼垛、搬運(yùn)等場(chǎng)合。 技術(shù)背景
[0002] 隨著物流等行業(yè)的快速發(fā)展，簡(jiǎn)單重復(fù)性工作的勞動(dòng)成本逐漸升高，用于替代人 工搬運(yùn)的機(jī)構(gòu)被不斷設(shè)計(jì)并應(yīng)用于工作場(chǎng)所，如碼垛機(jī)器人等。碼垛機(jī)器人的設(shè)計(jì)方案較 多，但多采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)式并通過(guò)多種機(jī)械結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)碼垛任務(wù)，機(jī)構(gòu)復(fù)雜、動(dòng)作笨拙、傳動(dòng)效 率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，提供一種機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作靈巧、傳動(dòng)效率高的 三軸混合驅(qū)動(dòng)式機(jī)械臂。
[0004] 三軸混合驅(qū)動(dòng)式機(jī)械臂，包括底座1、支座2、后臂3、前臂4、手掌5,其特征在于： 所述的支座2繞垂直向上的第一軸鉸接在所述的底座1上，所述的后臂3的下端繞水平的 第二軸8鉸接在所述的支座2上，所述的前臂4的上端繞第三軸9鉸接在后臂3上，所述的 前臂4的下端繞第四軸10與手掌5鉸接，所述的第二軸8、第三軸9、第四軸10相互平行；
[0005] 所述的手掌5連接第一連桿機(jī)構(gòu)，所述的第一連桿機(jī)構(gòu)6包括中部鉸接在第三軸 9上的第一中間連桿60、在前臂4內(nèi)延伸的前臂連桿61、在后臂3內(nèi)延伸的后臂連桿62 ;所 述的后臂連桿62的上端鉸接在所述的第一中間連桿60的右側(cè)端部，所述的后臂連桿62的 下端鉸接在所述的支座2上；所述的前臂連桿61的上端鉸接在所述的第一中間連桿60的 左側(cè)端部，所述的前臂連桿61的下端鉸接在所述的手掌5上；所述的手掌5、前臂連桿61、 第一中間連桿60、前臂4形成平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述的后臂3、后臂連桿62、第一中間連桿 60、支座2形成另一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；
[0006] 裝在前臂連桿61上的第一紅外測(cè)距儀63對(duì)準(zhǔn)裝在后臂連桿62上的第二紅外測(cè) 距儀64 ;
[0007] 所述的前臂4和后臂3內(nèi)裝有驅(qū)動(dòng)前臂4與后臂3相對(duì)開(kāi)合的電磁線圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 所述的電磁線圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二連桿機(jī)構(gòu)7和電磁線圈；
[0008] 所述的第二連桿機(jī)構(gòu)7包括：中部鉸接在第三軸9上的第二中間連桿70、在前臂 4內(nèi)延伸的相互平行的第一內(nèi)桿72和第一外桿71、在后臂3內(nèi)延伸的相互平行的第二內(nèi)桿 74和第二外桿73 ;第一內(nèi)桿72和第一外桿71的上端分別鉸接在第二中間連桿70的左側(cè)， 第二內(nèi)桿74和第二外桿73的上端分別鉸接在第二中間連桿70的右側(cè)；第一電磁線圈75 分別與所述的第一內(nèi)桿72和第一外桿71鉸接，第二電磁線圈76分別與所述的第二內(nèi)桿74 和第二外桿73鉸接，第一電磁線圈75與第二電磁線圈76位于同一直線上，形成電磁線圈 組；所述的第一內(nèi)桿72和第一外桿71、第二中間連桿70、第一電磁線圈75形成平行四邊形 機(jī)構(gòu)，所述的第二內(nèi)桿74和第二外桿73、第二中間連桿70、第二電磁線圈76形成平行四邊 形機(jī)構(gòu)；
[0009] 所述的支座2內(nèi)裝有用于驅(qū)動(dòng)支座2繞底座1旋轉(zhuǎn)和后臂3繞支座2轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪 蝸桿式直流伺服電機(jī)；
[0010] 所述的支座2和后臂3上都裝有位置傳感器；
[0011] 所述的位置傳感器、第一紅外測(cè)距儀63、第二紅外測(cè)距儀64的輸出端都連接控制 器的輸入端，所述的蝸輪蝸桿式直流伺服電機(jī)、第一電磁線圈75、第二電磁線圈76的控制 端都連接控制器的輸出端。
[0012] 所述的電磁線圈組有二個(gè)以上，各電磁線圈組位于所述的第二連桿機(jī)構(gòu)7的不同 高度上。
[0013] 本發(fā)明采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)與電磁線圈驅(qū)動(dòng)的混合式驅(qū)動(dòng)，相比其他的設(shè)計(jì)方 案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、動(dòng)作靈巧，減少空間所占體積且可控性 好，傳動(dòng)效率高。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：動(dòng)作控制精確、前臂和手掌運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖
[0016] 圖2是第一連桿機(jī)構(gòu)的示意圖，虛線顯示了平行四邊形機(jī)構(gòu)。
[0017] 圖3是電磁線圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖
[0018] 圖4是控制器的控制框圖
[0019] 圖5是電磁線圈的的位置計(jì)算的原理示意圖
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面參照附圖1 - 5進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明：
[0021] 本發(fā)明所述的三軸混合驅(qū)動(dòng)式機(jī)械臂，包括底座1、支座2、后臂3、前臂4、手掌5， 其特征在于：所述的支座2繞垂直向上的第一軸鉸接在所述的底座1上，所述的后臂3的下 端繞水平的第二軸8鉸接在所述的支座2上，所述的前臂4的上端繞第三軸9鉸接在后臂 3上，所述的前臂4的下端繞第四軸10與手掌5鉸接，所述的第二軸8、第三軸9、第四軸10 相互平行；
[0022] 所述的手掌5連接第一連桿機(jī)構(gòu)，所述的第一連桿機(jī)構(gòu)6包括中部鉸接在第三軸 9上的第一中間連桿60、在前臂4內(nèi)延伸的前臂連桿61、在后臂3內(nèi)延伸的后臂連桿62 ;所 述的后臂連桿62的上端鉸接在所述的第一中間連桿60的右側(cè)端部，所述的后臂連桿62的 下端鉸接在所述的支座2上；所述的前臂連桿61的上端鉸接在所述的第一中間連桿60的 左側(cè)端部，所述的前臂連桿61的下端鉸接在所述的手掌5上；所述的手掌5、前臂連桿61、 第一中間連桿60、前臂4形成平行四邊形機(jī)構(gòu)，所述的后臂3、后臂連桿62、第一中間連桿 60、支座2形成另一個(gè)平行四邊形機(jī)構(gòu)；
[0023] 裝在前臂連桿61上的第一紅外測(cè)距儀63對(duì)準(zhǔn)裝在后臂連桿62上的第二紅外測(cè) 距儀64 ;
[0024] 所述的前臂4和后臂3內(nèi)裝有驅(qū)動(dòng)前臂4與后臂3相對(duì)開(kāi)合的電磁線圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)， 所述的電磁線圈驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二連桿機(jī)構(gòu)7和電磁線圈；
[0025] 所述的第二連桿機(jī)構(gòu)7包括：中部鉸接在第三軸9上的第二中間連桿70、在前臂 4內(nèi)延伸的相互平行的第一內(nèi)桿72和第一外桿71、在后臂3內(nèi)延伸的相互平行的第二內(nèi)桿 74和第二外桿73 ;第一內(nèi)桿72和第一外桿71的上端分別鉸接在第二中間連桿70的左側(cè)， 第二內(nèi)桿74和第二外桿73的上端分別鉸接在第二中間連桿70的右側(cè)；第一電磁線圈75 分別與所述的第一內(nèi)桿72和第一外桿71鉸接，第二電磁線圈76分別與所述的第二內(nèi)桿74 和第二外桿73鉸接，第一電磁線圈75與第二電磁線圈76位于同一直線上，形成電磁線圈 組；所述的第一內(nèi)桿72和第一外桿71、第二中間連桿70、第一電磁線圈75形成平行四邊形 機(jī)構(gòu)，所述的第二內(nèi)桿74和第二外桿73、第二中間連桿70、第二電磁線圈76形成平行四邊 形機(jī)構(gòu)；
[0026] 所述的支座2內(nèi)裝有用于驅(qū)動(dòng)支座2繞底座1旋轉(zhuǎn)和后臂3繞支座2轉(zhuǎn)動(dòng)的蝸輪 蝸桿式直流伺服電機(jī)；
[0027] 所述的支座2和后臂3上都裝有位置傳感器；
[0028] 所述的位置傳感器、第一紅外測(cè)距儀63、第二紅外測(cè)距儀64的輸出端都連接控制 器的輸入端，所述的蝸輪蝸桿式直流伺服電機(jī)、第