一種模塊化可折疊式機械臂單元的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人用機械臂，具體是一種模塊化可折疊式機械臂單元，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機器人是替代人在危險環(huán)境下工作的高科技產(chǎn)品，機械臂是機器人的最重要組成部件之一。機械臂體積與工作能力之間的矛盾限制著機器人的應(yīng)用與發(fā)展，如何同時保證機器人的工作能力和狹窄空間通過能力，是機器人領(lǐng)域的重大研究方向之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供一種模塊化可折疊式機械臂單元，其能夠克服機械臂體積對其工作范圍的限制，在保證機器人工作能力的前提下，提高其在狹小空間的通過能力；同時本單元為模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活調(diào)整組成機械臂的模塊數(shù)量，以滿足不同情況下的使用需求。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種模塊化可折疊式機械臂單元，它包括:至少一個支撐套筒、與支撐套筒螺栓連接的觀察套筒、支撐套筒兩端的拐角套筒、驅(qū)動兩端拐角套筒繞X軸和Y軸旋轉(zhuǎn)的X軸旋轉(zhuǎn)組件、Y軸旋轉(zhuǎn)組件、提供轉(zhuǎn)動力矩的動力組件、連接機械臂單元與機器人機體的機械臂基座組件以及與機械臂單元配套的機械手組件；
其中，所述的相鄰的支撐套筒通過設(shè)置在兩端拐角套筒內(nèi)的X軸旋轉(zhuǎn)組件、Y軸旋轉(zhuǎn)組件實現(xiàn)折疊和伸縮運動，從而克服機械臂體積對機器人工作范圍的限制。
[0005]所述的拐角套筒、Y軸旋轉(zhuǎn)組件、動力組件、機械臂基座組件、X軸旋轉(zhuǎn)組件以及機械手組件均為整體式模塊化結(jié)構(gòu)。
[0006]所述的X軸旋轉(zhuǎn)組件包括X軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件、X軸外旋轉(zhuǎn)連接件、深溝球軸承一、推力球軸承一、A型平鍵以及動力軸軸向固定片；
X軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件與支撐套筒螺栓固定，X軸外旋轉(zhuǎn)連接件與拐角套筒螺栓固定;深溝球軸承一的內(nèi)外圈分別與動力組件的輸出軸和X軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的沉孔過盈配合，推力球軸承一的內(nèi)外圈分別與X軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的凸臺和X軸外旋轉(zhuǎn)連接件的沉孔過盈配合；
動力組件的輸出軸穿過X軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的中心孔之后與X軸外旋轉(zhuǎn)連接件通過A型平鍵周向固定，螺釘穿過動力軸軸向固定片與動力組件的輸出軸螺紋連接，實現(xiàn)X軸外旋轉(zhuǎn)連接件的軸向固定;動力組件的輸出軸通過X軸外旋轉(zhuǎn)連接件帶動拐角套筒繞X軸旋轉(zhuǎn)。
[0007]所述的Y軸旋轉(zhuǎn)組件包括深溝球軸承四、過渡連接件、加長軸、錐齒輪、過渡拐角套筒、獨立軸、深溝球軸承二、Y軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件、推力球軸承二、Y軸外旋轉(zhuǎn)連接件以及獨立軸軸向固定片；
所述的過渡連接件兩側(cè)分別與支撐套筒和過渡拐角套筒螺栓固定，Y軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件與過渡拐角套筒螺栓固定，Y軸外旋轉(zhuǎn)連接件與拐角套筒螺栓固定;深溝球軸承四的內(nèi)外圈分別與加長軸的軸段和過渡連接件的沉孔過盈配合，深溝球軸承二的內(nèi)外圈分別與獨立軸的軸段和Y軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的沉孔過盈配合，推力球軸承二的內(nèi)外圈分別與Y軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的凸臺和Y軸外旋轉(zhuǎn)連接件的沉孔過盈配合；
加長軸的一端通過鍵和軸肩分別實現(xiàn)與動力組件輸出軸的周向和軸向固定，另一端穿過過渡連接件的內(nèi)孔;獨立軸的一端通過鍵和軸肩以及獨立軸周向固定片實現(xiàn)與Y軸外旋轉(zhuǎn)連接件的周向和軸向固定，另一側(cè)穿過Y軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的內(nèi)孔；
一對嚙合的錐齒輪分別與獨立軸和加長軸的伸出端螺栓固定，動力組件輸出的轉(zhuǎn)動力矩經(jīng)錐齒輪對變向之后帶動Y軸外旋轉(zhuǎn)連接件轉(zhuǎn)動，從而帶動拐角套筒繞Y軸轉(zhuǎn)動。
[0008]所述的動力組件包括伺服電機、諧波減速器、電機下卡板以及電機上卡板；
電機下卡板與支撐套筒螺栓連接，伺服電機嵌入兩個電機下卡板的凹槽中，兩個電機上卡板分別與伺服電機兩側(cè)的電機下卡板配合，用螺釘擰緊，以使得伺服電機與支撐套筒軸向和周向固定；
諧波減速器與過渡連接件或X軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件螺栓連接，使其與支撐套筒保持周向和軸向固定，伺服電機輸出的扭矩經(jīng)諧波減速器放大之后，為X軸旋轉(zhuǎn)組件和Y軸旋轉(zhuǎn)組件提供動力。
[0009]所述的機械臂基座組件，包括基座連接套筒、動力組件、X軸旋轉(zhuǎn)組件以及拐角套筒;基座連接套筒一端與機器人車體固定，另一端通過動力組件和X軸旋轉(zhuǎn)組件驅(qū)動拐角套筒繞X軸旋轉(zhuǎn);拐角套筒又與機械臂單元的Y軸旋轉(zhuǎn)組件相連，從而實現(xiàn)機械臂基座連接車體與機械臂單元并提供一個轉(zhuǎn)動自由度的功能。
[0010]所述的機械手組件包括末端夾持組件、末端旋轉(zhuǎn)組件、末端俯仰組件以及機械手旋轉(zhuǎn)組件;機械手旋轉(zhuǎn)組件與支撐套筒螺栓固定，并為機械手提供一個X軸旋轉(zhuǎn)自由度;末端俯仰組件為末端執(zhí)行器提供一個A軸旋轉(zhuǎn)自由度;末端旋轉(zhuǎn)組件為末端執(zhí)行器提供一個B軸旋轉(zhuǎn)自由度;末端夾持組件為機械手提供一個沿C軸的夾持運動。
[0011]所述的機械手旋轉(zhuǎn)組件包括減速器軸向固定片、機械手外旋轉(zhuǎn)連接件、推力球軸承三、機械手內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件以及深溝球軸承三；
機械手內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件與支撐套筒螺栓固定，深溝球軸承三的內(nèi)外圈分別與動力組件的輸出軸和機械手內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的沉孔過盈配合，推力球軸承三的內(nèi)外圈分別與機械手內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的凸臺和機械手外旋轉(zhuǎn)連接件的沉孔過盈配合；
動力組件的輸出軸穿過機械手內(nèi)旋轉(zhuǎn)連接件的中心孔，并通過鍵和減速器軸向固定片與機械手外旋轉(zhuǎn)連接件的保持周向和軸向固定;動力組件通過機械手外旋轉(zhuǎn)連接件，為機械手提供繞X軸的旋轉(zhuǎn)自由度。
[0012]所述的末端俯仰組件，包括旋轉(zhuǎn)俯仰連接件、俯仰舵機圓盤、俯仰雙軸舵機、俯仰舵機側(cè)板以及旋轉(zhuǎn)俯仰連接肋板；
旋轉(zhuǎn)俯仰連接件兩側(cè)分別與旋轉(zhuǎn)俯仰連接肋板螺栓連接以增加其強度，旋轉(zhuǎn)俯仰連接件一端用螺栓固定在機械手外旋轉(zhuǎn)連接件上，另一端與俯仰舵機圓盤螺栓連接;俯仰舵機側(cè)板與俯仰雙軸舵機螺栓連接;俯仰雙軸舵機通過自身的轉(zhuǎn)動帶動末端執(zhí)行器繞垂直于X軸的A軸旋轉(zhuǎn)。
[0013]所述的末端旋轉(zhuǎn)組件包括旋轉(zhuǎn)舵機圓盤、末端旋轉(zhuǎn)舵機以及旋轉(zhuǎn)舵機連接板;旋轉(zhuǎn)舵機圓盤與俯仰舵機側(cè)板螺栓固定，旋轉(zhuǎn)舵機連接板與旋轉(zhuǎn)舵機螺栓固定，旋轉(zhuǎn)舵機通過自身的旋轉(zhuǎn)帶動末端執(zhí)行器繞垂直于A軸的B軸旋轉(zhuǎn)； 所述的末端夾持組件包括旋轉(zhuǎn)夾持連接件、夾持舵機、夾持舵機連接板、搖桿、舵機一字臂、搖桿滑塊連接板、夾持手指、手指肋板、夾持滑塊、T型滑軌以及U型滑軌連接件；
L型的旋轉(zhuǎn)夾持連接件一端與旋轉(zhuǎn)舵機連接板螺栓固定，另一端與夾持舵機連接板螺栓固定;夾持舵機與夾持舵機螺栓固定;搖桿兩端分別與舵機一字臂和搖桿滑塊連接板的一端螺栓連接，搖桿滑塊連接板的另一端與夾持滑塊螺栓固定，組成曲柄滑塊機構(gòu)；
U型滑軌連接件兩側(cè)分別與夾持舵機連接板和T型滑軌螺栓固定;兩側(cè)分別連接手指肋板的夾持手指通過螺栓固定在夾持滑塊上;兩個夾持滑塊沿著T型滑軌所在直線相向運動，舵機通過曲柄滑塊機構(gòu)帶動夾持手指沿垂直于B軸的C軸運動，實現(xiàn)夾持動作；
其中，所述的T型滑軌兩端有用來限制夾持滑塊最大行程的螺釘。
[0014]本發(fā)明的模塊化可折疊機械臂單元及其支座和機械手組成的可折疊機械臂，能夠克服機械臂體積對機器人工作范圍的限制，機械臂不工作時折疊收回，減小機器人體積以提高其在狹窄空間中的通過能力，到達工作地點后機械臂伸展開來，可以再相當大的空間范圍內(nèi)工作;并且本發(fā)明中所有部件均為模塊化結(jié)構(gòu)，可以靈活調(diào)整組成機械臂的模塊數(shù)量，以滿足不同情況下的使用需求。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)圖；
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