一种单自由度平面关节机械臂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110802586A(43)申请公布日2020.02.18(21)申请号201911180889.5(22)申请日2019.11.27(71)申请人武汉科技大学地址430081湖北省武汉市青山区和平大道947号武汉科技大学申请人王昊(72)发明人谢良喜王昊胡腾(51)Int.Cl.B25J9/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图13页(54)发明名称一种单自由度平面关节机械臂(57)摘要本发明提供了一种单自由度平面关节机械臂，结构包括：（101）机架、（102）大链轮、（103）链条、（104）小链轮、（105）连杆、（106）末端装置、（107）曲柄、（201）电机、（202）减速器、（203）轴1、（204）轴2、（205）链轮固定块。其特征有四点：一是在工作过程中，机械臂能完全展开，工作空间大；在未工作的情况下，机械臂完全收缩后，占用空间较少，方便通过较小的门框；二是与市面上的机械臂相比，减少一个关节驱动，只需一个电机即可，并可加装减速器以提高驱动扭矩，既減轻了重量，又节约了成本，并且通过机械传动机构严格保证运动轨迹稳定可靠，降低了控制难度；三是当曲柄与连杆的长度相等、且大小链轮的齿数比为2：1时，能实现机械臂末端装置沿直线运动；四是曲柄能360度灵活旋转并驱动末端装置的左右往复移动，保证工作具有连续性。CN110802586ACN110802586A权利要求书1/1页1.一种单自由度平面关节机械臂，结构包括：（101）机架、（102）大链轮、（103）链条、（104）小链轮、（105）连杆、（106）末端装置、（107）曲柄、（201）电机、（202）减速器、（203）轴1、（204）轴2、（205）链轮固定块。2.其特征在于：机械臂完全展开时，曲柄和连杆夹角为±180°，末端装置位于两侧极限位置，有较大的工作空间；机械臂完全收缩时，曲柄和连杆夹角为0°，占用空间较少，方便通过宽度较小的门框等狭窄区域。3.且本机械臂的两个转动关节联动，因此只需一个驱动电机，即单自由度，便可实现预定的运动轨迹。4.根据权利要求1所述的一种单自由度平面关节机械臂，其特征在于：曲柄与连杆长度相等，大小链轮的齿数比为2：1，能实现机械臂的末端装置沿直线运动；但更改曲柄和连杆的长度并相应改变两链轮的齿数比，可以实现机械臂的末端装置在平面沿任意轨迹运动。5.根据权利要求1所述的一种单自由度平面关节机械臂，其特征在于：驱动装置采用电机直接驱动，并可加装减速器以提高驱动扭矩。6.根据权利要求1所述的一种单自由度平面关节机械臂，其特征在于：还可以采用另外一套曲柄滑块机构驱动，通过驱动滑块匀速直线运动，可以使机械臂的末端装置匀速直线运动。2CN110802586A说明书1/3页一种单自由度平面关节机械臂技术领域[0001]本发明涉及工业机械臂领域，特别涉及直线传输、平面运动、墙面喷涂、工厂运输等场合。背景技术[0002]现有机械臂的每个关节处都有安装有一个驱动电机，负责驱动各机械臂单元的移动和旋转，机械臂的关节越多，移动越灵活。但随着关节的增加，机械臂整体的质量和体积也越大，并不适用于一些小范围工作或需要整体移动机械臂的场合。发明内容[0003]为了解决现有机械臂关节驱动模块较多引起的重量过大问题，本发明实施例提供了一种单自由度平面关节机械臂（以下简称机械臂），结构包括：（101）机架、（102）大链轮、（103）链条、（104）小链轮、（105）连杆、（106）末端装置、（107）曲柄、（201）电机、（202）减速器、（203）轴1、（204）轴2、（205）链轮固定块。其特征有四点：一是在工作过程中，机械臂能完全展开，工作空间大；在未工作的情况下，机械臂完全收缩后，占用空间较少，方便通过较小的门框；二是与市面上的机械臂相比，减少一个关节驱动，只需一个电机即可，并可加装减速器以提高驱动扭矩，既減轻了重量，又节约了成本，并且通过机械传动机构严格保证运动轨迹稳定可靠，降低了控制难度；三是当曲柄与连杆的长度相等、且大小链轮的齿数比为2：1时，能实现机械臂末端装置沿直线运动；四是曲柄能360度灵活旋转并驱动末端装置的左右往复移动，保证工作具有连续性。附图说明[0004]为了更清楚的说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0005]图1是本发明提供的一种机械臂的正面示意图；图2是本发明提供的一种机械臂的背面示意图；图3-1是本发明提供的一种机械臂的左极限工作位置的示意图；图3-2是本发明提供