一种伸缩式机械臂.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CN106426279A(43)申请公布日2017.02.22(21)申请号201611003702.0(22)申请日2016.11.15(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人张雷雨李剑锋赵霞高亚楠刘钧辉(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人刘萍(51)Int.Cl.B25J18/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图4页(54)发明名称一种伸缩式机械臂(57)摘要一种伸缩式机械臂为一种机械臂。该机械臂包括伸缩链条、同步带、末端器、支撑转台、支撑嘴、蜗杆及电机，伸缩链条由一系列相互铰接的链节组成，且伸缩链条具有弯曲单向性；同步带位于伸缩链条的上部，同步带的首端固定于链首，同步带与链节上部的齿形沟槽啮合，促使两相邻链节紧密接触，伸出的链节依次形成长度可变的机械臂。各链节下部具有蜗轮齿，蜗轮齿与蜗杆啮合，紧密接触的链节下部形成连续的蜗轮齿廓，通过电机驱动蜗杆转动，实现机械臂沿蜗杆轴向伸出或收回。同步带和伸缩链条经刮板强制分离后存储在竖直的圆筒内，机械臂能够随支撑转台绕圆筒中心线在水平面内旋转。本发明解决了机械臂在约束空间中长距离伸缩的难题。CN106426279ACN106426279A权利要求书1/1页1.一种伸缩式机械臂，其特征在于，包括伸缩链条、同步带、末端器、支撑转台、支撑嘴、蜗杆及电机，伸缩链条由一系列链节组成；同步带位于伸缩链条的上部，同步带的首端固定于链首，同步带与链节上部的齿形沟槽啮合，促使两相邻链节紧密接触，伸出的链节依次形成长度可变的机械臂；链节的两端面平行且垂直于底面，链节的顶面均匀分布有齿形沟槽，链节的底面均匀分布有蜗轮齿；支撑嘴包括刮板、支撑壳板、压紧轮、支撑轮和导向板，导向板上方设有刮板，同步带和伸缩链条经支撑嘴伸出，支撑轮支撑伸出的伸缩链条和末端器，压紧轮强制同步带与链节的齿形沟槽配合，且确保同步带与链节之间不产生相对位移；在支撑嘴处的链节呈直线排列，链节底面的蜗轮齿组成连续的蜗轮齿组，蜗轮齿组与蜗杆啮合，电机经一级齿轮连接蜗杆。2.根据权利要求1所述的一种伸缩式机械臂，其特征在于，伸缩链条由一系列规格相同的链节交替铰接而成，在链节的下部含有两个通孔，销轴穿过通孔将所有链节连接为一体；链节采用中空结构。3.根据权利要求1所述的一种伸缩式机械臂，其特征在于，末端器安装在机械臂末端，末端器与链首连接并相对固定，末端器含有两个转动关节和抓手。4.根据权利要求1所述的一种伸缩式机械臂，其特征在于，机械臂安装在支撑转台上，能够支撑绕转台的轴线旋转。5.应用如权利要求1-4任意一项所述的一种伸缩式机械臂的方法，其特征在于，电机经一级齿轮减速将动力传递至蜗杆，蜗杆驱动伸缩链条沿蜗杆轴线方向伸出和收回；当蜗杆驱动伸缩链条沿蜗杆轴向收回时，刮板强制将同步带和伸缩链条剥离，机械臂中的链节由端面彼此紧密接触状态变换为彼此自由状态，伸缩链条能够向下弯曲；在重力和蜗杆驱动力的作用下，彼此分离的同步带和伸缩链条向下运动。2CN106426279A说明书1/4页一种伸缩式机械臂技术领域[0001]本发明涉及一种机械臂，具体说，涉及一种伸缩式机械臂。背景技术[0002]机械臂是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器设备。工业机器人等机械臂在自动化生产线中广泛应用，机械臂一般由多个转动关节组成，关节处容易夹持物品等，工业类机械臂难以应用在与人共融的服务机器人领域。服务于人类的机器手臂需满足安全性高、占用空间小、操作空间大的要求，本发明的伸缩式机械臂占用空间小、伸缩距离大，并且不存在转动关节，在人类周围工作时安全性高。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种截面小、伸缩距离长的伸缩式机械臂，以解决上述问题。[0004]一种伸缩式机械臂，其特征在于，包括伸缩链条、同步带、末端器、支撑转台、支撑嘴、蜗杆及电机，伸缩链条由一系列链节组成；同步带位于伸缩链条的上部，同步带的首端固定于链首，同步带与链节上部的齿形沟槽啮合，促使两相邻链节紧密接触，伸出的链节依次形成长度可变的机械臂。链节的两端面平行且垂直于底面，链节的顶面均匀分布有齿形沟槽，链节的底面均匀分布有蜗轮齿；[0005]支撑嘴包括刮板、支撑壳板、压紧轮、支撑轮和导向板，导向板上方设有刮板，同步带和伸缩链条经支撑嘴伸出，支撑轮支撑伸出的伸缩链条和末端器，压紧轮强制同步带与链节的齿形沟槽配合，且确保同步带与链节之间不产生相对位移。在支撑嘴处的链节呈直线排列，链节底面的蜗轮齿组成连续的蜗轮齿组，蜗轮齿组与蜗杆啮合，电机经一级齿轮连接蜗杆。[0006]进一步，伸