一种用于机械臂智能驱动的控制装置

技术领域

本发明涉及机械臂技术领域，具体为一种用于机械臂智能驱动的控制装置。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性，已在工业装配、安全防爆、航空航天等领域得到广泛应用。

现有的机械臂常用压缩空气作动力源，经传动机构控制机械臂进行搬运功能，这种气动夹持机械臂在夹持转移物资时，容易出现气压不稳定而导致物资掉落的现象，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于机械臂智能驱动的控制装置，具备对运输物资的连续夹持、转移、释放的功能，提高对运输物资的夹持强度和转移效率的优点，解决了背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于机械臂智能驱动的控制装置，包括安装底板，所述安装底板的上表面固定连接有支撑板，所述支撑板的背面固定连接有固定板，所述固定板的顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴固定连接有半齿轮盘，所述支撑板的背面开设有通孔并通过该通孔定轴转动连接有连接轴，所述连接轴的外壁固定连接有与半齿轮盘啮合连接的齿轮二，所述连接轴的背面端部固定连接有与半齿轮盘啮合连接的齿轮一，所述连接轴的正面端部延伸至支撑板的前侧并固定连接有套筒一，所述套筒一的内壁互动连接有滑杆一，所述滑杆一的顶端固定连接有L形板，所述滑杆一的外壁相对L形板和套筒一之间位置设置有弹簧一，所述L形板的正面定轴转动连接有套筒二。

优选的，所述半齿轮盘的直径是齿轮一和齿轮二直径的两倍，所述半齿轮盘上表面的齿牙数是齿轮一和齿轮二表面齿牙数的二分之一。

优选的，所述支撑板的顶端固定连接有安装架，所述安装架的内壁相对面之间固定连接有滑杆三，所述滑杆三的外壁滑动连接有套筒三，所述套筒三的顶部固定连接有滑杆二，所述滑杆二在套筒二的内壁滑动。

优选的，所述套筒二的正面固定连接有连接块，所述连接块的底部固定连接有连接杆，所述连接杆的底部固定连接有储气壳体，所述储气壳体的上表面设置有两组由内向外连通的单向阀。

优选的，所述储气壳体的内壁底部固定连接有定位板，所述定位板的下表面开设有通孔并通过该通孔轴向滑动连接有导气管，所述导气管的外壁固定连接有活塞板，所述活塞板与储气壳体的内壁滑动连接，所述活塞板的顶部与储气壳体的内壁之间设置有弹簧三，所述导气管的底部固定连接有双面齿条，所述双面齿条的底部固定连接有用于吸附运输物资的吸盘，所述导气管和双面齿条均为中空结构，所述双面齿条的底端贯穿吸盘的上表面。

优选的，所述储气壳体左右两侧外壁均开设有补气孔，所述补气孔的内壁设置有挡板，所述储气壳体的外壁相对挡板的上下两侧均为中空结构并形成滑动腔体，所述挡板的底部固定连接有压杆，所述压杆的底端贯穿储气壳体的下侧壁，所述挡板的顶部与滑动腔体之间设置有弹簧二。

优选的，所述安装底板的上表面右侧固定连接有用于承接运输物资的倾斜板，所述安装底板的顶部相对倾斜板的左右两侧均固定连接有用于顶起压杆的顶杆。

优选的，所述定位板的底部前后两侧均固定连接有安装杆，所述安装杆的右侧壁定轴转动连接有与双面齿条啮合连接的扇形齿轮，所述扇形齿轮的轴心位置固定连接有活动杆一，所述活动杆一远离扇形齿轮的一端设置有推送杆，所述活动杆一远离扇形齿轮的一端与推送杆的左侧壁中心位置定轴转动连接，所述推送杆靠近双面齿条的一面固定连接有用于夹持运输物资的夹持板，所述推送杆远离夹持板的一端与安装杆的右侧壁之间活动连接有活动杆二。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1.当活塞板向上移动时会压缩储气壳体内腔气体，此时储气壳体内腔气压增大，由于运输物资的上表面与吸盘底部贴合，实现了对吸盘的封堵，此时储气壳体内腔的气体无法从导气管内部导出，储气壳体内腔气体通过单向阀导出至储气壳体外部，此时储气壳体内腔为负压状态，此时在弹簧三弹性势能作用下回向下推动活塞板，使得储气壳体内腔负压增大，而气体无法从单向阀位置导入至储气壳体内腔，使得吸盘底部紧紧吸附住运输物资的上表面，完成对运输物资的吸附抓取功能。

2.吸盘向下移动时，储气壳体和压杆会同步向下移动，当运输物资的下表面移动至倾斜板的顶部时，此时压杆的底端开始与顶杆的顶端接触，随着压杆继续向下移动，此时顶杆会推动压杆在储气壳体的滑动腔体内向上滑动，进而带动挡板同步向上移动，同时压缩弹簧二，此时挡板不再阻挡补气孔，由于储气壳体内腔为负压状态，此时外界空气开始从补气孔位置流入储气壳体内腔，使得储气壳体内腔压强与外界保持恒定，此时活塞板和导气管开始向下滑动，而此时吸盘也不再吸附运输物资的上表面，此时运输物资开始下落至倾斜板的上表面，并滑落至指定地点，实现对运输物资的夹持转移功能。

3.在对运输物资进行吸附夹持过程中，双面齿条向上移动时会带动左侧扇形齿轮逆时针偏转，右侧扇形齿轮顺时针偏转，进而带动两组活动杆一远离扇形齿轮的一端相向运动，进而带动两组推送杆和夹持板同步相向运动，通过设置活动杆二提高推送杆和夹持板运动的平稳性，两组夹持板相向运动时会夹持住运输物资的外壁，防止在转移运输物资的过程中运输物资因为吸盘吸附强度不够而坠落的现象。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明背面结构示意图；

图3为本发明套筒三和滑杆三结构示意图；

图4为本发明储气壳体结构示意图；

图5为本发明活塞板结构示意图；

图6为本发明吸盘结构示意图；

图7为本发明扇形齿轮结构示意图。

图中：1、安装底板；2、支撑板；3、固定板；4、驱动电机；5、半齿轮盘；6、齿轮一；7、连接轴；8、齿轮二；9、套筒一；10、滑杆一；11、L形板；12、弹簧一；13、套筒二；14、滑杆二；15、套筒三；16、安装架；17、滑杆三；18、连接块；19、连接杆；20、储气壳体；21、单向阀；22、补气孔；23、弹簧二；24、挡板；25、压杆；26、活塞板；27、定位板；28、导气管；29、双面齿条；30、吸盘；31、安装杆；32、扇形齿轮；33、活动杆一；34、推送杆；35、夹持板；36、活动杆二；37、运输物资；38、倾斜板；39、顶杆；40、弹簧三。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

如图1-图3所示，一种用于机械臂智能驱动的控制装置，包括安装底板1，安装底板1的上表面固定连接有支撑板2，支撑板2的背面固定连接有固定板3，固定板3的顶部固定安装有驱动电机4，驱动电机4的输出轴固定连接有半齿轮盘5，支撑板2的背面开设有通孔并通过该通孔定轴转动连接有连接轴7，连接轴7的外壁固定连接有与半齿轮盘5啮合连接的齿轮二8，连接轴7的背面端部固定连接有与半齿轮盘5啮合连接的齿轮一6，连接轴7的正面端部延伸至支撑板2的前侧并固定连接有套筒一9，套筒一9的内壁互动连接有滑杆一10，滑杆一10的顶端固定连接有L形板11，滑杆一10的外壁相对L形板11和套筒一9之间位置设置有弹簧一12，L形板11的正面定轴转动连接有套筒二13。

将运输物资37放置在安装底板1的上表面，当需要搬运运输物资37时，启动驱动电机4，通过驱动电机4转动带动半齿轮盘5同步转动，进而带动与半齿轮盘5啮合连接的齿轮一6进行转动，由于半齿轮盘5的直径是齿轮一6和齿轮二8直径的两倍，半齿轮盘5上表面的齿牙数是齿轮一6和齿轮二8表面齿牙数的二分之一，当半齿轮盘5带动齿轮一6进行转动时，此时半齿轮盘5表面的齿牙不与齿轮二8啮合，因此齿轮一6和连接轴7、齿轮二8转动方向相同，同时连接轴7带动套筒一9同向转动；

套筒一9的运动状态为顺时针和逆时针交替转动二分之一周期，初始状态时，套筒三15位于滑杆三17的中间位置，此时弹簧一12处于压缩状态，且L形板11距离套筒一9之间的距离最短，当需要夹取运输物资37时，套筒一9开始逆时针转动，进而带动滑杆一10和L形板11同步逆时针转动，此时L形板11开始向左推送套筒二13。

如图3所示，半齿轮盘5的直径是齿轮一6和齿轮二8直径的两倍，半齿轮盘5上表面的齿牙数是齿轮一6和齿轮二8表面齿牙数的二分之一。

由于半齿轮盘5上表面的齿牙数是齿轮一6和齿轮二8表面齿牙数的二分之一，因此半齿轮盘5表面齿牙与齿轮一6表面齿牙啮合期间能够带动齿轮一6转动二分之一周期。

如图3所示，支撑板2的顶端固定连接有安装架16，安装架16的内壁相对面之间固定连接有滑杆三17，滑杆三17的外壁滑动连接有套筒三15，套筒三15的顶部固定连接有滑杆二14，滑杆二14在套筒二13的内壁滑动。

初始状态时，套筒三15位于滑杆三17的中间位置，此时弹簧一12处于压缩状态，且L形板11距离套筒一9之间的距离最短，当需要夹取运输物资37时，套筒一9开始逆时针转动，进而带动滑杆一10和L形板11同步逆时针转动，此时L形板11开始向左推送套筒二13。

如图4所示，套筒二13的正面固定连接有连接块18，连接块18的底部固定连接有连接杆19，连接杆19的底部固定连接有储气壳体20，储气壳体20的上表面设置有两组由内向外连通的单向阀21。

当活塞板26向上移动时会压缩储气壳体20内腔气体，此时储气壳体20内腔气压增大，由于运输物资37的上表面与吸盘30底部贴合，实现了对吸盘30的封堵，此时储气壳体20内腔的气体无法从导气管28内部导出，储气壳体20内腔气体通过单向阀21导出至储气壳体20外部。

如图6所示，储气壳体20的内壁底部固定连接有定位板27，定位板27的下表面开设有通孔并通过该通孔轴向滑动连接有导气管28，导气管28的外壁固定连接有活塞板26，活塞板26与储气壳体20的内壁滑动连接，活塞板26的顶部与储气壳体20的内壁之间设置有弹簧三40，导气管28的底部固定连接有双面齿条29，双面齿条29的底部固定连接有用于吸附运输物资37的吸盘30，导气管28和双面齿条29均为中空结构，双面齿条29的底端贯穿吸盘30的上表面。

在弹簧三40弹性势能作用下回向下推动活塞板26，使得储气壳体20内腔负压增大，而气体无法从单向阀21位置导入至储气壳体20内腔，使得吸盘30底部紧紧吸附住运输物资37的上表面，完成对运输物资37的吸附抓取功能。

如图4-图6所示，储气壳体20左右两侧外壁均开设有补气孔22，补气孔22的内壁设置有挡板24，储气壳体20的外壁相对挡板24的上下两侧均为中空结构并形成滑动腔体，挡板24的底部固定连接有压杆25，压杆25的底端贯穿储气壳体20的下侧壁，挡板24的顶部与滑动腔体之间设置有弹簧二23。

由于储气壳体20内腔为负压状态，此时外界空气开始从补气孔22位置流入储气壳体20内腔，使得储气壳体20内腔压强与外界保持恒定，此时活塞板26和导气管28开始向下滑动，而此时吸盘30也不再吸附运输物资37的上表面，此时运输物资37开始下落至倾斜板38的上表面，并滑落至指定地点，实现对运输物资37的夹持转移功能。

如图1所示，安装底板1的上表面右侧固定连接有用于承接运输物资37的倾斜板38，安装底板1的顶部相对倾斜板38的左右两侧均固定连接有用于顶起压杆25的顶杆39。

吸盘30向下移动时，储气壳体20和压杆25会同步向下移动，当运输物资37的下表面移动至倾斜板38的顶部时，此时压杆25的底端开始与顶杆39的顶端接触，随着压杆25继续向下移动，此时顶杆39会推动压杆25在储气壳体20的滑动腔体内向上滑动，进而带动挡板24同步向上移动，同时压缩弹簧二23，此时挡板24不再阻挡补气孔22。

实施例二：

如图7所示，在实施例一的基础上，进一步的扩充：定位板27的底部前后两侧均固定连接有安装杆31，安装杆31的右侧壁定轴转动连接有与双面齿条29啮合连接的扇形齿轮32，扇形齿轮32的轴心位置固定连接有活动杆一33，活动杆一33远离扇形齿轮32的一端设置有推送杆34，活动杆一33远离扇形齿轮32的一端与推送杆34的左侧壁中心位置定轴转动连接，推送杆34靠近双面齿条29的一面固定连接有用于夹持运输物资37的夹持板35，推送杆34远离夹持板35的一端与安装杆31的右侧壁之间活动连接有活动杆二36。

在对运输物资37进行吸附夹持过程中，双面齿条29向上移动时会带动左侧扇形齿轮32逆时针偏转，右侧扇形齿轮32顺时针偏转，进而带动两组活动杆一33远离扇形齿轮32的一端相向运动，进而带动两组推送杆34和夹持板35同步相向运动，通过设置活动杆二36提高推送杆34和夹持板35运动的平稳性，两组夹持板35相向运动时会夹持住运输物资37的外壁，防止在转移运输物资37的过程中运输物资37因为吸盘30吸附强度不够而坠落的现象；

在下放运输物资37过程中，随着活塞板26和导气管28向下移动时，会带动双面齿条29同步向下移动，同理，此时两组夹持板35开始背向运动，不再夹持运输物资37，使得运输物资37顺利下落。

本方案实施例一的工作原理：该用于机械臂智能驱动的控制装置在使用时，将运输物资37放置在安装底板1的上表面，当需要搬运运输物资37时，启动驱动电机4，通过驱动电机4转动带动半齿轮盘5同步转动，进而带动与半齿轮盘5啮合连接的齿轮一6进行转动，由于半齿轮盘5的直径是齿轮一6和齿轮二8直径的两倍，半齿轮盘5上表面的齿牙数是齿轮一6和齿轮二8表面齿牙数的二分之一，当半齿轮盘5带动齿轮一6进行转动时，此时半齿轮盘5表面的齿牙不与齿轮二8啮合，因此齿轮一6和连接轴7、齿轮二8转动方向相同，同时连接轴7带动套筒一9同向转动；

由于半齿轮盘5上表面的齿牙数是齿轮一6和齿轮二8表面齿牙数的二分之一，因此半齿轮盘5表面齿牙与齿轮一6表面齿牙啮合期间能够带动齿轮一6转动二分之一周期；

随着半齿轮盘5继续转动，此时半齿轮盘5表面的齿牙与齿轮一6表面齿牙分离并开始与齿轮二8表面齿牙啮合，同理，此时齿轮二8开始反向转动二分之一周期，进而带动连接轴7和齿轮一6反向转动，此时套筒一9同时反向转动；

因此套筒一9的运动状态为顺时针和逆时针交替转动二分之一周期，初始状态时，套筒三15位于滑杆三17的中间位置，此时弹簧一12处于压缩状态，且L形板11距离套筒一9之间的距离最短，当需要夹取运输物资37时，套筒一9开始逆时针转动，进而带动滑杆一10和L形板11同步逆时针转动，此时L形板11开始向左推送套筒二13；

当L形板11逆时针转动时，此时L形板11在弹簧一12弹性势能作用下开始在套筒一9内壁滑动，使得L形板11距离套筒一9的距离逐渐增大，套筒二13向左移动时会推动滑杆二14同步向左移动，进而带动套筒三15在滑杆三17外壁向左滑动，同时套筒二13会相对滑杆二14的外壁向下滑动；

当套筒三15移动至滑杆三17左端时，此时套筒二13同时位移至运输物资37的正上方，当套筒二13在滑杆二14外壁向下滑动时，会带动连接块18和连接杆19同步向下滑动，进而带动储气壳体20和定位板27向下移动，通过定位板27向下移动带动导气管28和双面齿条29向下移动，进而带动吸盘30同步向下移动；

当吸盘30下表面与运输物资37的上表面贴合后，此时储气壳体20和定位板27会继续向下移动，由于运输物资37位于安装底板1的上表面无法向下移动，此时运输物资37的上表面会向上推动吸盘30，吸盘30会推动双面齿条29和导气管28向上滑动，进而带动活塞板26在储气壳体20的内壁向上滑动，同时压缩弹簧三40；

当活塞板26向上移动时会压缩储气壳体20内腔气体，此时储气壳体20内腔气压增大，由于运输物资37的上表面与吸盘30底部贴合，实现了对吸盘30的封堵，此时储气壳体20内腔的气体无法从导气管28内部导出，储气壳体20内腔气体通过单向阀21导出至储气壳体20外部，此时储气壳体20内腔为负压状态，此时在弹簧三40弹性势能作用下回向下推动活塞板26，使得储气壳体20内腔负压增大，而气体无法从单向阀21位置导入至储气壳体20内腔，使得吸盘30底部紧紧吸附住运输物资37的上表面，完成对运输物资37的吸附抓取功能；

此时套筒一9开始顺时针转动，同理，套筒一9顺时针转动时会带动滑杆一10和L形板11同步顺时针转动，同时会带动套筒二13在滑杆二14外壁向上滑动，且带动套筒三15在滑杆三17外壁向右滑动，当套筒一9顺时针转动四分之一周期时，此时套筒三15位移至滑杆三17外壁中间位置，套筒二13位移至滑杆二14外壁最上方位置，进而带动吸盘30吸附住运输物资37向上移动；

随着套筒一9继续顺时针转动四分之一周期，同理，此时吸盘30吸附着运输物资37位移至滑杆三17的最右端位置并开始缓慢向下移动，此时为下放运输物资37的过程；

吸盘30向下移动时，储气壳体20和压杆25会同步向下移动，当运输物资37的下表面移动至倾斜板38的顶部时，此时压杆25的底端开始与顶杆39的顶端接触，随着压杆25继续向下移动，此时顶杆39会推动压杆25在储气壳体20的滑动腔体内向上滑动，进而带动挡板24同步向上移动，同时压缩弹簧二23，此时挡板24不再阻挡补气孔22，由于储气壳体20内腔为负压状态，此时外界空气开始从补气孔22位置流入储气壳体20内腔，使得储气壳体20内腔压强与外界保持恒定，此时活塞板26和导气管28开始向下滑动，而此时吸盘30也不再吸附运输物资37的上表面，此时运输物资37开始下落至倾斜板38的上表面，并滑落至指定地点，实现对运输物资37的夹持转移功能；

如此循环，实现对运输物资37的连续夹持、转移、释放的功能，提高运输物资的夹持强度和转移效率。

实施例二工作原理：在对运输物资37进行吸附夹持过程中，双面齿条29向上移动时会带动左侧扇形齿轮32逆时针偏转，右侧扇形齿轮32顺时针偏转，进而带动两组活动杆一33远离扇形齿轮32的一端相向运动，进而带动两组推送杆34和夹持板35同步相向运动，通过设置活动杆二36提高推送杆34和夹持板35运动的平稳性，两组夹持板35相向运动时会夹持住运输物资37的外壁，防止在转移运输物资37的过程中运输物资37因为吸盘30吸附强度不够而坠落的现象；

在下放运输物资37过程中，随着活塞板26和导气管28向下移动时，会带动双面齿条29同步向下移动，同理，此时两组夹持板35开始背向运动，不再夹持运输物资37，使得运输物资37顺利下落。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。