一种智能机械手臂

技术领域

本发明属于机械手臂领域，具体的是一种智能机械手臂。

背景技术

近年来，随着机器人技术的发展，应用高速度、高精度、高负载自重比的机器人结构受到工业和航空航天领域的关注。由于运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加，使结构发生变形从而使任务执行的精度降低。所以，机器人机械臂结构柔性特征必须予以考虑，实现柔性机械臂高精度有效控制也必须考虑系统动力学特性。柔性机械臂是一个非常复杂的动力学系统，其动力学方程具有非线性,强耦合,实变等特点；而机械臂亦是一个复杂系统,存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务,需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿，不确定性主要分为两种主要类型，结构不确定性和非结构不确定性,非结构不确定性主要是由于测量噪声、外界干扰及计算中的采样时滞和舍入误差等非被控对象自身因素所引起的不确定性。结构不确定性和建模模型本身有关。

市场上的机械手臂大都不能根据具体使用需求对机械手臂进行局部旋转调节，无法进一步扩大机械手臂的运作范围，旋转部件之间的相对滑动不够流畅，长期使用易致使内部结构发生卡固现象，无法达到对试样的多方位多角度加工，为此，我们提出一种智能机械手臂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能机械手臂，以解决上述背景技术中提出的市场上的机械手臂大都不能根据具体使用需求对机械手臂进行局部旋转调节，无法进一步扩大机械手臂的运作范围，旋转部件之间的相对滑动不够流畅，长期使用易致使内部结构发生卡固现象，无法达到对试样的多方位多角度加工的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种智能机械手臂，包括底盘座，所述底盘座的上端表面中间位置固设有电动机一，所述电动机一的上端表面中间位置固设有套筒杆柱，所述套筒杆柱的上端表面固设有端连部，所述端连部的上端中间位置固设有衔接插杆，所述衔接插杆的外表面中间位置设置有横齿杆一，所述横齿杆一的外表面两侧均安装有一号辅动件，所述一号辅动件上靠近上侧设置有横齿杆二，所述一号辅动件的外表面靠近上侧中间位置安装有辅支件，所述横齿杆二的外表面中间位置安装有电动机二，所述电动机二的上端表面中间位置设置有伸缩杆，所述辅支件的上端表面中间位置设置有伸缩辅杆，所述伸缩杆的上端表面设置有收缩端体，所述收缩端体的上端表面设置有电动机三，所述电动机三的外表面靠近上侧中间位置设置有旋转杆，所述旋转杆的上端表面固设有连接部，所述衔接插杆的外表面靠近右侧且与一号辅动件对称安装有二号辅动件，所述二号辅动件的外表面靠近上侧中间位置贯穿开设有侧穿孔，所述二号辅动件的外表面靠近下侧中间位置贯穿开设有齿槽穿孔，所述横齿杆一的外表面两侧对称固设有卡齿侧条；

所述端连部和衔接插杆的内部中间位置安装有内转子，所述内转子包括底卡头，所述底卡头的上端表面中间位置固设有腰杆，所述腰杆的上端表面固设有端卡头，所述衔接插杆的下端表面固设有底连部，所述端连部的上端表面中间位置开设有卡环槽，所述套筒杆柱的内部中间位置开设有旋转通槽，所述套筒杆柱的内部且位于旋转通槽内侧安装有旋转柱杆，所述端卡头的外表面上下两侧固设有四组转轴珠，所述衔接插杆的外表面中间位置贯穿开设有插杆齿槽，所述横齿杆一的外表面中间位置固设有插杆齿牙条，所述辅支件的外表面靠近右侧中间位置贯穿开设有中央穿孔，所述伸缩辅杆的左端表面固设有顶头装部，所述顶头装部的外表面靠近左侧中间位置贯穿开设有环槽孔，所述顶头装部的外表面靠近左侧设置有组装件，所述组装件的外表面靠近右侧中间位置开设有环插组槽，所述顶头装部的外表面一侧设置有短装螺钉，所述连接部的上端表面中间位置开设有六角卡槽，所述连接部的上端表面中间位置安装有十字螺杆，所述十字螺杆包括十字攻头，所述十字攻头的下端表面固设有六角卡座，所述二号辅动件上且位于齿槽穿孔的内侧壁表面均匀固设有若干组咬合齿。

作为本发明进一步的方案：所述底盘座的底端表面四周边缘位置均匀固设有四组支腿，底连部通过内转子与端连部卡固安装，其中端连部通过底卡头、卡环槽和端卡头配合与衔接插杆旋转安装。

作为本发明进一步的方案：所述衔接插杆通过旋转通槽和旋转柱杆配合与端连部旋转设置，其中底卡头通过转轴珠和卡环槽配合与端连部相对滑动，电动机一通过旋转通槽和旋转柱杆配合与衔接插杆固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述一号辅动件通过横齿杆一与衔接插杆活动安装，其中一号辅动件通过齿槽穿孔、咬合齿和卡齿侧条配合与横齿杆一啮合设置，横齿杆一通过插杆齿牙条和插杆齿槽配合与衔接插杆啮合安装，横齿杆一通过衔接插杆和内转子配合与端连部垂直设置。

作为本发明进一步的方案：所述横齿杆二通过一号辅动件和侧穿孔配合与横齿杆一平行设置，电动机二通过贯穿孔与横齿杆二穿插设置，电动机二通过伸缩杆与收缩端体活动安装，辅支件通过横齿杆二、侧穿孔、中央穿孔和卡齿侧条配合与一号辅动件啮合安装，其中，中央穿孔的内侧壁表面均匀固设有若干组侧壁齿牙，其通过横齿杆二与卡齿侧条相啮合。

作为本发明进一步的方案：所述组装件通过伸缩辅杆与辅支件伸缩设置，其中组装件通过环插组槽、和短装螺钉和环槽孔配合与顶头装部活动安装，短装螺钉通过顶头装部与电动机三螺栓安装。

作为本发明进一步的方案：所述十字螺杆通过旋转杆和连接部配合与电动机三旋转安装，其中十字螺杆通过六角卡座和六角卡槽配合与连接部穿插安装，十字攻头的外表面上部四周边缘均匀固设有四组棱条，二号辅动件通过咬合齿和卡齿侧条配合与横齿杆一旋转设置。

作为本发明进一步的方案：所述机械手臂的使用方法具体步骤如下：

步骤一：首先通过内转子上下两端的底卡头和端卡头配合，将端连部和底连部对接安装，将横齿杆一通过插杆齿槽与衔接插杆穿插安装，其中由插杆齿槽和插杆齿牙条相互啮合，再将一号辅动件和二号辅动件，通过底部的齿槽穿孔贯穿组装在横齿杆一的两侧，再将电动机二通过横齿杆二依次穿过一号辅动件和二号辅动件安装于衔接插杆的上部，其中，事先将两组辅支件的底部穿插在侧穿孔内侧，然后通过环插组槽将组装件穿插在顶头装部上，紧接着将电动机三放置在两组组装件之间，经过短装螺钉从两侧将组装件与电动机三螺栓安装，最后将十字螺杆通过六角卡槽与连接部组合安装。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过设置有端连部、内转子和底连部，通过内转子上下端的底卡头和端卡头，依次通过卡环槽卡固在端连部和底连部的内侧，使得底连部可在内转子配合下与端连部发生相对滑动，然后再通过旋转通槽由旋转柱杆将电动机一与衔接插杆固定连接，使衔接插杆在旋转柱杆带动下绕端连部全方位旋转，由此可实现衔接插杆的上部水平方位的全角度旋转调节，可根据具体使用需求对机械手臂进行旋转调节，扩大机械手臂的运作范围，其中通过固设在端卡头上的四组转轴珠与卡环槽的滑动配合，可利用转轴珠与内侧壁的点面式接触方式，减少局部接触面积，降低部件之间的摩擦力，使得端连部与衔接插杆之间的相对滑动更加流畅，避免长期使用致使内部结构发生卡固现象。

2、通过设置有横齿杆一和插杆齿牙条，利用其表面的卡齿侧条和插杆齿牙条分别与齿槽穿孔内侧的齿牙，以及插杆齿槽内侧的咬合齿相互啮合，可通过紧密啮合的齿牙之间的相互作用力，使得一号辅动件和二号辅动件的下部可绕横齿杆一进行旋转调节，由此可通过上述操作，实现对机械手臂的一阶旋转调节，实现局部的前后倾斜调节，使得机械手臂的上部向前或向后旋转调节，然后再利用横齿杆二将电动机二安装在一号辅动件和二号辅动件之间，可通过伸缩杆伸缩推动收缩端体向前运动，带动伸缩辅杆在辅支件内侧延伸，再利用中央穿孔内侧的齿牙与卡齿侧条的紧密啮合，可旋转辅支件与横齿杆二之间的竖直夹角，以此来改变机械手臂上部电动机三的朝向，由此实现对十字螺杆的角度上的改变，以达到对试样的多方位多角度加工。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明中的底部爆炸结构示意图。

图3是本发明中端连部和衔接插杆的局部组装结构示意图。

图4是本发明中端连部和衔接插杆的截面图。

图5是本发明中衔接插杆和横齿杆一的组装结构示意图。

图6是本发明中的局部组装结构示意图

图7是本发明中连接部和十字螺杆的安装结构示意图。

图8是本发明中二号辅动件的局部剖面图。

图中1、底盘座；2、电动机一；3、套筒杆柱；4、端连部；5、衔接插杆；6、横齿杆一；7、一号辅动件；8、横齿杆二；9、辅支件；10、电动机二；11、伸缩杆；12、伸缩辅杆；13、收缩端体；14、电动机三；15、旋转杆；16、连接部；17、二号辅动件；18、侧穿孔；19、齿槽穿孔；20、卡齿侧条；21、内转子；2101、底卡头；2102、腰杆；2103、端卡头；22、底连部；23、卡环槽；24、旋转通槽；25、旋转柱杆；26、转轴珠；27、插杆齿槽；28、插杆齿牙条；29、中央穿孔；30、顶头装部；31、环槽孔；32、组装件；33、环插组槽；34、短装螺钉；35、六角卡槽；36、十字螺杆；3601、十字攻头；3602、六角卡座；37、咬合齿。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-8所示，一种智能机械手臂，包括底盘座1，底盘座1的上端表面中间位置固设有电动机一2，电动机一2的上端表面中间位置固设有套筒杆柱3，套筒杆柱3的上端表面固设有端连部4，端连部4的上端中间位置固设有衔接插杆5，衔接插杆5的外表面中间位置设置有横齿杆一6，横齿杆一6的外表面两侧均安装有一号辅动件7，一号辅动件7上靠近上侧设置有横齿杆二8，一号辅动件7的外表面靠近上侧中间位置安装有辅支件9，横齿杆二8的外表面中间位置安装有电动机二10，电动机二10的上端表面中间位置设置有伸缩杆11，辅支件9的上端表面中间位置设置有伸缩辅杆12，伸缩杆11的上端表面设置有收缩端体13，收缩端体13的上端表面设置有电动机三14，电动机三14的外表面靠近上侧中间位置设置有旋转杆15，旋转杆15的上端表面固设有连接部16，衔接插杆5的外表面靠近右侧且与一号辅动件7对称安装有二号辅动件17，二号辅动件17的外表面靠近上侧中间位置贯穿开设有侧穿孔18，二号辅动件17的外表面靠近下侧中间位置贯穿开设有齿槽穿孔19，横齿杆一6的外表面两侧对称固设有卡齿侧条20，利用中央穿孔29内侧的齿牙与卡齿侧条20的紧密啮合，可旋转辅支件9与横齿杆二8之间的竖直夹角，以此来改变机械手臂上部电动机三14的朝向，由此实现对十字螺杆36的角度上的改变，以实现对机械手臂的二次方位调节，便于对不同位置的试样进行加工；

如图2-8所示，端连部4和衔接插杆5的内部中间位置安装有内转子21，内转子21包括底卡头2101，底卡头2101的上端表面中间位置固设有腰杆2102，腰杆2102的上端表面固设有端卡头2103，衔接插杆5的下端表面固设有底连部22，端连部4的上端表面中间位置开设有卡环槽23，套筒杆柱3的内部中间位置开设有旋转通槽24，套筒杆柱3的内部且位于旋转通槽24内侧安装有旋转柱杆25，端卡头2103的外表面上下两侧固设有四组转轴珠26，衔接插杆5的外表面中间位置贯穿开设有插杆齿槽27，横齿杆一6的外表面中间位置固设有插杆齿牙条28，辅支件9的外表面靠近右侧中间位置贯穿开设有中央穿孔29，伸缩辅杆12的左端表面固设有顶头装部30，顶头装部30的外表面靠近左侧中间位置贯穿开设有环槽孔31，顶头装部30的外表面靠近左侧设置有组装件32，组装件32的外表面靠近右侧中间位置开设有环插组槽33，顶头装部30的外表面一侧设置有短装螺钉34，连接部16的上端表面中间位置开设有六角卡槽35，连接部16的上端表面中间位置安装有十字螺杆36，十字螺杆36包括十字攻头3601，十字攻头3601的下端表面固设有六角卡座3602，二号辅动件17上且位于齿槽穿孔19的内侧壁表面均匀固设有若干组咬合齿37，通过设置有横齿杆一6和插杆齿牙条28，利用其表面的卡齿侧条20和插杆齿牙条28分别与齿槽穿孔19内侧的齿牙，以及插杆齿槽27内侧的咬合齿37相互啮合，可通过紧密啮合的齿牙之间的相互作用力，使得一号辅动件7和二号辅动件17的下部可绕横齿杆一6进行旋转调节。

底盘座1的底端表面四周边缘位置均匀固设有四组支腿，底连部22通过内转子21与端连部4卡固安装，其中端连部4通过底卡头2101、卡环槽23和端卡头2103配合与衔接插杆5旋转安装，可利用转轴珠26与内侧壁的点面式接触方式，减少局部接触面积，降低部件之间的摩擦力，使得端连部4与衔接插杆5之间的相对滑动更加流畅，避免长期使用致使内部结构发生卡固现象。

衔接插杆5通过旋转通槽24和旋转柱杆25配合与端连部4旋转设置，其中底卡头2101通过转轴珠26和卡环槽23配合与端连部4相对滑动，电动机一2通过旋转通槽24和旋转柱杆25配合与衔接插杆5固定连接，通过旋转通槽24由旋转柱杆25将电动机一2与衔接插杆5固定连接，使衔接插杆5在旋转柱杆25带动下绕端连部4全方位旋转，由此可实现衔接插杆5的上部水平方位的全角度旋转调节。

一号辅动件7通过横齿杆一6与衔接插杆5活动安装，其中一号辅动件7通过齿槽穿孔19、咬合齿37和卡齿侧条20配合与横齿杆一6啮合设置，横齿杆一6通过插杆齿牙条28和插杆齿槽27配合与衔接插杆5啮合安装，横齿杆一6通过衔接插杆5和内转子21配合与端连部4垂直设置，可通过紧密啮合的齿牙之间的相互作用力，使得一号辅动件7和二号辅动件17的下部可绕横齿杆一6进行旋转调节，由此可通过上述操作，实现局部的前后倾斜调节。

横齿杆二8通过一号辅动件7和侧穿孔18配合与横齿杆一6平行设置，电动机二10通过贯穿孔与横齿杆二8穿插设置，电动机二10通过伸缩杆11与收缩端体13活动安装，辅支件9通过横齿杆二8、侧穿孔18、中央穿孔29和卡齿侧条20配合与一号辅动件7啮合安装，其中，中央穿孔29的内侧壁表面均匀固设有若干组侧壁齿牙，其通过横齿杆二8与卡齿侧条20相啮合，利用横齿杆二8将电动机二10安装在一号辅动件7和二号辅动件17之间，可通过伸缩杆11伸缩推动收缩端体13向前运动，带动伸缩辅杆12在辅支件9内侧向上延伸，以此推动机械手臂的上部向上或向前移动，以更加贴合试样，便于对试样进行紧密加工。

组装件32通过伸缩辅杆12与辅支件9伸缩设置，其中组装件32通过环插组槽33、和短装螺钉34和环槽孔31配合与顶头装部30活动安装，短装螺钉34通过顶头装部30与电动机三14螺栓安装，通过环插组槽33将组装件32穿插在顶头装部30上，紧接着将电动机三14放置在两组组装件32之间，经过短装螺钉34从两侧将组装件32与电动机三14螺栓安装，最后将十字螺杆36通过六角卡槽35与连接部16组合安装，由此完成对机械手臂的完整拼装。

十字螺杆36通过旋转杆15和连接部16配合与电动机三14旋转安装，其中十字螺杆36通过六角卡座3602和六角卡槽35配合与连接部16穿插安装，十字攻头3601的外表面上部四周边缘均匀固设有四组棱条，二号辅动件17通过咬合齿37和卡齿侧条20配合与横齿杆一6旋转设置，利用中央穿孔29内侧的齿牙与卡齿侧条20的紧密啮合，可旋转辅支件9与横齿杆二8之间的竖直夹角，以此来改变机械手臂上部电动机三14的朝向，由此实现对十字螺杆36的角度上的改变，以达到对试样的多方位多角度加工。

机械手臂的工作原理：首先通过内转子21上下两端的底卡头2101和端卡头2103配合，将端连部4和底连部22对接安装，将横齿杆一6通过插杆齿槽27与衔接插杆5穿插安装，其中由插杆齿槽27和插杆齿牙条28相互啮合，再将一号辅动件7和二号辅动件17，通过底部的齿槽穿孔19贯穿组装在横齿杆一6的两侧，再将电动机二10通过横齿杆二8依次穿过一号辅动件7和二号辅动件17安装于衔接插杆5的上部，其中，事先将两组辅支件9的底部穿插在侧穿孔18内侧，然后通过设置有端连部4、内转子21和底连部22，通过内转子21上下端的底卡头2101和端卡头2103，依次通过卡环槽23卡固在端连部4和底连部22的内侧，使得底连部22可在内转子21配合下与端连部4发生相对滑动，然后再通过旋转通槽24由旋转柱杆25将电动机一2与衔接插杆5固定连接，使衔接插杆5在旋转柱杆25带动下绕端连部4全方位旋转，由此可实现衔接插杆5的上部水平方位的全角度旋转调节，可根据具体使用需求对机械手臂进行旋转调节，扩大机械手臂的运作范围，其中通过固设在端卡头2103上的四组转轴珠26与卡环槽23的滑动配合，可利用转轴珠26与内侧壁的点面式接触方式，减少局部接触面积，降低部件之间的摩擦力，使得端连部4与衔接插杆5之间的相对滑动更加流畅，避免长期使用致使内部结构发生卡固现象；其中底盘座1上部的套筒杆柱3套设在旋转柱杆25外侧，对其进行保护，旋转杆15可带动连接部16上部旋转对试样局部进行加工，腰杆2102负责固定连接底卡头2101和端卡头2103，将端连部4和底连部22之间卡固安装，顶头装部30通过环槽孔31为短装螺钉34提供安装孔洞，通过十字攻头3601和六角卡座3602共同构成十字螺杆36，可通过其底部的六角卡座3602为切换不同的安装螺杆提供便利；再通过环插组槽33将组装件32穿插在顶头装部30上，紧接着将电动机三14放置在两组组装件32之间，经过短装螺钉34从两侧将组装件32与电动机三14螺栓安装，最后将十字螺杆36通过六角卡槽35与连接部16组合安装；其中通过设置有横齿杆一6和插杆齿牙条28，利用其表面的卡齿侧条20和插杆齿牙条28分别与齿槽穿孔19内侧的齿牙，以及插杆齿槽27内侧的咬合齿37相互啮合，可通过紧密啮合的齿牙之间的相互作用力，使得一号辅动件7和二号辅动件17的下部可绕横齿杆一6进行旋转调节，由此可通过上述操作，实现对机械手臂的一阶旋转调节，实现局部的前后倾斜调节，使得机械手臂的上部向前或向后旋转调节，然后再利用横齿杆二8将电动机二10安装在一号辅动件7和二号辅动件17之间，可通过伸缩杆11伸缩推动收缩端体13向前运动，带动伸缩辅杆12在辅支件9内侧延伸，再利用中央穿孔29内侧的齿牙与卡齿侧条20的紧密啮合，可旋转辅支件9与横齿杆二8之间的竖直夹角，以此来改变机械手臂上部电动机三14的朝向，由此实现对十字螺杆36的角度上的改变，以达到对试样的多方位多角度加工。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。