一种机械手结构

技术领域

本发明属于自动化技术领域，特别涉及一种机械手结构。

背景技术

随着人工智能技术的快速发展，国家在智能制造的战略部署已经逐步在实现，全球制造业逐渐向着自动化、智能化的方向发展。对于数控机床行业来说，通过柔性制造系统或自动化生产线，可以实现物料的自动上下料及周转，提高人机配比，实现夜间无人化加工，提高生产效率和生产质量，降低生产成本。

数控机床领域的自动化生产单元，无论是柔性制造系统还是自动化生产线，都离不开机械手的参与，机械手的结构特性对自动化单元的整体性能具有直接的影响，常见的可驱动末端夹持器做直线运动的机械手有直角坐标式机械手、圆柱坐标式机械手、水平多关节机械手、关节型机械手等。直角坐标式机械手三个关节都是移动关节，关节轴线相互垂直，这个结构的机械手以框架式结构为主，操作灵活性差、占地面积大，在数控机床内部或狭小空间内无法完成物料搬运工作；圆柱坐标机械手三个关节分别是一个转动关节和两个移动关节，工作空间为以圆柱体，结构尺寸大，操作灵活性差，同样不适合用于空间受限的场合；水平多关节机械手有三个旋转关节，其轴线相互平行，使得末端夹持器在平面内可以实现定位和定向，这类结构的机械手自由度多、灵活性高，但结构复杂、成本高、结构尺寸和占地面积大，在一些狭小空间或要求结构紧凑的场合仍然不适合使用，并且水平多关节机械手仅能实现水平面内物料的抓取，不具备空间物料抓取的能力；关节型机械手为空间机械手，多个关节臂串联连接，可实现空间内任意位置物料的抓取和姿态调整，动作灵活、工作空间大，但结构尺寸也会随之增大，并且由于关节数量多，每个关节需要配备单独的动力源，控制更为复杂，制造成本高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、空间占用小、控制简单、制造成本低的机械手结构，能够满足数控机床内部和狭小空间的使用要求。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：一种机械手结构，包括电机、第一关节臂、传动装置、第二关节臂和末端夹持器，第一关节臂安装于电机的输出端，可在电机驱动下旋转；传动装置设置于第一关节臂内，传动装置的一端与电机的输出端联接，一端与第二关节臂联接，可在电机作用下带动第二关节臂转动；末端夹持器安装于第二关节臂上。

上述一种机械手结构，所述传动装置为同步带传动结构，或者摩擦带传动结构，或者齿轮传动结构，或者连杆传动结构。

上述一种机械手结构，所述同步带传动结构包括主动带轮、从动带轮和同步带，主动带轮和从动带轮通过同步带联接；主动带轮安装于电机的输出端，从动带轮与第二关节臂联接。

上述一种机械手结构，所述从动带轮与第二关节臂之间设置有第二减速器，第二减速器的输入端与从动带轮联接，输出端与第二关节臂固定联接。

上述一种机械手结构，所述电机与第一关节臂之间设置有第一减速器，第一减速器的输入端与电机联接，输出端与第一关节臂固定联接。

上述一种机械手结构，所述第一减速器与第二减速器的减速比比值为2。

上述一种机械手结构，所述第一减速器和第二减速器均为谐波减速器。

上述一种机械手结构，所述末端夹持器的运动轨迹为直线。

上述一种机械手结构，所述第一关节臂与第二关节臂可折叠在一起。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明采用折叠式机械手结构，两个关节臂由一个动力源驱动，通过机械传动结构将电机输出的转动转换为关节臂末端夹持器的直线移动，结构简单、空间占用小、易于控制、制造成本低，能够满足狭小空间的使用要求，在上下料空间狭小的自动化产线或柔性制造系统中具有更好的应用优势。

附图说明

图1是本发明的结构示意图之一。

图2是本发明的结构示意图之二。

图3是本发明的运动原理示意图。

实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。另外，术语“联接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

结合图1和图2所示，本发明实施例提供的一种机械手结构，包括伺服电机1、第一减速器2、第一关节臂3、主动带轮4、从动带轮5、同步带6、第二减速器7、第二关节臂8和末端夹持器9。

第一减速器2和主动带轮4均安装于伺服电机1的输出端。第一减速器2与第一关节臂3固定联接，可在伺服电机1的作用下带动第一关节臂3旋转。第一关节臂3为内部中空结构，主动带轮4、从动带轮5均设置于第一关节臂3内，主动带轮4和从动带轮5之间通过同步带6联接。从动带轮5与第二减速器7的输入端联接，第二减速器7的输出端则与第二关节臂8固定联接，当伺服电机1转动时，可将动力依次通过主动带轮4、同步带6、从动带轮5传递给第二减速器7，并带动第二关节臂8转动。末端夹持器9安装于第二关节臂8上，可随第二关节臂一起运动，以将抓取的物料送到指定位置。

为实现末端夹持器9的直线运动，第一减速器2和第二减速器7的减速比比值为2。其运动原理图如图3所示，初始状态时，第一关节臂3与第二关节臂8折叠在一起，与Y轴方向相重合，当伺服电机1以速度V逆时针转动时，第一关节臂3以相同速度V逆时针转动，由于第一减速器2与第二减速器7的减速比比值为2，因此，第二关节臂8的转动速度为伺服电机转速的两倍，并且通过第二减速器7将伺服电机1输出的逆时针方向的运动转换为顺时针方向的运动输出，即第二关节臂8的转动速度为2V，方向为顺时针方向。当第一关节臂3转过角度α时，第二关节臂8相对第一关节臂3转过角度为2α，第一关节臂3和第二关节臂8联动过程中，机械手末端夹持器6的运动轨迹始为直线OB。

上述实施例中，伺服电机1与第二关节臂8之间的动力传动通过主动带轮4、从动带轮5和同步带6组成的同步带传动结构实现，也可替换为摩擦带传动结构，或者齿轮传动结构，或者连杆传动结构，其外部结构与本实施例一致，只需将主动带轮4、从动带轮5和同步带6替换为对应传动结构即可。另外，也可将伺服电机1与第一减速器2的联接结构替换为减速电机结构。

尽管上文对本发明进行了详细说明，但是本发明不限于此，本领域技术人员可以根据本发明的原理进行各种修改。因此，凡按照本发明原理所作的修改，都应当理解为落入本发明的保护范围。