多自由度旋转机械臂及旋转双臂机械的制作方法

本实用新型涉及机械臂领域，具体而言，涉及多自由度旋转机械臂及旋转双臂机械。

背景技术：

机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到空间中的某一点进行作业。

随着经济的发展，社会的进步，工业4.0的进程，现有机械臂结构复杂、运动灵活性不高的问题亟待解决。

技术实现要素：

本实用新型内容的目的在于提供一种多自由度旋转机械臂，其结构简单、运动灵活性高。

本实用新型内容的目的在于提供一种旋转双臂机械，其结构简单、运动灵活性高。

本实用新型提供一种技术方案：

一种多自由度旋转机械臂，包括机械臂安装部、第一本体、第一传动部、第二本体、第二传动部、第三本体和第三传动部。机械臂安装部用于固定或与外部设备连接。第一本体与机械臂安装部通过第一转动件连接，第二本体与第一本体通过第二转动件连接，第三本体与第二本体通过第三转动件连接。第一传动部驱动第一本体相对于机械臂安装部绕第一轴线和/或第二轴线转动，第二传动部驱动第二本体相对于第一本体绕第三轴线转动，第三传动部驱动第三本体相对于第二本体绕第四轴线和/或第五轴线转动。

进一步地，上述第一传动部包括第一控制器、第一电机、第一减速器、第二控制器、第二电机和第二减速器。第一电机安装于第一本体，第一控制器与第一电机连接，并控制第一电机。第一电机与第一减速器传动连接，以驱动第一减速器。第一减速器安装于第一本体，以驱动第一本体绕第一轴线转动。第二电机安装于第一本体，第二控制器与第二电机连接，并控制第二电机。第二电机与第二减速器传动连接，以驱动第二减速器。第二减速器安装于第一本体，以驱动第一本体绕第二轴线转动。

进一步地，上述第一电机的数量为两个，这两个第一电机通过带传动机构驱动第一减速器。

进一步地，上述第一减速器与第二减速器均为谐波减速器。

进一步地，上述第二传动部包括第三控制器、第三电机和第三减速器。第三电机安装于第一本体，第三控制器与第三电机连接，并控制第三电机。第三电机与第三减速器传动连接，以驱动第三减速器。第三减速器安装于第一本体，并与第二本体连接，以驱动第二本体相对第一本体绕第三轴线转动。

进一步地，上述第三传动部包括第四控制器、第四电机、第四减速器、第五控制器、第五电机和第五减速器。第四电机安装于第二本体，第四控制器与第四电机连接，并控制第四电机，第四电机与第四减速器传动连接，以驱动第四减速器。第四减速器安装于第二本体，以驱动第三本体绕第四轴线转动。第五电机安装于第二本体，第五控制器与第五电机连接，并控制第五电机。第五电机与第五减速器传动连接，以驱动第五减速器。第五减速器安装于第二本体，以驱动第三本体绕第五轴线转动。

进一步地，上述第一轴线与第二轴线相互垂直，第四轴线与第五轴线相互垂直。

进一步地，上述第一传动部、第二传动部和第三传动部上均设置有行程开关。行程开关分别用于判断第一传动部、第二传动部和第三传动部的位置。

本实用新型还提供另外一种技术方案：

一种旋转双臂机械，包括基座和上述多自由度旋转机械臂。机械臂安装部、第一本体、第一传动部、第二本体、第二传动部、第三本体和第三传动部。机械臂安装部用于固定或与外部设备连接。第一本体与机械臂安装部通过第一转动件连接，第二本体与第一本体通过第二转动件连接，第三本体与第二本体通过第三转动件连接。第一传动部驱动第一本体相对于机械臂安装部绕第一轴线和/或第二轴线转动，第二传动部驱动第二本体相对于第一本体绕第三轴线转动，第三传动部驱动第三本体相对于第二本体绕第四轴线和/或第五轴线转动。多自由度旋转机械臂的数量为两个，多自由度旋转机械臂的机械臂安装部与基座转动连接。

进一步地，上述基座上设置有第六电机，第六电机用于驱动机械臂安装部相对于基座转动。

相比现有技术，本实用新型提供的多自由度旋转机械臂及旋转双臂机械的有益效果是：

第一本体可相对于机械臂安装部绕第一轴线和/或第二轴线转动，第二本体可相对于第一本体绕第三轴线转动，第三本体可相对于第二本体绕第四轴线和/或第五轴线转动。沿第一轴线、第二轴线、第三轴线、第四轴线和第五轴线的转动可相互配合，从而使多自由度旋转机械臂具有良好的运动灵活性。同时机械臂安装部、第一本体、第二本体和第三本体的结构简单，进一步为机械臂的运动带来轻便的灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的第一实施例提供的多自由度旋转机械臂在第一视角下的结构示意图；

图2为本实用新型的第一实施例提供的多自由度旋转机械臂在第二视角下的结构示意图；

图3为本实用新型的第一实施例提供的多自由度旋转机械臂的第一传动部的结构示意图；

图4为本实用新型的第一实施例提供的多自由度旋转机械臂的第二传动部的结构示意图；

图5为本实用新型的第一实施例提供的多自由度旋转机械臂的第三传动部的结构示意图；

图6为本实用新型的第二实施例提供的旋转双臂机械的结构示意图。

图标：100、220-多自由度旋转机械臂；110-机械臂安装部；120-第一传动部；122-第一电机；124-第一减速器；126-第二电机；128-第二减速器；130-第一本体；140-第二传动部；142-第三电机；144-第三减速器；150-第二本体；160-第三传动部；162-第四电机；164-第四减速器；166-第五电机；170-第三本体；200-旋转双臂机械；210-基座；221-第一机械臂；2211-第一安装部；223-第二机械臂；2231-第二安装部。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底”、“顶”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“设置”、“连接”等术语应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。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实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参阅图1～图2，本实施例提供了一种多自由度旋转机械臂100，包括机械臂安装部110、第一本体130、第一传动部120、第二本体150、第二传动部140、第三本体170和第三传动部160。机械臂安装部110用于固定或与外部设备连接。第一本体130与机械臂安装部110通过第一传动部120连接，第二本体150与第一本体130通过第二传动部140连接，第三本体170与第二本体150通过第三传动部160连接。第一传动部120驱动第一本体130可相对于机械臂安装部110绕第一轴线，也可以相对于机械臂安装部110绕第二轴线转动，还可以同时相对于机械臂安装部110绕第一轴线和第二轴线转动。第二传动部140驱动第二本体150相对于第一本体130绕第三轴线转动，第三传动部160驱动第三本体170可相对于第二本体150绕第四轴线转动，也可以相对于第二本体150绕第五轴线转动，还可以同时相对于第二本体150绕第四轴线和第五轴线转动。

在本实施例中，上述第一轴线、第三轴线和第四轴线相互平行，上述第一轴线与第二轴线相互垂直，上述第四轴线与第五轴线相互垂直。

请参阅图3，第一传动部120的作用是为第一本体130与机械臂安装部110之间提供一个两自由度的转动，其包括第一控制器(图中未示)、第一电机122、第一减速器124、第二控制器(图中未示)、第二电机126和第二减速器128。第一电机122安装于第一本体130，第一控制器与第一电机122连接，并控制第一电机122。第一电机122与第一减速器124传动连接，以驱动第一减速器124。第一减速器124安装于第一本体130，以驱动第一本体130相对于机械臂安装部110绕第一轴线转动。第二电机126安装于第一本体130，第二控制器与第二电机126连接，并控制第二电机126。第二电机126与第二减速器128传动连接，以驱动第二减速器128。第二减速器128安装于第一本体130，以驱动第一本体130相对于机械臂安装部110绕第二轴线转动。

在本实施例中，第一电机122与第一减速器124之间通过同步带传动连接。具体而言，第一电机122的输出轴与第一减速器124的输入轴均套设有皮带轮(图中未标号)，两个皮带轮通过同步带连接，从而实现第一电机122与第一减速器124之间的传动。带传动是一种软传动，它能让整个传动过程更加平稳。当然，在本实用新型的其他实施例中，第一电机122与第一减速器124之间的连接也并不限于以带传动为代表的软传动，也可以是以齿轮传动为代表的硬传动。

在本实施例中，第二电机126与第二减速器128之间通过同步带传动连接。具体而言，第二电机126的输出轴与第二减速器128的输入轴均套设有皮带轮(图中未标号)，两个皮带轮通过同步带连接，从而实现第二电机126与第二减速器128之间的传动。当然，在本实用新型的其他实施例中，第二电机126与第二减速器128之间的连接也可以是以其他传动方式连接，比如齿轮传动。

在本实施例中，第一电机122的数量为两个，这两个第一电机122通过带传动机构驱动第一减速器124。使用两个第一电机122的目的在于提供使第一本体130转动的更大驱动力，当然第一电机122的数目也可以是其他数量，比如功率更大的一个第一电机122，也比如三个第一电机122。

请参阅图4，第二传动部140的作用是为第一本体130与第二本体150之间提供一个单自由度的转动，其包括第三控制器(图中未示)、第三电机142和第三减速器144。第三电机142安装于第一本体130，第三控制器与第三电机142连接，并控制第三电机142。第三电机142与第三减速器144传动连接，以驱动第三减速器144。第三减速器144安装于第一本体130，并与第二本体150连接，以驱动第二本体150相对第一本体130绕第三轴线转动。

在本实施例中，第三电机142与第三减速器144之间通过同步带传动连接。具体而言，第三电机142的输出轴与第三减速器144的输入轴均套设有皮带轮(图中未标号)，两个皮带轮通过同步带连接，从而实现第三电机142与第三减速器144之间的传动。当然，在本实用新型的其他实施例中，第三电机142与第三减速器144之间的连接也可以是以其他传动方式连接，比如齿轮传动。

请参阅图5，第三传动部160的作用是第二本体150与第三本体170之间提供一个两自由度的转动，其包括第四控制器(图中未示)、第四电机162、第四减速器164、第五控制器(图中未示)、第五电机166和第五减速器(图中未示)。第四电机162安装于第二本体150，第四控制器与第四电机162连接，并控制第四电机162，第四电机162与第四减速器164传动连接，以驱动第四减速器164。第四减速器164安装于第二本体150，以驱动第三本体170相对于第二本体150绕第四轴线转动。第五电机166安装于第二本体150，第五控制器与第五电机166连接，并控制第五电机166。第五电机166与第五减速器传动连接，以驱动第五减速器。第五减速器安装于第二本体150，以驱动第三本体170相对于第二本体150绕第五轴线转动。

在本实施例中，第四电机162与第四减速器164之间通过同步带传动连接。具体而言，第四电机162的输出轴与第四减速器164的输入轴均套设有皮带轮(图中未标号)，两个皮带轮通过同步带连接，从而实现第四电机162与第四减速器164之间的传动。当然，在本实用新型的其他实施例中，第四电机162与第四减速器164之间的连接也可以是以其他传动方式连接，比如齿轮传动。

在本实施例中，第五电机166与第五减速器之间通过同步带传动连接。具体而言，第五电机166的输出轴与第五减速器的输入轴均套设有皮带轮(图中未标号)，两个皮带轮通过同步带连接，从而实现第五电机166与第五减速器之间的传动。当然，在本实用新型的其他实施例中，第五电机166与第五减速器之间的连接也可以是以其他传动方式连接，比如齿轮传动。

在本实施例中，第一减速器124、第二减速器128、第三减速器144、第四减速器164与第五减速器均为谐波减速器。

在本实施例中，上述第一传动部120、第二传动部140和第三传动部160上均设置有行程开关(图中未示)。行程开关分别用于判断第一传动部120、第二传动部140和第三传动部160的位置。

请参阅图1～图5，本实施例提供的多自由度旋转机械臂100，第一本体130可相对于机械臂安装部110绕第一轴线和/或第二轴线转动，第二本体150可相对于第一本体130绕第三轴线转动，第三本体170可相对于第二本体150绕第四轴线和/或第五轴线转动。沿第一轴线、第二轴线、第三轴线、第四轴线和第五轴线的转动可相互配合，从而使多自由度旋转机械臂100具有良好的运动灵活性。同时机械臂安装部110、第一本体130、第二本体150和第三本体170的结构简单，进一步为多自由度旋转机械臂100的运动带来轻便的灵活性。第二实施例

请参阅图6，本实施例提供了一种旋转双臂机械200，包括基座210和多自由度旋转机械臂220。多自由度旋转机械臂220的数量为两个，分别记为第一机械臂221和第二机械臂223。第一机械臂221上的第一安装部2211与基座210转动连接，第二机械臂223上的第二安装部2231与基座210转动连接。

在本实施例中，基座210上设置有分别驱动第一安装部2211和第二安装部2231相对于所述基座210转动的第六电机(图中未示)，第六电机通过同步带驱动第一安装部2211和第二安装部2231相对于所述基座210转动。当然，在本实用新型的其他实施例中，多自由度旋转机械臂220与基座210也可以以其他方式转动连接，比如齿轮传动。

本实施例提供的旋转双臂机械200，结构简单，运动灵活性高，能适应复杂的工作环境。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。