一種機(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及人工智能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)械手，能模仿人的手掌和手臂的某些動(dòng)作功能，用以按固定程序抓取、搬運(yùn)物件或操作工具的自動(dòng)操作裝置。機(jī)械手是最早出現(xiàn)的工業(yè)機(jī)器人，也是最早出現(xiàn)的現(xiàn)代機(jī)器人，它可代替人的繁重勞動(dòng)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的機(jī)械化和自動(dòng)化，也可以在有害環(huán)境下操作以保護(hù)人身安全，還可以在人們的日常生活中作為輔助、交流、互動(dòng)的智能活動(dòng)的載體。
[0003]目前市場(chǎng)上具有的人工智能機(jī)械手，其前后擺動(dòng)動(dòng)作和側(cè)舉上下動(dòng)作的最后輸出部分，通常采用杠桿和鐵絲拉線進(jìn)行控制和傳動(dòng)。這樣的結(jié)構(gòu)形式和操作方式，存在以下無法避免的冋題:
[0004](I)、動(dòng)作幅度問題。傳統(tǒng)機(jī)械手利用杠桿操作方式，由于受機(jī)械手內(nèi)部力臂尺寸的限制，機(jī)械手整體的擺動(dòng)動(dòng)作幅度或旋轉(zhuǎn)動(dòng)作幅度受到很大制約。
[0005](2)、噪音問題。鋼線、杠桿在機(jī)械手內(nèi)部的操作難以避免產(chǎn)生噪音，且無法通過潤(rùn)滑等方法消除。
[0006](3)、內(nèi)部走線問題。由于傳統(tǒng)機(jī)械手利用杠桿操作方式，驅(qū)動(dòng)和傳動(dòng)部位設(shè)置有拉鋼線和杠桿，給機(jī)械手的內(nèi)部走線帶來了困難。
[0007](4)、精度控制問題。傳統(tǒng)機(jī)械手的杠桿操作方式，難以實(shí)現(xiàn)精確的運(yùn)動(dòng)數(shù)值的控制。
[0008](5)、可靠性、安全性問題。拉鋼線和杠桿在機(jī)械手內(nèi)部頻繁受力，且拉鋼線和杠桿均屬于易損件，故機(jī)械手整體的可靠性難以保障；拉鋼線或者杠桿損壞，容易造成安全事故。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0009]本實(shí)用新型的目的在于提供一種機(jī)械手，以解決現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)械手存在的控制精度差、靈活度低、速度控制效果差、不夠安全可靠的問題。
[0010]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:
[0011]本實(shí)用新型提供的一種機(jī)械手，包括旋轉(zhuǎn)基座、第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)、第一傳動(dòng)齒輪組、第二傳動(dòng)齒輪組和機(jī)械擺臂;所述旋轉(zhuǎn)基座通過旋轉(zhuǎn)軸與機(jī)器人主體或者機(jī)架連接，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)、所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和所述第一傳動(dòng)齒輪組均設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)基座上，所述第二傳動(dòng)齒輪組設(shè)置在所述機(jī)械擺臂上，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第二傳動(dòng)齒輪組連接;所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第一傳動(dòng)齒輪組，能夠帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)基座繞所述旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng);所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述第二傳動(dòng)齒輪組，能夠帶動(dòng)所述機(jī)械擺臂繞垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線擺動(dòng)。
[0012]進(jìn)一步，機(jī)械手還包括第一蝸桿和第二蝸桿;所述第一蝸桿由所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)所述第一傳動(dòng)齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二蝸桿由所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)所述第二傳動(dòng)齒輪組轉(zhuǎn)動(dòng)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:通過蝸桿將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給垂直于驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸的齒輪，能夠減小電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝后的尺寸。
[0013]進(jìn)一步，所述第一傳動(dòng)齒輪組包括第一減速齒輪，所述第二傳動(dòng)齒輪組包括第二減速齒輪;所述第一減速齒輪與所述第一蝸桿嚙合，所述第二減速齒輪與所述第二蝸桿嚙合。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:一般電機(jī)的轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于機(jī)械動(dòng)作部件要求的動(dòng)作速度，而減速齒輪能夠降低轉(zhuǎn)速和增大轉(zhuǎn)矩，使驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠驅(qū)使動(dòng)作部件按照正常的動(dòng)作速度來控制機(jī)械手。
[0014]進(jìn)一步，所述第一傳動(dòng)齒輪組包括第一離合齒輪，所述第二傳動(dòng)齒輪組包括第二離合齒輪;所述第一離合齒輪與所述第一減速齒輪嚙合，所述第二離合齒輪與所述第二減速齒輪嚙合。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:在正常工作情況下，離合齒輪作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)部件，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳遞給機(jī)械手;在機(jī)械手收到外部阻力超過一定安全限值時(shí)，離合齒輪將脫離正常的工作位置，不再傳遞驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，從而避免機(jī)械手受到破壞。
[0015]進(jìn)一步，所述第一離合齒輪的軸線上設(shè)置有第一保護(hù)彈簧，當(dāng)所述第一離合齒輪的轉(zhuǎn)矩大于安全數(shù)值時(shí)，所述第一保護(hù)彈簧推動(dòng)所述第一離合齒輪偏離與所述第一減速齒輪的嚙合位置;所述第二離合齒輪的軸線上設(shè)置有第二保護(hù)彈簧，當(dāng)所述第二離合齒輪的轉(zhuǎn)矩大于安全數(shù)值時(shí)，所述第二保護(hù)彈簧推動(dòng)所述第二離合齒輪偏離與所述第二減速齒輪的嚙合位置。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:保護(hù)彈簧設(shè)置在離合齒輪的軸線上，用以推動(dòng)離合齒輪在特定受力狀況時(shí)離開嚙合位置，保證離合齒輪的安全保護(hù)作用。
[0016]進(jìn)一步，所述第一傳動(dòng)齒輪組包括旋轉(zhuǎn)齒輪，所述第二傳動(dòng)齒輪組包括擺臂齒輪；所述旋轉(zhuǎn)齒輪與所述旋轉(zhuǎn)軸固定連接，所述擺臂齒輪與所述機(jī)械擺臂固定連接;所述旋轉(zhuǎn)齒輪與所述第一離合齒輪嚙合，用于帶動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)基座繞所述旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng)，所述擺臂齒輪與所述第二離合齒輪嚙合，用于帶動(dòng)所述機(jī)械擺臂繞垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸的軸線擺動(dòng)。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:旋轉(zhuǎn)齒輪與旋轉(zhuǎn)軸固定連接，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過旋轉(zhuǎn)齒輪驅(qū)使旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)械手的前后擺動(dòng);而擺臂齒輪與機(jī)械擺臂固定連接，所以當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩通過擺臂齒輪，能夠推動(dòng)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)機(jī)械手臂側(cè)舉上下運(yùn)動(dòng)。
[0017]進(jìn)一步，機(jī)械手包括鎖扣;所述機(jī)械擺臂為長(zhǎng)條形，其兩端分別為延長(zhǎng)部和設(shè)置有所述第二傳動(dòng)齒輪組的連接部，所述鎖扣以可拆卸方式連接所述延長(zhǎng)部與所述連接部；當(dāng)所述延長(zhǎng)部受力大于安全數(shù)值時(shí)，所述鎖扣可自動(dòng)拆分。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:鎖扣實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手末端與基礎(chǔ)端的可拆卸連接，特別是作為兒童陪伴類型的機(jī)械人的機(jī)械手，經(jīng)常受到兒童的拉扯。當(dāng)拉扯力度過大時(shí)，機(jī)械手末端在鎖扣的保護(hù)作用下，脫離機(jī)器人主體，從而保護(hù)了手臂和主體不受外界拉力的破壞。并且，脫落下來的機(jī)械手可以簡(jiǎn)易地重新安裝。
[0018]優(yōu)選地，所述連接部的外形為球形。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:球形的連接部用于放置第二傳動(dòng)齒輪組的眾多齒輪，以避免機(jī)械手末端的尺寸過大;如果機(jī)械手末端外形尺寸太大，則實(shí)現(xiàn)不了手臂的作用。同時(shí)，球形的連接部對(duì)使用者而言更加安全。
[0019]進(jìn)一步，機(jī)械手包括第一擺動(dòng)角度控制器和第二擺動(dòng)角度控制器;所述第一擺動(dòng)角度控制器設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)軸，所述第二擺動(dòng)角度控制器設(shè)置于所述第二傳動(dòng)齒輪組;所述第一擺動(dòng)角度控制器用于限制所述旋轉(zhuǎn)基座的擺動(dòng)角度范圍，所述第二擺動(dòng)角度控制器用于限制所述機(jī)械擺臂的擺動(dòng)角度范圍。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:由于機(jī)械手前后擺動(dòng)的幅度和上下側(cè)舉幅度均不要求360度方向，設(shè)置機(jī)械手的第一擺動(dòng)角度控制器、第二擺動(dòng)角度控制器，能夠分別限制機(jī)械手前后擺動(dòng)的角度范圍和上下側(cè)舉的角度范圍。
[0020]優(yōu)選地，所述機(jī)械擺臂經(jīng)由超聲波粘合制成。該技術(shù)方案的技術(shù)效果在于:機(jī)械手?jǐn)[臂整體由超聲波粘合，一方面避免了使用螺絲進(jìn)行安裝，減小了機(jī)械手的整體重量，另一方面消除了外殼之間的縫隙和錯(cuò)位，提高了使用安全性。
[0021]本實(shí)用新型的有益效果是:使用第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第一傳動(dòng)齒輪組，帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)基座繞旋轉(zhuǎn)軸擺動(dòng);使用第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)第二傳動(dòng)齒輪組，帶動(dòng)機(jī)械擺臂繞垂直于旋轉(zhuǎn)軸的軸線擺動(dòng)。兩組機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了電機(jī)和齒輪控制機(jī)械手進(jìn)行前后擺動(dòng)和上下側(cè)舉，提高了控制精確度、距離和速度的控制靈活度、改善了機(jī)械手的內(nèi)部走線，使機(jī)械手的操控更加安全尚效。
【附圖說明】
[0022]為了更清楚地說明本實(shí)用新型【具體實(shí)施方式】的技術(shù)方案，下面將對(duì)【具體實(shí)施方式】描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。顯而易見地，下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0023]圖1為本實(shí)用新型提供的機(jī)械手的位置示意圖；
[0024]圖2為本實(shí)用新型提供的機(jī)械手的主視圖；
[0025]圖3為圖2中B-B方面的剖視圖；
[0026]圖4為圖2中I處的局部放大圖；
[0027]圖5為圖3中K處的局部放大圖；
[0028]圖6為本實(shí)用新型提供的機(jī)械手的第二傳動(dòng)齒輪組的爆炸圖；
[0029]圖7為本實(shí)用新型提供的機(jī)械手的連接部和延長(zhǎng)部的爆炸圖。
[0030]附圖標(biāo)記:
[0031]1-機(jī)器人；2-旋轉(zhuǎn)基座；3-旋轉(zhuǎn)軸；
[0032]4-機(jī)械擺臂；401-連接部；402-延長(zhǎng)部；
[0033]5-第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)；6-第一蝸桿；7-第一減速齒輪；
[0034]8-第一離合齒輪；10-旋轉(zhuǎn)齒輪；
[0035]n-第一擺動(dòng)角度控制器；
[0036]12-第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)；13-第二蝸桿；14-第二減速齒輪；
[0037]15-第二離合齒輪；16-第二保護(hù)彈簧；17-擺臂齒輪；
[0038]18-第二擺動(dòng)角度控制器；
[0039]19-鎖扣。
【具體實(shí)施方式】
[0040]下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0041]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本實(shí)用新型和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0042]在本實(shí)用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機(jī)械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語在本實(shí)用新型中的具體含義。
[0043]本實(shí)施例提供了一種機(jī)械手，其中:圖1為本實(shí)用新型提供的機(jī)械手的位置示意圖，圖2為本實(shí)用新型提供的機(jī)械手的主視圖，圖3為圖2中B-B方面的剖視圖，圖4為圖2中I處的局部放大圖，圖5為圖3中K處的局部放大圖。如