一种平衡式示教机械臂的制作方法

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种平衡式示教机械臂。

背景技术：

目前大多使用的机器人示教存在一定的局限，主要是对编程人员技术水平要求较高，在应用于种类繁多、表面复杂的产品时，效率低、工作量大。在专利ZL 2014 2 0847601.1所描述的拖动式示教机械臂被发明出来以后，机器人示教的工作量被大大降低。

但是，由于示教机械臂具有一定的重量，在操作人员使用时容易引起疲劳，对操作人员的体能要求高；而且由于机械臂运动过程中重力引起的力矩不断发生变化，对提高示教轨迹的稳定性造成不利影响。因此为了降低操作者的工作强度，从而使运动轨迹更加平滑可控，操作轻便，特发明一种平衡式示教关节臂。

技术实现要素：

本发明目的在于提出一种平衡式示教机械臂，为了解决示教关节体重量大、操作不便等问题。

为达到此目的，本发明采用以下技术方案：

一种平衡式示教机械臂，包括底座、机身、下臂、上臂安装座、上臂和示教手腕，所述底座通过第一转动轴连接有所述机身的一端，所述机身的另一端通过第二转动轴连接有所述下臂的一端，所述下臂的另一端通过第三转动轴连接有所述上臂安装座的一端，所述上臂安装座的另一端通过第四转动轴连接有所述上臂的一端，所述上臂的另一端设置有用于拖动示教的示教手腕，所述机身、所述第二转动轴及所述第三转动轴之间还设置有平衡缩放装置。

所述平衡缩放装置包括转动轴连接结构、缩放部和固定支架，所述第三转动轴和第二转动轴通过所述转动轴连接结构连接于所述缩放部的一端，所述缩放部的另一端连接所述固定支架，所述固定支架安装于所述机身。

所述转动轴连接结构包括联动摇杆、从动摇杆和平衡连杆，所述联动摇杆的一端铰接于所述平衡连杆的上端，所述联动摇杆的中部铰接于所述第三转动轴上，所述联动摇杆的另一端与所述上臂安装座固连；所述从动摇杆的一端铰接于靠近所述平衡连杆下端的部位，所述从动摇杆的另一端铰接于所述第二转动轴上。

所述平衡连杆与所述下臂相互平行设置，且所述平衡连杆的长度大于所述下臂的长度，所述联动摇杆上与所述从动摇杆相对的部分与所述从动摇杆互相平行且长度相等。

所述缩放部为可拉伸的弹簧。

所述固定支架为“<”形支架。

所述固定支架的一端固定设置于所述机身，所述固定支架的另一端的端部设有用于固定所述缩放部的一端的第一挂轴。

所述平衡连杆的延伸端设有第二挂轴，所述第二挂轴用于固定所述缩放部的一端，所述缩放部固定于所述第一挂轴和所述第二挂轴上。

所述平衡连杆的铰接处设置有自润滑向心关节轴承。

所述第二转动轴和第三转动轴上分别设有转角限位构件装置。

本发明通过加装平衡装置，可以将示教机械臂的下臂、上臂和示教手腕的重量基本抵消，使操作者获得更加轻便灵活的操作经验。

附图说明

图1为本发明一种实施例的结构示意图；

图2为本发明一种实施例的结构侧视图；

其中：1为底座；2为机身；3为下臂；4为上臂；5为第一转动轴；6为第二转动轴；7为第三转动轴；8为示教手腕；9为缩放部；10为固定支架；11为联动摇杆；12为从动摇杆；13为平衡连杆；14为上臂安装座；15为第四转动轴；101为第一挂轴；131为第二挂轴。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

如图1或图2所示，一种平衡式示教机械臂，包括底座1、机身2、下臂3、上臂安装座14、上臂4和示教手腕8，所述底座1通过第一转动轴5连接有所述机身2的一端，所述机身2的另一端通过第二转动轴6连接有所述下臂3的一端，所述下臂3的另一端通过第三转动轴7连接有所述上臂安装座14的一端，所述上臂安装座14的另一端通过第四转动轴15连接有所述上臂4的一端，所述上臂4的另一端设置有用于拖动示教的示教手腕8，其特征在于：所述机身2、所述第二转动轴6及所述第三转动轴7之间还设置有平衡缩放装置。

本方案基于示教机械臂作为机器人工作轨迹的采集装置上，加装了一种平衡缩放装置，机械臂是由一系列连杆通过旋转关节连接在一起的开式运动链，其关节只由轴承来传递示教时所传递给各个关节的运动信息，由于机械臂本身重量很大，工作人员在操作过久时很容易产生疲劳，从而影响到运动信息的稳定性，通过加装平衡缩放装置，使得各个关节上的受力达到平衡，稳定了运动轨迹，降低了操作人员的工作难度。

更进一步的说明，所述平衡缩放装置包括转动轴连接结构、缩放部9和固定支架10，所述第三转动轴7和第二转动轴6通过所述转动轴连接结构连接于所述缩放部9的一端，所述缩放部9的另一端连接所述固定支架10，所述固定支架安装于所述机身2。

由于示教机械手臂重量大，操作人员在使用时容易引起疲劳，机械臂运动中重力引起力矩不断变化，降低示教轨迹的稳定性，添加平衡缩放装置，降低操作人员工作强度，示教轨迹平滑可控。

更进一步的说明，所述转动轴连接结构包括联动摇杆11、从动摇杆12和平衡连杆13，所述联动摇杆11的一端铰接于所述平衡连杆13的上端，所述联动摇杆11的中部铰接于所述第三转动轴7上，所述联动摇杆11的另一端与所述上臂安装座14固连，；所述从动摇杆12的一端铰接于靠近所述平衡连杆13下端的部位，所述从动摇杆12的另一端铰接于所述第二转动轴6上。

示教过程中，操作人员通过示教机械臂末端的手柄进行操作，按照特定轨迹进行移动的过程中，下臂与上臂的运动便通过联动摇杆、从动摇杆和平衡连杆使得拉伸弹簧发生相应的变形，利用弹簧力来平衡机械臂重力引起的力矩的变化。

更进一步的说明，所述平衡连杆13与所述下臂3相互平行设置，且所述平衡连杆13的长度大于所述下臂3的长度。所述平衡连杆的长度根据力学平衡原理确定，有效的确保运动轨迹的稳定同时使操作人员的操作难度系数降到最低。所述联动摇杆11上与所述从动摇杆12相对的部分与所述从动摇杆12互相平行且长度相等

更进一步的说明，所述两根平行的平衡连杆13之间设置有加强杆，目的是使平衡连杆之间的连接更为牢固，避免因机械臂重力过大造成的设备损伤。

更进一步的说明，所述平衡连杆13的铰接处设置有自润滑向心关节轴承。自润滑向心关节轴承的球形滑动接触面大，允许的倾斜角大，具有承受较大载荷与抗冲击的能力，并且有抗腐蚀、耐磨损、自调心和润滑好等特点。

更进一步的说明，所述第二转动轴6和第三转动轴7上分别设有转角限位构件装置。

转角限位构件装置用于记忆机械臂在运动过程中的运动轨迹，更精确的将运动轨迹储存起来，便于以后机械臂自动工作使用。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。