专利名称：小型模块化机械手臂的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种机械手臂，特别是涉及ー种小型模块化机械手臂。
背景技术：
机械手臂是目前在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，在エ业制造、医学治疗、娱乐服务、军事以及太空探索等领域都能见到它的身影。机械手臂能够接受指令，精确地定位到三维(或ニ維)空间上的某一点进行作业。由于不同的机械手臂功能各不相同，其结构、运动方式、控制系统也千差万別。然而，目前教育市场上缺乏ー种能通过自由重构来模拟各种机械手臂的通用的机械手臂。
实用新型内容本实用新型要解决的技术问题是为了克服现有技术中缺乏ー种能够通过自由重构来模拟各种机械手臂的机械手臂的缺陷，提供ー种小型模块化机械手臂。本实用新型是通过下述技术方案来解决上述技术问题的ー种小型模块化机械手臂，其特点在于，所述机械手臂包括依次串联为一体的一底座、若干旋转模块及一手爪模块，所述底座通过ー第一转动模块与所述旋转模块连接，每两个所述旋转模块之间通过一第二转动模块连接，所述手爪模块通过另一所述第一转动模块与所述旋转模块连接。较佳地，所述机械手臂还包括一数字伺服舵机，所述旋转模块、所述第一转动模块、所述第二转动模块及所述手爪模块均与所述数字伺服舵机连接。较佳地，所述若干旋转模块包括若干第一旋转模块和若干第二旋转模块。较佳地，所述旋 转模块、所述第一转动模块、所述第二转动模块及所述手爪模块内均嵌有一运动控制単元、一伺服驱动单元、一通讯单元以及多种传感器。较佳地，所述多种传感器包括一反馈传感器、一速度传感器、一力矩传感器及一温度传感器。较佳地，所述若干旋转模块、所述第一转动模块、所述第二转动模块及所述手爪模块之间采用菊花链方式或并行方式串联。较佳地，所述第一转动模块和所述第二转动模块为U型模块、L型模块或筒形模块。本实用新型中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本实用新型各较佳实施例。本实用新型的积极进步效果在于本实用新型小型模块机械手臂功能丰富，机构简洁，方便用户二次开发，自由组合出多种自由度。其中，所述机械手臂的各模块具有不同的运动方式，且各模块具有统ー的机械与电路接ロ，互換性好。
图1为本实用新型较佳实施例中第一旋转模块的结构示意图。[0014]图2为本实用新型较佳实施例中第二旋转模块的结构示意图。图3为本实用新型较佳实施例中手爪模块的结构示意图。图4为本实用新型较佳实施例的整体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图给出本实用新型较佳实施例，以详细说明本实用新型的技术方案。如图1-4所示，本实用新型小型模块化机械手臂包括依次串联为一体的一底座6、若干旋转模块及一手爪模块5。其中，所述若干旋转模块包括若干第一旋转模块I和若干第ニ旋转模块2。第一旋转模块I用于实现旋转功能，且具有较大的驱动カ矩。第二旋转模块2也用于实现旋转功能，且具有较小的驱动カ矩。底座6通过ー第一转动模块3与第一旋转模块I连接，每两个所述旋转模块之间通过一第二转动模块4连接。手爪模块5通过另ー第一转动模块3与第二旋转模块2连接。第一转动模块3用于实现转动功能，且具有较大的驱动カ矩。第二转动模块4也用于实现转动功能，且具有较小的驱动カ矩。手爪模块5用于实现夹取功能。上述各种模块的具体数量可由用户实际使用需要自由增减。进ー步地，所述机械手臂还包括一数字伺服舵机(图中未示)。第一旋转模块1、第ニ旋转模块2、第一转动模块3、第二转动模块4及手爪模块5均与所述数字伺服舵机连接。各种模块以所述数字伺服舵机为动カ核心。各模块具有或者旋转或者转动或者夹取的运动方式，并且其输出力矩分为大小两级，以带动不同负载。此处，本实用新型涉及的舵机是ー种数字舵机，其功能是ー种可通过数字协议控制其运动速度、旋转角度、输出力矩大小的动カ单元。此外，它还具有舵机内部温度过高时的自动保护，即过热保护功能。优选地，在第一旋转模块1、第二旋转模块2、第一转动模块3、第二转动模块4及手爪模块5内均嵌有一运动控制単元、一伺服驱动单元、一通讯单元以及多种传感器(图中未示)。所述多种传感器可以包括一反馈传感器、一速度传感器、一力矩传感器及一温度传感器。各种模块内嵌电机、減速器、传感器、CPU、通信模块，并且各种模块均采用控制、驱动、通讯、传感一体化设计。其具有电压过高保护、温度过热保护及负载カ矩过大保护，具有强大的数据传感和软硬件保护功能，可实现位置、速度、カ矩、温度反馈，自动实现位置闭环、速度闭环及カ矩闭环控制。若干第一旋转模块1、若干第二旋转模块2、第一转动模块3、第ニ转动模块4及手爪模块5之间可以采用菊花链方式或并行方式串联。模块间通过エ业RS485总线方式通讯，稳定可靠，数据不会丢失。另外，第一转动模块3和第二转动模块4可以为U型模块、L型模块或筒形模块，这些模块为刚性连接件。机器人通过可重构的模块搭接而成，其中的刚性连接件有两种长度可自由替换，用户如果为了获得较大的夹取重量，也可省略掉刚性连接件，将各模块直接连接在一起。这样手臂最短，负载カ最大。六自由度情况下，手臂的长度由610mm-810mm由用户自由选择安装。另外，用户还可以对六自由度小手臂减装运动模块，从而获得由六自由度直至減少到一自由度的变化。总之，一套机械手臂根据用户的需求可作出长度与自由度的多种改变，而且最終得到的手臂刚性好，各模块间连接很方便。本实用新型采用标准的通讯协议和图形化控制软件，可以很方便地对各个模块进行调试设置和实时控制，实时读取各模块的状态參数。其还提供三维仿真软件，可实现三维虚拟环境下的机器手臂实时控制；提供详细的用户使用手册、二次开发手册，提供标准动态接ロ函数库和丰富的二次开发函数库，为用户进行二次开发和高水平研究提供强有力支持。另外，各模块具有不同的运动方式，且各模块具有统ー的机械与电路接ロ，能够自由互換。各模块采用分布式控制方式，每个模块即能独立工作，又可多模块联合工作。各模块带有丰富的软硬件保护，防止用户使用不当时损害机器手臂。综上，本实用新型小型模块化机械手臂面向教育教学市场，主要用于机械、自动化等学科的示范教学，具有可重构可模块化等诸多优点，具有巨大的应用市场。虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式
，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本实用新型的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本实用新型的保护范围。
权利要求1.一种小型模块化机械手臂，其特征在于，所述机械手臂包括依次串联为一体的一底座、若干旋转模块及一手爪模块，所述底座通过一第一转动模块与所述旋转模块连接，每两个所述旋转模块之间通过一第二转动模块连接，所述手爪模块通过另一所述第一转动模块与所述旋转模块连接。
2.如权利要求1所述的小型模块化机械手臂，其特征在于，所述机械手臂还包括一数字伺服舵机，所述旋转模块、所述第一转动模块、所述第二转动模块及所述手爪模块均与所述数字伺服舵机连接。
3.如权利要求1所述的小型模块化机械手臂，其特征在于，所述若干旋转模块包括若干第一旋转模块和若干第二旋转模块。
4.如权利要求1所述的小型模块化机械手臂，其特征在于，所述旋转模块、所述第一转动模块、所述第二转动模块及所述手爪模块内均嵌有一运动控制单元、一伺服驱动单元、一通讯单元以及多种传感器。
5.如权利要求4所述的小型模块化机械手臂，其特征在于，所述多种传感器包括一反馈传感器、一速度传感器、一力矩传感器及一温度传感器。
6.如权利要求1所述的小型模块化机械手臂，其特征在于，所述若干旋转模块、所述第一转动模块、所述第二转动模块及所述手爪模块之间采用菊花链方式或并行方式串联。
7.如权利要求1-6任一项所述的小型模块化机械手臂,其特征在于,所述第一转动模块和所述第二转动模块为U型模块、L型模块或筒形模块。
专利摘要本实用新型公开了一种小型模块化机械手臂，所述机械手臂包括依次串联为一体的一底座、若干旋转模块及一手爪模块，所述底座通过一第一转动模块与所述旋转模块连接，每两个所述旋转模块之间通过一第二转动模块连接，所述手爪模块通过另一所述第一转动模块与所述转动模块连接。本实用新型功能丰富，机构简洁，方便用户二次开发，自由组合出多种自由度。其中，所述机械手臂的各模块具有不同的运动方式，且各模块具有统一的机械与电路接口，互换性好。
文档编号B25J18/04GK202878325SQ20122055720
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者肖占春, 庞作伟 申请人:上海未来伙伴机器人有限公司