一种基于超声电机的直驱式协作机械臂的制作方法

本发明涉及机械臂技术领域，尤其涉及一种基于超声电机的直驱式协作机械臂。

背景技术：

众所周知，目前的机械装置仍由传统电机带动，中间有许多变速装置，通过电机的转动带动机械机构的运动，经过相应的变速装置，带动整个机械装置的运动。尽管传统电机节省了人力，但是自身存在冲击，噪声，效率低，难以控制及需要转换能量，响应时间长。

超声电机不像传统的电机那样，利用电磁的交叉力来获得其运动和力矩，超声电机则是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获得其运动和力矩的，将材料的微观变形通过机械共振放大和摩擦耦合转换成转子的宏观运动。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供基于超声电机的直驱式协作机械臂，该机械臂解决了传统电机存在的自身存在冲击，噪声，效率低，难以控制及需要转换能量，响应时间长等问题，同时节省了空间，提高了传输效率。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于超声电机的直驱式协作机械臂，包括底座、大臂、小臂和手部；底座上固定连接有第一超声电机且第一超声电机的第一输出轴竖直设置，第一超声电机的第一输出轴通过一个第一法兰座与一个l形的转座的横向侧板固定连接，转座的纵向侧板上固定连接有第二超声电机，第二超声电机的第二输出轴水平设置且伸至转座靠近第一超声电机的一侧；大臂一端通过一个第二法兰座与第二超声电机的第二输出轴固定连接，大臂的另一端固定连接有第三超声电机，第三超声电机的第三输出轴水平设置且朝向与第二超声电机的第二输出轴的朝向相反，小臂一端通过一个第三法兰座与第三超声电机的第三输出轴固定连接，小臂另一端与手部连接。

其中，所述底座内部具有形状与第一超声电机的第一机壳形状匹配的空腔，空腔贯通底座的上下端面，底座一侧的侧壁上开有连通空腔的u形的用于走线的布线口。

其中，所述第一超声电机的第一机壳容置在底座的空腔上部，第一超声电机的第一定子座位于底座上方并且固定连接在底座的顶面上。

其中，所述转座的横向侧板的中心开有供第一超声电机的第一输出轴穿过的转座轴孔，横向侧板在转座轴孔的外周均匀开有若干减轻转座重量的减重开孔，转座的纵向侧板上设置有容置第二超声电机的第二机壳的转座容置孔，转座容置孔贯通纵向侧板的顶部。

其中，所述第一法兰座具有法兰盘和固定连接在法兰盘上的套筒，套筒的圆弧形的内壁上设置有平直的卡面，套筒在卡面的位置上设置有水平向贯通套筒的通孔，第二法兰座和第三法兰座的结构与第一法兰座的结构相同。

其中，所述第二超声电机的第二机壳固定连接在转座的纵向侧板的外侧，第二超声电机的第二定子座固定连接在转座的纵向侧板的内侧。

其中，所述大臂具有长条板状的臂部和连接在臂部一端的连接部，臂部远离连接部的一端设置有供第二超声电机的第二输出轴穿过的大臂轴孔，臂部在大臂轴孔与连接部之间的部分沿臂部的长度方向开有大臂减重条孔，连接部匹配第三超声电机的第三机壳的形状开有大臂容置孔，大臂容置孔贯通连接部一侧的侧壁。

其中，所述第二超声电机的第二输出轴上由靠近第二超声电机的一侧往外侧依次套设大臂的臂部带大臂轴孔的端部和第二法兰座，第二法兰座的法兰盘固定连接在臂部上，第二法兰座的套筒套设在第二超声电机的第二输出轴上并与第二输出轴固定连接。

其中，所述第三超声电机的第三机壳固定连接在大臂的连接部靠近第二法兰盘的一侧，第三超声电机的第三定子座固定连接在大臂的连接部的另一侧。

其中，所述小臂的一端设置有供第三超声电机的第三输出轴穿过的小臂轴孔，小臂的另一端设置有连接手部驱动机构的连接孔，小臂的两端部之间沿小臂的长度方向设置有小臂减重条孔。

本发明具有如下有益效果：

本发明的基于超声电机的直驱式协作机械臂，该机械臂解决了传统电机存在的自身存在冲击，噪声，效率低，难以控制及需要转换能量，响应时间长等问题，同时采用直驱式的结构，节省了空间，提高了传输效率。

同时，机械臂设计为开链式多连杆机构，关节间相互运动带动连杆运动，结构简单，能量损耗小，驱动刚性强，可实现机械臂运动以达到不同位姿，可以应用于中微小、精密等类型元件的生产、装配、搬运等精密操作，以及产品的小批量、定制化生产等灵活性生产方式。

附图说明

图1为本发明的一个视角的整体结构示意图；

图2为本发明的另一个视角的整体结构示意图；

图3为本发明的底座的结构示意图；

图4为本发明的转座的结构示意图；

图5为本发明的法兰座的结构示意图；

图6为本发明的大臂的结构示意图；

图7为本发明的小臂的结构示意图。

附图标记说明：

1-底座、11-空腔、12-布线口、2-大臂、21-臂部、211-大臂轴孔、212-大臂减重条孔、22-连接部、221-大臂容置孔、3-小臂、31-小臂轴孔、32-连接孔、33-小臂减重条孔、4-第一超声电机、42-第一定子座、43-第一输出轴、5-第二超声电机、51-第二机壳、52-第二定子座、53-第二输出轴、6-第三超声电机、61-第三机壳、62-第三定子座、63-第三输出轴、71-第一法兰座、711-法兰盘、712-套筒、7121-卡面、72-第二法兰座、73-第三法兰座、8-转座、81-横向侧板、811-转座轴孔、812-减重开孔、82-纵向侧板、821-转座容置孔。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

参见图1至图7，一种基于超声电机的直驱式协作机械臂，包括底座1、大臂2、小臂3和手部。

所述底座1内部具有形状与第一超声电机4的第一机壳形状匹配的空腔11，所述空腔11贯通底座1的上下端面，所述底座1一侧的侧壁上开有连通空腔11的u形的用于走线的布线口12。

所述底座1上固定连接有第一超声电机4，所述第一超声电机4的第一机壳容置在底座1的空腔11上部，所述第一超声电机4的第一定子座42位于底座1上方并且固定连接在底座1的顶面上，所述第一超声电机4的第一输出轴43竖直设置。

所述第一超声电机4的第一输出轴43通过一个第一法兰座71与一个转座8连接，所述转座8为l形，所述转座8的横向侧板81水平放置在第一超声电机4的第一定子座42上，所述横向侧板81的中心开有供第一超声电机4的第一输出轴43穿过的转座轴孔811。优选的，所述横向侧板81在转座轴孔811的外周均匀开有若干减轻转座8重量的减重开孔812。所述转座8的纵向侧板82上固定连接有第二超声电机5，所述转座8的纵向侧板82上设置有容置第二超声电机5的第二机壳51的转座容置孔821，所述转座容置孔821贯通纵向侧板82的顶部。所述第二超声电机5的第二机壳51固定连接在转座8的纵向侧板82的外侧，所述第二超声电机5的第二定子座52固定连接在转座8的纵向侧板82的内侧，所述第二超声电机5的第二输出轴53水平设置且伸至转座8靠近第一超声电机4的一侧。

所述第一法兰座71具有与转座8的横向侧板81固定连接的法兰盘711和固定套接第一超声电机4的第一输出轴43的套筒712，所述套筒712竖向固定在水平的法兰盘711上，所述套筒712的圆弧形的内壁上设置有竖向的平直的卡面7121，所述套筒712在卡面7121的位置上设置有水平向贯通套筒712的通孔，所述第一超声电机4的第一输出轴43与套筒712通过紧固件水平穿过套筒712上的通孔固定连接在一起，所述法兰盘711通过紧固件穿过法兰盘711的盘面与转座8的横向侧板81固定连接。

所述大臂2通过一个第二法兰座72与第二超声电机5连接。所述大臂2具有一长条板状的臂部21和一圆形的连接在臂部21一端的连接部22，所述臂部21远离连接部22的一端设置有供第二超声电机5的第二输出轴53穿过的大臂轴孔211，所述臂部21在大臂轴孔211与连接部22之间的部分沿臂部21的长度方向开有大臂减重条孔212。

所述第二超声电机5的第二输出轴53上由靠近第二超声电机5的第二定子座52一侧往外侧依次套设大臂2的臂部21带大臂轴孔211的端部和第二法兰座72，所述第二法兰座72的结构与第一法兰座71的结构相同，所述第二法兰座72的法兰盘固定连接在臂部21上，所述第二法兰座72的套筒712套设在第二超声电机5的第二输出轴53上并与第二输出轴53固定连接。

所述大臂2的连接部22端固定连接有第三超声电机6，所述连接部22匹配第三超声电机6的第三机壳61的形状开有大臂容置孔221，所述大臂容置孔221贯通连接部22一侧的侧壁。

所述第三超声电机6的第三机壳61固定连接在大臂2的连接部22靠近第二法兰盘72的一侧，所述第三超声电机6的第三定子座62固定连接在大臂2的连接部22的另一侧，所述第三超声电机6的第三输出轴63水平设置且朝向与第二超声电机5的第二输出轴53的朝向相反。

所述小臂3通过一个第三法兰座73与第三超声电机6连接。所述小臂3为长条的板状，所述小臂3的一端设置有供第三超声电机6的第三输出轴63穿过的小臂轴孔31，所述第三超声电机6的第三输出轴63穿过小臂轴孔31与小臂3的小臂轴孔端固定连接。所述小臂3的另一端设置有连接手部驱动机构的连接孔32，所述小臂3的两端部之间沿小臂3的长度方向设置有小臂减重条孔33。

所述手部驱动机构固定连接在小臂3的连接孔32中，所述手部与手部驱动机构相连。

以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。