本發明涉及一種機械臂，具體說，涉及一種伸縮式機械臂。

背景技術：

機械臂是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置，它能自動執行工作，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器設備。工業機器人等機械臂在自動化生產線中廣泛應用，機械臂一般由多個轉動關節組成，關節處容易夾持物品等，工業類機械臂難以應用在與人共融的服務機器人領域。服務于人類的機器手臂需滿足安全性高、占用空間小、操作空間大的要求，本發明的伸縮式機械臂占用空間小、伸縮距離大，并且不存在轉動關節，在人類周圍工作時安全性高。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供一種截面小、伸縮距離長的伸縮式機械臂，以解決上述問題。

一種伸縮式機械臂，其特征在于，包括伸縮鏈條、同步帶、末端器、支撐轉臺、支撐嘴、蝸桿及電機，伸縮鏈條由一系列鏈節組成；同步帶位于伸縮鏈條的上部，同步帶的首端固定于鏈首，同步帶與鏈節上部的齒形溝槽嚙合，促使兩相鄰鏈節緊密接觸，伸出的鏈節依次形成長度可變的機械臂。鏈節的兩端面平行且垂直于底面，鏈節的頂面均勻分布有齒形溝槽，鏈節的底面均勻分布有蝸輪齒；

支撐嘴包括刮板、支撐殼板、壓緊輪、支撐輪和導向板，導向板上方設有刮板，同步帶和伸縮鏈條經支撐嘴伸出，支撐輪支撐伸出的伸縮鏈條和末端器，壓緊輪強制同步帶與鏈節的齒形溝槽配合，且確保同步帶與鏈節之間不產生相對位移。在支撐嘴處的鏈節呈直線排列，鏈節底面的蝸輪齒組成連續的蝸輪齒組，蝸輪齒組與蝸桿嚙合，電機經一級齒輪連接蝸桿。

進一步，伸縮鏈條由一系列規格相同的鏈節交替鉸接而成，在鏈節的下部含有兩個通孔，銷軸穿過通孔將所有鏈節連接為一體；鏈節采用中空結構。

進一步，末端器安裝在機械臂末端，末端器與鏈首連接并相對固定，末端器含有兩個轉動關節和抓手。

進一步，機械臂安裝在支撐轉臺上，能夠支撐繞轉臺的軸線旋轉。

電機經一級齒輪減速將動力傳遞至蝸桿，蝸桿驅動伸縮鏈條沿蝸桿軸線方向伸出和收回；

當蝸桿驅動伸縮鏈條沿蝸桿軸向收回時，刮板強制將同步帶和伸縮鏈條剝離，機械臂中的鏈節由端面彼此緊密接觸狀態變換為彼此自由狀態，伸縮鏈條能夠向下彎曲；

在重力和蝸桿驅動力的作用下，彼此分離的同步帶和伸縮鏈條向下運動。

進一步，伸縮鏈條由一系列規格相同的鏈節交替鉸接而成，在鏈節的下部含有兩個通孔，銷軸穿過通孔將所有鏈節連接為一體；鏈節的兩端面平行且垂直于底面，鏈節的頂面均勻分布有齒形溝槽，鏈節的底面均勻分布有蝸輪齒。

進一步，支撐嘴包含三個壓緊輪和兩個支撐輪，同步帶和伸縮鏈條經支撐嘴伸出，支撐輪支撐伸出的伸縮鏈條和末端器，壓緊輪強制同步帶與鏈節的齒形溝槽配合，且確保同步帶與鏈節之間不產生相對位移。

進一步，同步帶與伸出的鏈節嚙合后，相鄰兩鏈節頂部被同步帶拉緊，伸出的相鄰兩鏈節保持緊密接觸，因此，緊密接觸的鏈節形成具有一定剛度的機械臂，機械臂由支撐嘴的壓緊輪和支撐輪共同支撐。

進一步，末端器安裝機械臂末端，末端器與伸縮鏈連接并相對固定，末端器含有兩個轉動關節和抓手。

進一步，在支撐嘴處的鏈節呈直線排列，鏈節底面的蝸輪齒組成連續的蝸輪齒組，蝸輪齒組與蝸桿嚙合，電機經一級齒輪減速將動力傳遞至蝸桿，蝸桿驅動伸縮鏈條沿蝸桿軸線方向伸出和收回。

進一步，當蝸桿驅動伸縮鏈條沿蝸桿軸向收回時，刮板強制將同步帶和伸縮鏈條剝離，機械臂中的鏈節由端面彼此緊密接觸狀態變換為彼此自由狀態，伸縮鏈條能夠向下彎曲。

與現有技術相比本發明的有益效果是：該伸縮式機械臂具有縮回占用空間小、安全性高、伸縮距離長的優點，且伸縮鏈條所形成的機械臂截面小；采用蝸輪蝸桿傳動方式，機械臂伸出和收回運動速度平穩。同時，所形成的機械臂能夠承受任意方向的作用力，適用于伸縮式服務機器人領域。

附圖說明

圖1是本發明一種伸縮式機械臂的軸側視圖；

圖2是本發明一種伸縮式機械臂的剖視圖；

圖3是本發明一種伸縮式機械臂的最大伸展狀態；

圖4是本發明的同步帶和伸縮鏈條的軸側視圖；

圖5是本發明的蝸輪蝸桿驅動示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖所示的各實施方式對本發明進行詳細說明，但應當說明的是，這些實施方式并非對本發明的限制，本領域普通技術人員根據這些實施方式所作的功能、方法、或者結構上的等效變換或替代，均屬于本發明的保護范圍之內。

參圖1至圖5所示，圖1是本發明一種伸縮式機械臂的軸側視圖，圖2是本發明一種伸縮式機械臂的剖視圖，圖3是本發明一種伸縮式機械臂的最大伸展狀態，圖4是本發明的同步帶和伸縮鏈條的軸側視圖，圖5是本發明的蝸輪蝸桿驅動示意圖

本實施例提供了一種伸縮式機械臂，該該機械臂包括伸縮鏈條100、同步帶2、末端器4、支撐轉臺6、支撐嘴、蝸桿16及電機19，所述伸縮鏈條100由一系列鏈節1組成；所述同步帶2位于所述伸縮鏈條的上部，所述同步帶2的首端固定于鏈首3，所述同步帶2與所述鏈節1上部的齒形溝槽嚙合，促使兩相鄰鏈節緊密接觸，伸出的所述鏈節1依次形成長度可變的機械臂21。

在本實施例中，參圖2和圖4所示，所述伸縮鏈條100由一系列規格相同的所述鏈節1交替鉸接而成，在所述鏈節1的下部含有兩個通孔，銷軸11穿過通孔將所有所述鏈節1連接為一體，所述伸縮鏈條100的所述鏈節1彼此在一定范圍內可相互轉動。所述鏈節1的兩端面平行且垂直于底面，所述鏈節1的頂面均勻分布有齒形溝槽，所述鏈節1的底面均勻分布有蝸輪齒，所述鏈節1采用中空結構，以減輕所述伸縮鏈條100及所述機械臂21的重量。

在本實施例中，本發明的支撐嘴包括支撐殼板5、壓緊輪8、支撐輪9和導向板10，所述壓緊輪8和所述支撐輪9安裝在所述支撐殼板5上，三個所述壓緊輪8共同壓緊所述同步帶2和所述伸縮鏈條100，兩個支撐輪9共同支撐所述伸縮鏈條100。當所述同步帶2和所述伸縮鏈條100經支撐嘴伸出時，所述支撐輪9支撐伸出的伸縮鏈條和所述末端器4，所述壓緊輪8強制所述同步帶2與所述鏈節1的齒形溝槽配合，且確保所述同步帶2與所述鏈節1之間不產生相對位移。所述導向板10用于對所述伸縮鏈條100導向，便于所述伸縮鏈條100平穩進入支撐嘴。

在本實施例中，所述同步帶2與伸出的所述鏈節1嚙合后，相鄰兩鏈節頂部被所述同步帶2拉緊，伸出的相鄰兩鏈節保持緊密接觸且具有較強的剛度，因此，伸出的所述鏈節1形成具有一定剛度的所述機械臂21。所述機械臂21的截面形態由所述鏈節1決定，所述機械臂21水平伸出后呈直線形態，且所述機械臂21的長度可任意變化。所述壓緊輪8和所述支撐輪9共同支撐所述機械臂21，在所述伸縮鏈條100伸出過程中，所述機械臂21與支撐嘴之間為滾動摩擦，從材料力學角度看，所述機械臂21為懸臂梁結構。圖5為所述機械臂21的最大伸展狀態，所述伸縮鏈條100的所有所述鏈節1彼此保持近似剛性鏈節，所述同步帶2位于所述機械臂21的上部，所述同步帶2一端固定在所述鏈首3，另一端被所述壓緊輪8壓緊，所述同步帶2拉緊所有所述鏈節1，以保持所述機械臂21具有足夠的剛度。

在本實施例中，所述末端器4安裝所述機械臂21末端，所述末端器4與鏈首2連接并相對固定，所述鏈首2與所述機械臂21最前端的所述鏈節1連接并固定。所述末端器4包含一級關節12、二級關節13和抓手14，三者呈串聯分布，所述抓手14能夠在局部球面內任意位置可達，輔助所述機械臂21完成精細操作。

在本實施例中，參圖1和圖2所示，所述機械臂21、所述支撐殼板5、所述末端器4安裝在所述支撐轉臺6上，所述支撐轉臺6具有單轉動自由度，三者能夠繞所述支撐轉臺6的軸線旋轉。本發明一種伸縮式機械臂能夠通過所述支撐轉臺6安裝在輪椅、多功能病床等上，與人共融地協助及服務人類。

在本實施例中，參圖5所示，所述鏈節1底面含有沿所述蝸桿16軸向排列的蝸輪齒，在支撐嘴處的所述鏈節1呈直線排列，所述鏈節1的蝸輪齒組成連續的蝸輪齒組，該蝸輪齒組與所述蝸桿16嚙合，所述電機19經一級齒輪18和二級齒輪17減速，所述二級齒輪17與所述蝸桿16連接為一體，所述電機19的動力被傳遞至所述蝸桿16，所述蝸桿16驅動所述伸縮鏈條100沿所述蝸桿16的軸線方向伸出和收回，圖5為該機械臂最大伸展狀態。

在本實施例中，參圖5所示，當所述蝸桿16驅動所述伸縮鏈條100沿所述蝸桿16軸向收回時，刮板15強制將所述同步帶2和所述伸縮鏈條100剝離，所述鏈節1由端面彼此緊密接觸狀態變換為彼此自由狀態，所述伸縮鏈條100能夠向下彎曲。在重力和蝸桿驅動力的作用下，彼此分離的所述同步帶2和所述伸縮鏈條100向下運動，所述同步帶2和所述伸縮鏈條100儲存在豎直的所述圓筒7中。

本發明提供一種伸縮式機械臂，具有如下有益效果：

1)該伸縮式機械臂具有縮回占用空間小、安全性高、伸縮距離長的優點，且伸縮鏈條所形成的機械臂截面小。

2)采用蝸輪蝸桿傳動方式，機械臂伸出和收回運動速度平穩。

3)所形成的機械臂能夠承受任意方向的作用力，適用于伸縮式服務機器人領域。

上文所列出的一系列的詳細說明僅僅是針對本發明的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本發明的保護范圍，凡未脫離本發明技藝精神所作的等效實施方式或變更均應包含在本發明的保護范圍之內。

對于本領域技術人員而言，顯然本發明不限于上述示范性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發明的范圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和范圍內的所有變化囊括在本發明內。