本發明涉及一種雙機械手的多自由度機械臂，屬于多自由度機械臂技術領域。

背景技術：

我國目前正處于工業轉型的階段，受我國勞動力成本快速上漲，企業轉型升級需求不斷加大，機器人代替人工已經成為必然的趨勢。通常車間內都需要大量的工人負責產品的搬運，既費人力效率又不高，現在正需要一款造價成本低、自動化程度高、工作高效穩定的多自由度機械臂在工業中應用，用于自動化物流系統中實現對物品的自主抓取。一款好的機械臂與運載體的配合可以節約很多成本，提高效率。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種雙機械手的多自由度機械臂，用以解決現有技術中多自由度機械臂結構復雜、成本高、可移植性差等缺陷。

本發明的技術方案是：一種雙機械手的多自由度機械臂，包括兩機械手、主臂、主電機20、主電機錐齒輪27、轉軸錐齒輪26、轉軸25；所述兩機械手分別通過旋轉架30主臂連接，主臂通過轉軸25與轉軸錐齒輪26相配合，轉軸錐齒輪26與主電機錐齒輪27嚙合且主電機錐齒輪27安裝于主電機20軸上。

所述主臂包括主臂i曲柄1、主臂i連桿2、主臂ii電機外殼3、主臂iii曲柄4、主臂iii連桿5、主臂ii6、主臂iii7、輪系外殼15、主臂i16、機械臂轉臺17、主臂輪系外殼19、主臂i大齒輪21、主臂i小齒輪22、主臂ii大齒輪23、主臂ii齒輪電機24、雙輸出電機28、右機械手錐齒輪29、旋轉架30、旋轉架錐齒輪31、支撐架32、左機械手錐齒輪33。其中機械臂轉臺17安裝在轉軸25上，械臂轉臺17上安裝有主臂i大齒輪21、主臂i小齒輪22，兩齒輪相嚙合。主臂i曲柄1的下端同過與主臂i大齒輪21共軸的軸安裝于械臂轉臺17上。此外機械臂轉臺17上還安裝有主臂i16，主臂i16的中上端通過主臂i連桿2與主臂i曲柄1的另一端相連。主臂i16上安裝有主臂ii6，主臂ii6上裝有主臂ii大齒輪23、主臂ii齒輪電機24且主臂ii大齒輪23和主臂ii齒輪電機24相嚙合。兩齒輪外通過螺栓連接裝有主臂ii電機外殼3，主臂iii曲柄4與主臂ii大齒輪23同軸且為過盈配合。主臂ii6的另一端安裝有主臂iii7，主臂iii7通過主臂iii連桿5與主臂iii曲柄4連接。主臂iii7的下端裝有雙輸出電機28，雙輸出電機28的兩個輸出軸分別裝有右機械手錐齒輪29和左機械手錐齒輪33，而兩齒輪又分別與安裝在支撐架32上的旋轉架錐齒輪31相嚙合。支撐架32安裝于雙輸出電機28的下端用于托住整個輪系機構，輪系機構的外部安裝有主臂輪系外殼19。

所述兩機械手結構相同，其中包括絲套外殼8、內芯外殼9、機械爪連桿10、機械爪11、機械爪支撐體12、內芯13、連接副14、絲套電機34、絲套35、絲套電機外殼36。其中各機械爪11通過螺栓安裝在機械爪支撐體12上，內芯13也安裝在支撐體12上，支撐體12與機械爪11通過機械爪連桿10相連接。此外支撐體12上還通過螺栓安裝有內芯外殼9，絲套外殼8安裝在內芯外殼9上，而絲套電機外殼36的一端又安裝在絲套外殼8上。其中絲套外殼8的內部裝有絲套35，絲套35的一端與內芯13為螺紋連接，另一端則與絲套電機34為過盈配合。絲套電機34安裝在絲套電機外殼36的內部，絲套電機外殼36又安裝在連接副14上。兩臂連接副14則是分別安裝在上下旋轉架30上。

所述轉軸25與主臂上的機械臂轉臺17間的連接為過盈配合。

所述主臂i大齒輪21和主臂i小齒輪22相嚙合，主臂i大齒輪21安裝于機械臂轉臺17上，配合關系為過盈配合。

所述主臂ii6設有凹槽，凹槽中安裝有主臂ii大齒輪23和主臂ii齒輪電機24。

所述主臂iii7的下端內部為方形凹槽用于安裝雙輸出電機28。雙輸出電機28的安裝方式為左右輸出，即左輸出軸上裝有左機械手錐齒輪33、右輸出軸上裝有右機械手錐齒輪29。

所述支撐架32有開口槽用于安裝旋轉架錐齒輪31；且支撐架32的下端設有螺紋孔，可通過雙頭螺柱將其安裝于雙輸出電機28上。

所述機械爪支撐體12為一個有中心孔且端部設有軸孔的半圓柱體，中心孔內裝有內芯13且內芯13的左端一段攻有外螺紋；機械爪支撐體12端部的兩軸孔上通過間隙配合的軸連接有機械爪11，其中機械爪11與內芯13通過機械爪連桿10連接。

所述絲套35孔內攻有內螺紋和內芯13的連接為螺紋連接，另外絲套35的左端設有小孔與絲套電機34軸的配合為過盈配合，最后絲套35置于絲套外殼8內，為間隙配合。

本發明的工作過程是：

當抓取物體時，首先整機械臂轉動到合適位置，具體由主電機20轉動帶動主電機錐齒輪27和轉軸錐齒輪26，進而通過轉軸25使機械臂轉臺17轉動。然后通過轉臺上的電機，控制主臂i小齒輪22和主臂i大齒輪21的轉動使主臂i曲柄1和主臂i連桿2動作，讓主臂i16向前伸出至合適位置，便于抓住遠處的物體。接下來由主臂ii齒輪電機24通過主臂ii大齒輪23驅動了主臂iii曲柄4，主臂iii連桿的運動，使主臂iii7能夠提升或下降至合適位置。兩機械手可在水平面內一定角度范圍內靈活轉動，為的是使其適應性更強；具體為左機械手的轉動由雙輸出電機28的左輸出軸控制左機械手錐齒輪33和旋轉架錐齒輪31實現，而右機械手的轉動則由雙輸出電機28的右輸出軸控制右機械手錐齒輪29和上面的旋轉架錐齒輪31實現。至此機械手就移動到了合適位置，最后要進行的是抓取過程，由于左右機械手的原理結構完全相同，以左機械手為例說明。抓取時的動作為機械爪11的打開和閉合夾緊，具體是通過絲套電機34的轉動帶動了絲套35的轉動，由于絲套35和內芯13的連接為螺紋連接，因此可進行螺紋傳動，從而控制了內芯13的前后運動，又因為內芯13和機械爪11是通過機械爪連桿10連接的所以最終控制了機械爪11的開合，最終實現了多自由度相互配合、精確有效的抓取貨物。

本發明的有益效果是：

1、雙機械手的多自由度機械臂采用了連桿機構與齒輪機構的相互結合，既發揮了連桿機構的遠距離傳動有發揮了齒輪機構的精確控制，使整個機械臂結構簡單，具有靈活的自由度。較好的克服了了傳統機械臂中大量采用齒輪機構的復雜和采用連桿機構的自由度不足的弊端。

2、雙機械手的多自由度機械臂在機械手的設計上采用了絲套，絲桿相配合的結構來控制機械爪的開合，相比于傳統的機械手復雜的齒輪系而言，其不僅結構簡單而且工作可靠，在滿足了控制精度要求的情況下大幅度的降低了成本。

3、雙機械手的多自由度機械臂采用了雙機械手的結構，在滿足了自由度和工作可靠的情況下相對于傳統的單機械手而言大大的提高了工作效率。

4、履帶結構簡單，設計新穎，便于安裝，應用范圍較為廣泛，易于推廣。

附圖說明

圖1是本發明整機械臂軸側圖；

圖2是本發明機械臂內部結構圖；

圖3是本發明機械手齒輪系軸局部圖；

圖4是本發明機械手剖視圖；

圖5是本發明機械手俯視圖圖。

圖中：1-主臂i曲柄，2-主臂i連桿，3-主臂ii電機外殼，4-主臂iii曲柄，5-主臂iii連桿，6-主臂ii，7-主臂iii，8-絲套外殼，9-內芯外殼，10-機械爪連桿，11-機械爪，12-機械爪支撐體，13-內芯，14-連接副，15-輪系外殼，16-主臂i，17-機械臂轉臺，18-主輪系外殼，19-主臂輪系外殼，20-主電機，21-主臂i大齒輪，22-主臂i小齒輪，23-主臂ii大齒輪，24-主臂ii齒輪電機，25-轉軸，26-轉軸錐齒輪，27-電機錐齒輪，28-雙輸出電機，29-右機械手錐齒輪，30-旋轉架，31-旋轉架錐齒輪，32-支撐架，33-左機械手錐齒輪，34-絲套電機，35-絲套，36-絲套電機外殼。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式，對本發明作進一步說明。

實施例1：如圖1-5所示，一種雙機械手的多自由度機械臂，包括兩個機械手、主臂、主電機20、主電機錐齒輪27、轉軸錐齒輪26、轉軸25；所述兩機械手分別通過旋轉架30與主臂連接，主臂通過轉軸25與轉軸錐齒輪26過盈配合，轉軸錐齒輪26與主電機錐齒輪27嚙合且主電機錐齒輪27安裝于主電機20軸上。

所述主臂包括主臂i曲柄1、主臂i連桿2、主臂ii電機外殼3、主臂iii曲柄4、主臂iii連桿5、主臂ii6、主臂iii7、輪系外殼15、主臂i16、機械臂轉臺17、主臂輪系外殼19、主臂i大齒輪21、主臂i小齒輪22、主臂ii大齒輪23、主臂ii齒輪電機24、雙輸出電機28、右機械手錐齒輪29、旋轉架30、旋轉架錐齒輪31、支撐架32、左機械手錐齒輪33；機械臂轉臺17安裝在轉軸25上，械臂轉臺17上安裝有主臂i大齒輪21、主臂i小齒輪22，兩齒輪相嚙合；主臂i曲柄1的下端同過與主臂i大齒輪21共軸的軸安裝于械臂轉臺17上；機械臂轉臺17上還安裝有主臂i16，主臂i16的中上端通過主臂i連桿2與主臂i曲柄1的另一端相連，主臂i16上安裝有主臂ii6，主臂ii6上裝有主臂ii大齒輪23、主臂ii齒輪電機24且主臂ii大齒輪23和主臂ii齒輪電機24相嚙合；兩齒輪外通過螺栓連接裝有主臂ii電機外殼3，主臂iii曲柄4與主臂ii大齒輪23同軸且為過盈配合，主臂ii6的另一端安裝有主臂iii7，主臂iii7通過主臂iii連桿5與主臂iii曲柄4連接，主臂iii7的下端裝有雙輸出電機28，雙輸出電機28的兩個輸出軸分別裝有右機械手錐齒輪29和左機械手錐齒輪33，而兩齒輪又分別與安裝在支撐架32上的旋轉架錐齒輪31相嚙合，支撐架32安裝于雙輸出電機28的下端用于托住整個輪系機構，輪系機構的外部安裝有主臂輪系外殼19。

所述機械手包括絲套外殼8、內芯外殼9、機械爪連桿10、機械爪11、機械爪支撐體12、內芯13、連接副14、絲套電機34、絲套35、絲套電機外殼36；各機械爪11通過螺栓安裝在機械爪支撐體12上，內芯13也安裝在支撐體12上，支撐體12與機械爪11通過機械爪連桿10相連接，支撐體12上還通過螺栓安裝有內芯外殼9，絲套外殼8安裝在內芯外殼9上，絲套電機外殼36的一端又安裝在絲套外殼8上，絲套外殼8的內部裝有絲套35，絲套35的一端與內芯13為螺紋連接，另一端則與絲套電機34為過盈配合；絲套電機34安裝在絲套電機外殼36的內部，絲套電機外殼36又安裝在連接副14上，兩臂連接副14則是分別安裝在上下旋轉架30上。

實施例2：如圖1-5所示，一種雙機械手的多自由度機械臂，包括兩個機械手、主臂、主電機20、主電機錐齒輪27、轉軸錐齒輪26、轉軸25；所述兩機械手分別通過旋轉架30與主臂連接，主臂通過轉軸25與轉軸錐齒輪26過盈配合，轉軸錐齒輪26與主電機錐齒輪27嚙合且主電機錐齒輪27安裝于主電機20軸上。

所述主臂包括主臂i曲柄1、主臂i連桿2、主臂ii電機外殼3、主臂iii曲柄4、主臂iii連桿5、主臂ii6、主臂iii7、輪系外殼15、主臂i16、機械臂轉臺17、主臂輪系外殼19、主臂i大齒輪21、主臂i小齒輪22、主臂ii大齒輪23、主臂ii齒輪電機24、雙輸出電機28、右機械手錐齒輪29、旋轉架30、旋轉架錐齒輪31、支撐架32、左機械手錐齒輪33；機械臂轉臺17安裝在轉軸25上，械臂轉臺17上安裝有主臂i大齒輪21、主臂i小齒輪22，兩齒輪相嚙合；主臂i曲柄1的下端同過與主臂i大齒輪21共軸的軸安裝于械臂轉臺17上；機械臂轉臺17上還安裝有主臂i16，主臂i16的中上端通過主臂i連桿2與主臂i曲柄1的另一端相連，主臂i16上安裝有主臂ii6，主臂ii6上裝有主臂ii大齒輪23、主臂ii齒輪電機24且主臂ii大齒輪23和主臂ii齒輪電機24相嚙合；兩齒輪外通過螺栓連接裝有主臂ii電機外殼3，主臂iii曲柄4與主臂ii大齒輪23同軸且為過盈配合，主臂ii6的另一端安裝有主臂iii7，主臂iii7通過主臂iii連桿5與主臂iii曲柄4連接，主臂iii7的下端裝有雙輸出電機28，雙輸出電機28的兩個輸出軸分別裝有右機械手錐齒輪29和左機械手錐齒輪33，而兩齒輪又分別與安裝在支撐架32上的旋轉架錐齒輪31相嚙合，支撐架32安裝于雙輸出電機28的下端用于托住整個輪系機構，輪系機構的外部安裝有主臂輪系外殼19。

所述機械手包括絲套外殼8、內芯外殼9、機械爪連桿10、機械爪11、機械爪支撐體12、內芯13、連接副14、絲套電機34、絲套35、絲套電機外殼36；各機械爪11通過螺栓安裝在機械爪支撐體12上，內芯13也安裝在支撐體12上，支撐體12與機械爪11通過機械爪連桿10相連接，支撐體12上還通過螺栓安裝有內芯外殼9，絲套外殼8安裝在內芯外殼9上，絲套電機外殼36的一端又安裝在絲套外殼8上，絲套外殼8的內部裝有絲套35，絲套35的一端與內芯13為螺紋連接，另一端則與絲套電機34為過盈配合；絲套電機34安裝在絲套電機外殼36的內部，絲套電機外殼36又安裝在連接副14上，兩臂連接副14則是分別安裝在上下旋轉架30上。

所述轉軸25與主臂上的機械臂轉臺17間的連接為過盈配合。

所述主臂i大齒輪21和主臂i小齒輪22相嚙合，主臂i大齒輪21安裝于機械臂轉臺17上，配合關系為過盈配合。

所述主臂ii6設有凹槽，凹槽中安裝有主臂ii大齒輪23和主臂ii齒輪電機24。

所述主臂iii7的下端內部為方形凹槽用于安裝雙輸出電機28，雙輸出電機28的安裝方式為左右輸出，即左輸出軸上裝有左機械手錐齒輪33、右輸出軸上裝有右機械手錐齒輪29。

所述支撐架32有開口槽用于安裝旋轉架錐齒輪31；且支撐架32的下端設有螺紋孔，可通過雙頭螺柱將其安裝于雙輸出電機28上。

所述機械爪支撐體12為有中心孔且端部設有軸孔的半圓柱體，中心孔內裝有內芯13且內芯13的左端一段攻有外螺紋；機械爪支撐體12端部的兩軸孔上通過間隙配合的軸連接有機械爪11，其中機械爪11與內芯13通過機械爪連桿10連接。

所述絲套35孔內攻有內螺紋和內芯13的連接為螺紋連接，另外絲套35的左端設有小孔與絲套電機34軸的配合為過盈配合，最后絲套35置于絲套外殼8內，為間隙配合。

以上結合附圖對本發明的具體實施方式作了詳細說明，但是本發明并不限于上述實施方式，在本領域普通技術人員所具備的知識范圍內，還可以在不脫離本發明宗旨的前提下作出各種變化。