一種自由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂制造技術

一種助力機械臂，特別是一種具有自行走底盤，借助天花板（指上層樓板的下底面）和地板進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂，包括：行走底盤１、牽引系統２、立柱調整系統３、立柱４、齒條５、升降電機９、升降套管１０、旋轉套環１１、防滑落裝置１２、升降伸縮臂１５、多方位輔助移動臂１７、多方位旋轉臂２０、手持工具接口２１、自吸式液壓支撐模塊２３。借助天花板和地板固定立柱，減少對系統底盤面積和自身重量的要求，實現了設備的小型化。小型手持工具掛接在工作臂端部的接口上，工具及相關附件的重力全部轉移到機械臂上，人手工操作工具對工作面進行操作，有效的減輕勞動強度，提高工作效率，提高工作安全性。（*該技術在2017年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種機械結構，特別是一種具有自行走底盤，借助天花板 (指上層樓板的下底面)和地板進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的 借力助力機械臂。技術背景機械臂系統在現代工業中得到廣泛應用，大到吊塔、吊車、挖掘機等大型 機械，小到車間的零件裝配生產線等都可以看到機械臂的英姿。機械臂系統一 般包括機械臂、機械臂運轉平臺、動力裝置、控制系統等，在人工或自動控制 下，實現空間上的旋轉、平移、升降，完成夾取、推送、釋放等動作，能夠代 替人手完成單調、繁重、重復性的勞動或者危險性的工作，以減輕勞動強度， 減少意外傷害，提高工作效率。大型機械臂一般用于重型機械設備，如塔式起重機、汽車起重機、車載式 輸漿泵等，由于要吊起或轉移的材料質量巨大，因此其機械臂動作緩慢，而且 要求設備自重大，底盤面積大。 一般底部需要固定在預制的樁基上或者用多條 支撐腿支撐以增大底盤面積。這類應用主要是室外大型工地作業。小型自動化機械臂主要應用于自動化生產線，通過研究運動機構與控制信 號的關系，可以編制程序讓機器記住并模仿、重復進行某種動作。它采用復雜 的算法，由電腦指揮機械臂的動作和路徑，完成規定的工作，比人手速度更快， 更準確。這些設備一般是專用設備，根據生產線的規格、需求和工作內容度身 定做，價格昂貴，不具備通用性。目前廣泛應用的還有一種簡化的助力機械手，主要應用在工地或工廠物流 輸送、裝配、加工等領域，在空間環境受限或工位不定的情況下，助力機械手將幫助操作者輕松地移載物品，極大地減輕勞動強度，提高生產效率、產品質 量和工作安全舒適性。助力機械手又稱平衡器，是一種幫助操作者搬運重物的 半自動機械臂，其原理是杠桿， 一般是通過氣動技術來實現力學平衡，并通過 人工參與破壞其平衡來實現搬運重物的移載設備。助力機械手由主機、控制系 統和夾具構成，在一定的重力范圍內，能自動平衡工件的重量，準確地保持所 需要的工件姿態，協助操作者輕松快速完成重復、繁重的抓取、搬運和裝配任 務。這種機械臂一般移動性差，需要專門的供氣系統；或者因為吊起重物需要 平衡設計，所以底盤大，移動不便。而且這類機械臂比較粗壯，費用較高，不 適合于一些簡單的勞動場合。工業生產中有很多手持工具，如砂漿粉抹機，電動打磨機，氣動角磨機等，工具本身質量較重，勞動強度大；長時間工作時，對工人的體力是一個嚴重的 挑戰，不但會使工作效率降低，而且會影響到工作質量。這些工作一般是室內 作業，工作范圍不寬，工作環境較好，但需要經常變換工作場地，工作面復雜 多樣，操作規律性不強，短期內很難采用自動化設備來代替人工進行操作。綜上分析可以看出，開發和制作一種小型、輕便、耐用、低成本、易操作、 方便移動的助力機械臂是非常必須的。借助天花板(指上層樓板的下底面)和 地板固定立柱和機械臂，把手持工具安裝在機械臂末端，由機械臂把工具懸吊 空中，人手持工具作業時，工具根據人手的移動自由伸縮、旋轉、升降；能夠 極大的減輕勞動強度，提高工作效率，提高工作質量，提高工作安全性，而且 移動方便，操作容易，因此這樣一種助力機械臂不僅是必要的而且是必須的。
技術實現思路
本技術的目的在于，提供一種小型、輕便、耐用、低成本、易操作、方便移動的助力機械臂，特別是一種具有自行走底盤，借助天花板(指上層樓 板的下底面)和地板進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的借力助力機 械臂。為了達到上述目的，本技術技術方案是這樣實現的 一種小型、輕便、 耐用、低成本、易操作、方便移動的借力助力機械臂，特別是一種具有自行走 底盤，借助天花板(指上層樓板的下底面)和地板進行垂直立柱固定，能夠自 由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂，其特征在于包括行走底盤l、牽引系統2、 立柱調整系統3、立柱4、齒條5、升降電機9、升降套管IO、旋轉套環ll、防滑落裝置12、升降伸縮臂15、多方位輔助移動臂17、多方位旋轉臂20、手持工具 接口21、自吸式液壓支撐模塊23，其連接關系為立柱調整系統3固定在行走底盤 l上，立柱4底端固定在立柱調整系統3的伸縮柱塞3-7上，伸縮柱塞3-7上下移動 時，能夠帶動立柱4上下行進。立柱4有不同長度的多條，組合連接起來使用， 齒條5平行固定在立柱4的外表面。升降套管10套裝在立柱4的外部，在其上開槽， 使齒條5從槽內伸出。升降電機9固定在升降套管10上，電機齒輪與齒條5嚙合， 升降電機9帶動齒輪轉動能夠帶動升降套管10沿立柱上下升降。旋轉套環ll固定 在升降套管10的兩端，能夠圍繞升降套管10作旋轉運動。升降伸縮臂15由平行 的雙連桿構成，起始端固定在兩個旋轉套環ll上，多節升降伸縮臂15通過伸縮 臂關節16連接，升降伸縮臂15能夠圍繞伸縮臂關節16水平折合，也能夠帶動旋 轉套環11圍繞立柱4整體做水平旋轉運動；多方位輔助移動臂17連接在升降伸縮 臂15的末端，由平衡拉力彈簧19維持一定重力范圍內的平衡，多方位輔助移動 臂17能夠繞十字旋轉關節18上下左右轉動。多方位旋轉臂20固定在多方位輔助 移動臂17末端，以增加末端臂上下移動的幅度和角度；手持工具接口21連接在 多方位旋轉臂20的末端，能夠在垂直面內旋轉，另外它能夠掛接手持工具，實現手持工具的連接固定。防滑落裝置12固定在升降套管10上，用來防止電機故障或失效情況下機械臂的意外滑落。自吸式液壓支撐模塊23與立柱調整系統3— 起配合使用，保障在立柱調整系統3故障或失效時的安全支撐。所述的一種具有自行走底盤，借助天花板(指上層樓板的下底面)和地板 進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂，其基本特征為 借助天花板(指上層樓板的下底面)和地板垂直固定立柱4，使立柱頂部和底部 與地板緊密連接產生的摩擦力力矩，抵消工作臂展開工作時產生的重力力矩， 從而減少機械臂系統工作時對底盤的面積和自身重量的要求；工作結束后機械 臂能夠折疊合攏并降落到立柱根部，此時機械臂重力的力矩很小，對底盤和自 身重量要求也很小；因此系統小型化，輕便化，移動方便。所述的一種具有自行走底盤，借助天花板(指上層樓板的下底面)和地板 進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂，設計有行走底 盤l、牽引系統2和立柱固定架17。立柱4拆卸下來以后安放在立柱固定架17上。 機械臂折疊合攏、立柱拆卸之后承載在行走底盤l上，系統在外力牽引下能夠自 己行走移動轉彎。所述的一種具有自行走底盤，借助天花板(指上層樓板的下底面)和地板 進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂，其行走底盤l上 設計有立柱調整系統3。立柱調整系統3包括底部支撐盤3-1、彈簧3-2、彈簧倉 3-3、彈簧壓縮板3-4、連接桿3-5、柱塞外殼3-6、伸縮柱塞3-7、水平儀3-8、 頂部支撐盤3-9。彈簧倉3-3固定在行走底盤l臺面上，彈簧3-2裝在彈簧倉3-3內， 彈簧3-2在彈簧壓縮板3-4作用下會向下壓縮。頂部支撐盤3-9固定在伸縮柱塞 3-7頂部，伸縮柱塞3-7在柱塞外殼3-6內，柱塞外殼3-6與底部支撐盤3-l固定在 一起，底部支撐盤3-l通過連接桿3-5連接彈簧壓縮板3-4。即柱塞外殼3-6和伸縮柱塞3-7通過連接桿3-5、彈簧壓縮板3-4、彈簧3-2、彈簧倉3-3組成的懸掛結 構本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種小型、輕便、耐用、低成本、易操作、方便移動的借力助力機械臂，特別是一種具有自行走底盤，借助天花板和地板進行垂直立柱固定，能夠自由伸縮旋轉升降的借力助力機械臂，其特征在于包括：行走底盤（１）、牽引系統（２）、立柱調整系統（３）、立柱（４）、齒條（５）、升降電機（９）、升降套管（１０）、旋轉套環（１１）、防滑落裝置（１２）、升降伸縮臂（１５）、多方位輔助移動臂（１７）、多方位旋轉臂（２０）、手持工具接口（２１）、自吸式液壓支撐模塊（２３），其連接關系為立柱調整系統（３）固定在行走底盤（１）上，立柱（４）底端固定在立柱調整系統（３）的伸縮柱塞（３－７）上，伸縮柱塞（３－７）上下移動時，能夠帶動立柱（４）上下行進；立柱（４）有不同長度的多條，組合連接起來使用，齒條（５）平行固定在立柱（４）的外表面；升降套管（１０）套裝在立柱（４）的外部，在其上開槽，使齒條（５）從槽內伸出；升降電機（９）固定在升降套管（１０）上，電機齒輪與齒條（５）嚙合，升降電機（９）帶動齒輪轉動能夠帶動升降套管（１０）沿立柱上下升降；旋轉套環（１１）固定在升降套管（１０）的兩端，能夠圍繞升降套管（１０）作旋轉運動；升降伸縮臂（１５）由平行的雙連桿構成，起始端固定在兩個旋轉套環（１１）上，多節升降伸縮臂（１５）通過伸縮臂關節（１６）連接，升降伸縮臂（１５）能夠圍繞伸縮臂關節（１６）水平折合，也能夠帶動旋轉套環（１１）圍繞立柱（４）整體做水平旋轉運動；多方位輔助移動臂（１７）連接在升降伸縮臂（１５）的末端，由平衡拉力彈簧（１９）維持一定重力范圍內的平衡，多方位輔助移動臂（１７）能夠繞十字旋轉關節（１８）上下左右轉動；多方位旋轉臂（２０）固定在多方位輔助移動臂（１７）末端，以增加末端臂上下移動的幅度和角度；手持工具接口（２１）連接在多方位旋轉臂（２０）的末端，能夠在垂直面內旋轉，另外它能夠掛接手持工具，實現手持工具的連接固定；防滑落裝置（１２）固定在升降套管（１０）上，用來防止電機故障或失效情況下機械臂的意外滑落；自吸式液壓支撐模塊（２３）與立柱調整系統（３）一起配合使用，保障在立柱調整系統（３）故障或失效時的安全支撐。...

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱建彬，
申請(專利權)人：朱建彬，
類型：實用新型
國別省市：41[中國|河南]