一种机械臂及机器人的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及为一种机械臂及机器人。


背景技术：

2.随着社会的发展与科技的进步，机器人已经广泛应用于生产与生活中代替或者辅助人类完成各种工作。如在3c行业中已广泛使用水平多关节型机器人代替工人完成搬运、上下料与装配等作业任务。
3.一般地，水平多关节型机器人具有与基座转动连接的大臂以及与大臂转动连接的小臂，小臂远离大臂的一端装配有滚珠丝杆、丝杆螺母及花键螺母，同时小臂上还需要装配分别驱动丝杆螺母、花键螺母转动的电机。为避免各零件发生干涉，机器人的小臂上一般需要另外安装支撑架等结构，使丝杆螺母、花键螺母及其对应的驱动电机处于不同高度，装配繁琐，稳定性不佳。


技术实现要素：

4.基于此，本实用新型针对传统机器人需要另外安装支撑架等结构而导致装配繁琐、稳定性不佳的问题，提供一种机械臂及机器人。
5.一种机械臂，包括挤出一体成型的顶板、底板及两块侧板，两块所述侧板分别连接于所述顶板与底板的两侧且围设形成型腔；所述顶板的第一端开设有用于丝杆穿入的第一安装孔，所述底板的第一端对应开设有用于丝杆穿入的第二安装孔，所述顶板的第二端开设有第一伸入孔与第二伸入孔，所述第一伸入孔用于使第一电机的输出端伸入所述型腔内，所述第二伸入孔用于使第二电机的输出端伸入所述型腔。
6.在其中一实施例中，所述顶板上还开设有第一固定孔，所述第一固定孔位于所述第一安装孔的外周；
7.所述底板上还开设有第二固定孔，所述第二固定孔位于所述第二安装孔的外周。
8.在其中一实施例中，所述顶板的第二端还开设有第三伸入孔，所述底板的第二端开设有与所述第三伸入孔对应的伸出孔；
9.所述第三伸入孔用于使第三电机伸入所述型腔，所述伸出孔用于使所述第三电机的输出端伸出所述型腔。
10.在其中一实施例中，所述底板的第二端还开设有第三固定孔，所述第三固定孔位于所述伸出孔的外周。
11.在其中一实施例中，所述第一伸入孔、第二伸入孔及第三伸入孔沿远离所述第一安装孔的方向依次间隔设置。
12.在其中一实施例中，所述底板还开设有与所述型腔连通的装配孔。
13.在其中一实施例中，所述顶板与底板之间具有挤出一体成型的两块支撑板，所述支撑板与所述顶板及底板垂直设置；
14.两块所述支撑板分别靠近两块所述侧板设置，两块所述支撑板之间的空间用于容
纳第一电机的输出端与第二电机的输出端。
15.在其中一实施例中，所述支撑板与所述顶板的连接处以及所述支撑板与所述底板的连接处均设有挤出成型的预留孔。
16.在其中一实施例中，所述支撑板与其对应侧的侧板之间具有挤出一体成型的连接板，所述连接板与所述顶板及底板平行设置。
17.一种机器人，包括第一电机、第二电机、丝杆、丝杆螺母、花键螺母及所述的机械臂，所述第一电机与第二电机分别固定于所述机械臂的顶板，所述第一电机的输出端通过所述第一伸入孔伸入所述型腔，所述第二电机的输出端通过所述第二伸入孔伸入所述型腔，所述第一电机的输出端与所述第二电机的输出端位于所述型腔的不同高度；
18.所述丝杆通过所述第一安装孔与第二安装孔贯穿于所述顶板与底板，所述丝杆螺母的外圈固定于所述顶板，所述丝杆螺母的内圈与所述第一电机的输出端传动连接，所述花键螺母的外圈固定于所述底板，所述花键螺母的内圈与所述第二电机的输出端传动连接，所述花键螺母的内圈及所述丝杆螺母的内圈分别与所述丝杆滚动连接。
19.本实用新型的机械臂及机器人，通过设置挤出一体成型的顶板、底板及两块侧板，无需配置多套模具，可低成本地得到各种臂长且具有型腔的型材，由于型腔具有一定的高度，将第一电机的输出端通过第一伸入孔伸入型腔，将第二电机的输出端通过第二伸入孔伸入型腔，并使两个电机的输出端处于不同高度，将第一电机的输出端与丝杆螺母传动连接，将第二电机的输出端与花键螺母传动连接，并将丝杆螺母与花键螺母分别固定于型材的顶板与底板，无需额外设置支撑架等结构对不同电机进行安装，简化装配过程，而且各零件装配于一体成型的机械臂上，稳定性更好。
附图说明
20.通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施方式，并且相同或对应的标号表示相同或对应的部分，其中：
21.图1为本技术一实施例的机械臂的第一视角的结构示意图；
22.图2为本技术一实施例的机械臂的第二视角的结构示意图；
23.图3为本技术一实施例的机械臂的侧面的结构示意图；
24.图4为本技术一实施例的机器人的结构示意图。
25.附图标记说明：
26.1、机械臂；10、顶板；110、第一安装孔；112、第一固定孔；120、第一伸入孔；130、第二伸入孔；140、第三伸入孔；20、底板；210、第二安装孔；212、第二固定孔；220、伸出孔；222、第三固定孔；230、装配孔；232、盖板；30、侧板；40、支撑板；410、预留孔；50、连接板；60、型腔；70、端盖；71、紧固件；2、第一电机；21、第一传动组件；3、第二电机；31、第二传动组件；4、丝杆；5、丝杆螺母；6、花键螺母；7、第三电机；8、减速机；9、大臂；91、底座。
具体实施方式
27.下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公
开中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
28.下面结合附图来详细描述本公开的具体实施方式。
29.参照图1-3,本实用新型一实施例提供的一种机械臂1，包括挤出一体成型的顶板10、底板20及两块侧板30，两块所述侧板30分别连接于所述顶板10与底板20的两侧且围设形成型腔60。图1为本实施例的顶板10位于上方，底板20位于下方的示意图。图2为本实施例的底板20位于上方，顶板10位于下方的示意图。图3为图1的左侧视图。挤出一体成型可将加热后的料材挤压至加热后的模具内，挤出成型得到截面如图3所示的型材，根据臂长要求截取特定长度的型材作为机械臂1。
30.进一步地，所述顶板10的第一端开设有用于丝杆4穿入的第一安装孔110，所述底板20的第一端对应开设有用于丝杆4穿入的第二安装孔210。第一安装孔110与第二安装孔210上下对应设置，丝杆4依次穿过所述第一安装孔110与第二安装孔210，使丝杆4能沿垂直机械臂1的方向移动，可将丝杆螺母5与花键螺母6分别设置在顶板10与底板20。
31.进一步地，所述顶板10的第二端开设有第一伸入孔120与第二伸入孔130，所述第一伸入孔120用于使第一电机2的输出端伸入所述型腔60内，所述第二伸入孔130用于使第二电机3的输出端伸入所述型腔60。第一电机2固定于顶板10，第一电机2的输入端通过第一伸入孔120伸入机械臂1的型腔60内，第二电机3固定于顶板10，第二电机3的输入端通过第二伸入孔130伸入机械臂1的型腔60内，由于型腔60具有一定的高度空间，可容纳第一电机2与第二电机3的输入端处于不同高度位置，从而可利用机械臂1的顶板10对第一电机2与第二电机3固定并利用机械臂1侧板30的高度使第一电机2与第二电机3的输入端设置在不同的高度位置。
32.本实施例的机械臂1，通过设置挤出一体成型的顶板10、底板20及两块侧板30，无需配置多套模具，可低成本地得到各种臂长且具有型腔60的型材，由于型腔60具有一定的高度，将第一电机2的输出端通过第一伸入孔120伸入型腔60，将第二电机3的输出端通过第二伸入孔130伸入型腔60，并使两个电机的输出端处于不同高度，将第一电机2的输出端与丝杆螺母5传动连接，将第二电机3的输出端与花键螺母6传动连接，并将丝杆螺母5与花键螺母6分别固定于型材的顶板10与底板20，无需额外设置支撑架等结构对不同电机进行安装，简化装配过程，而且各零件装配于一体成型的机械臂1上，稳定性更好。
33.在其中一实施例中，所述顶板10上还开设有第一固定孔112，所述第一固定孔112位于所述第一安装孔110的外周。丝杆螺母5套设于丝杆4外，其内圈与丝杆4滚动连接，其外圈通过第一固定孔112固定于顶板10，丝杆螺母5的内圈与外圈滚动连接，第一电机2的输出端通过第一传动组件21驱动丝杆螺母5的内圈相对其外圈转动，进而带动丝杆4转动，使丝杆4沿垂直机械臂1的方向上下移动。
34.所述底板20上还开设有第二固定孔212，所述第二固定孔212位于所述第二安装孔210的外周。花键螺母6套设于丝杆4外，其内圈与丝杆4滚动连接，其外圈通过第二固定孔212固定于底板20，花键螺母6的内圈与外圈滚动连接，第二电机3的输出端通过第二传动组件31驱动花键螺母6的内圈相对其外圈转动，进而带动丝杆4转动，使丝杆4沿绕垂直机械臂1的方向螺旋转动。
35.进一步地，在其中一实施例中，所述顶板10的第二端还开设有第三伸入孔140，所
述底板20的第二端开设有与所述第三伸入孔140对应的伸出孔220；所述第三伸入孔140用于使第三电机7伸入所述型腔60，所述伸出孔220用于使所述第三电机7的输出端伸出所述型腔60。第三电机7通过第三伸入孔140伸入型腔60，并且其输出端通过伸出孔220伸出型腔60并与安装于大臂9的减速机8连接，减速机8的输出端与机械臂1连接使机械臂1可相对大臂9转动。
36.在其中一实施例中，所述底板20的第二端还开设有第三固定孔222，所述第三固定孔222位于所述伸出孔220的外周。通过第三固定孔222与螺栓配合，将减速机8的输出端与底板20连接。
37.进一步地，在其中一实施例中，所述第一伸入孔120、第二伸入孔130及第三伸入孔140沿远离所述第一安装孔110的方向依次间隔设置。通过将第一伸入孔120、第二伸入孔130及第三伸入孔140沿远离所述第一安装孔110的方向依次间隔设置，使第一电机2与第二电机3紧挨着第三电机7固定于机械臂1，使得机械臂1的质心大幅度靠近第三电机7，极大地降低了第三电机7带动机械臂1转动时的转动惯量，从而有利于机器人的提速。
38.进一步地，在其中一实施例中，所述底板20还开设有与所述型腔60连通的装配孔230。通过底板20上开设装配孔230，便于对第一电机2及第一传动组件21、第二电机3及第二传动组件31、丝杆4及丝杆螺母5与花键螺母6进行安装，也便于观察型腔60内各零件的运行情况，安装完毕后将盖板232盖设于装配孔230，使机械臂1保持整体封闭，起到防尘保护的目的。
39.在其中一实施例中，所述顶板10与底板20之间具有挤出一体成型的两块支撑板40，所述支撑板40与所述顶板10及底板20垂直设置。两块所述支撑板40分别靠近两块所述侧板30设置，两块所述支撑板40之间的空间用于容纳第一电机2的输出端与第二电机3的输出端。通过支撑板40对底板20与顶板10进行加强支撑，提高机械臂1的结构刚度与强度，使其具有更好的抵抗弯曲和扭转变形的性能，第一电机2的输出端、第一传动组件21、第二电机3的输出端及第二传动组件31位于两支撑板40之间的空间内。
40.在其中一实施例中，所述支撑板40与所述顶板10的连接处以及所述支撑板40与所述底板20的连接处均设有挤出成型的预留孔410。通过挤出成型的多个预留孔410，可快速加工出螺纹孔，通过紧固件71与预留孔410配合将端盖70固定于机械臂1的两端，起到防尘保护的作用，也提高整体结构的美观性。紧固件71可采用螺丝、螺钉等零件。
41.在其中一实施例中，所述支撑板40与其对应侧的侧板30之间具有挤出一体成型的连接板50，所述连接板50与所述顶板10及底板20平行设置。通过设置与顶板10及底板20平行的连接板50，进一步加强机械臂1的整体强度与刚度，提高其抵抗弯曲和扭转变形的性能。
42.参照图4，本技术一实施例还提供一种机器人，包括第一电机2、第二电机3、丝杆4、丝杆螺母5、及所述的机械臂1，所述第一电机2与第二电机3分别固定于所述机械臂1的顶板10，所述第一电机2的输出端通过所述第一伸入孔120伸入所述型腔60，所述第二电机3的输出端通过所述第二伸入孔130伸入所述型腔60，所述第一电机2的输出端与所述第二电机3的输出端位于所述型腔60的不同高度。所述丝杆4通过所述第一安装孔110与第二安装孔210贯穿于所述顶板10与底板20，所述丝杆螺母5的外圈固定于所述顶板10，所述丝杆螺母5的内圈与所述第一电机2的输出端传动连接，所述花键螺母6的外圈固定于所述底板20，所
述花键螺母6的内圈与所述第二电机3的输出端传动连接，所述花键螺母6的内圈及所述丝杆螺母5的内圈分别与所述丝杆4滚动连接。
43.本实施例的机器人，通过挤出成型的机械臂1，将第一电机2的输出端伸入机械臂1的型腔60并通过第一传动组件21与丝杆螺母5的内圈传动连接，将第二电机3的输出端伸入机械臂1的型腔60并通过第二传动组件31与花键螺母6的内圈传动连接，由于丝杆螺母5的外圈固定于顶板10，花键螺母6的外圈固定于底板20，故丝杆螺母5的内圈可相对其外圈在第一电机2的驱动下转动，花键螺母6的内圈可相对其外圈在第二电机3的驱动下转动，进而可带动丝杆4绕垂直机械臂1的方向转动以及沿垂直机械臂1的方向上下移动，第一电机2的输出端与所述第二电机3的输出端位于所述型腔60的不同高度，第一电机2与第二电机3可在型腔60的不同高度位置将动力传至丝杆4，无需额外设置支撑架等结构对不同电机进行安装，简化装配过程，而且各零件装配于一体成型的机械臂1上，稳定性更好。
44.进一步地，所述机器人还包括大臂9与底座91，大臂9的一端通过第三电机7与机械臂1转动连接，大臂9的另一端通过第四电机与底座91转动连接。其中第三电机7通过机械臂1上的第三伸入孔140及伸出孔220伸出型腔60与大臂9上的减速机8连接，减速机8的输出端与机械臂1的底板20连接，使机械臂1可相对大臂9转动。
45.可选地，第一传动组件21与第二传动组件31可采用皮带轮组件。减速机可8采用谐波减速器。
46.在本说明书的上述描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“固定”、“安装”、“相连”或“连接”等术语应该做广义的理解。例如，就术语“连接”来说，其可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。因此，除非本说明书另有明确的限定，本领域技术人员可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
47.根据本说明书的上述描述，本领域技术人员还可以理解如下使用的术语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”、“中心”、“纵向”、“横向”、“顺时针”或“逆时针”等指示方位或位置关系的术语是基于本说明书的附图所示的方位或位置关系的，其仅是为了便于阐述本实用新型的方案和简化描述的目的，而不是明示或暗示所涉及的装置或元件必须要具有所述特定的方位、以特定的方位来构造和进行操作，因此上述的方位或位置关系术语不能被理解或解释为对本实用新型方案的限制。
48.另外，本说明书中所使用的术语“第一”或“第二”等用于指代编号或序数的术语仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”或“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本说明书的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个或更多个等，除非另有明确具体的限定。
49.虽然本说明书已经示出和描述了本实用新型的多个实施例，但对于本领域技术人员显而易见的是，这样的实施例只是以示例的方式提供的。本领域技术人员会在不偏离本实用新型思想和精神的情况下想到许多更改、改变和替代的方式。应当理解的是在实践本实用新型的过程中，可以采用对本文所描述的本实用新型实施例的各种替代方案。所附权
利要求书旨在限定本实用新型的保护范围，并因此覆盖这些权利要求范围内的模块组成、等同或替代方案。