本发明公开了一种可伸缩的三自由度工业机械臂，属于工业机器人领域。它包括采用能够自由伸缩的机械小臂，采用铰链方式连接机械肱骨与机械小臂的肘关节，采用铰链方式连接机械小臂右端与机械手的腕关节，装设于机械肱骨上能够驱动机械小臂绕肘关节发生相对转动的动力机构A，装设于机械小臂上能够驱动机械手绕腕关节发生相对转动的动力机构B；机械小臂包括机械小臂本体、机械小臂伸缩杆和小臂扭转关节；机械小臂本体与机械小臂伸缩杆同轴线装设，且可以沿它们公共的轴线发生相对运动。本发明是一种结构简单紧凑、运动更加稳定、具有三个自由度、能够自由伸缩且伸缩无振动间隙的工业机械臂。
1.一种可伸缩的三自由度工业机械臂，包括采用能够自由伸缩的机械小臂，采用铰链方式连接机械肱骨(1)与所述机械小臂的肘关节(21)，采用铰链方式连接所述机械小臂右端与机械手(5)的腕关节(42)，装设于所述机械肱骨(1)上能够驱动所述机械小臂绕所述肘关节(21)发生相对转动的动力机构A(22)，装设于所述机械小臂上能够驱动所述机械手(5)绕所述腕关节(42)发生相对转动的动力机构B(41)，其特征在于：所述机械小臂包括机械小臂本体(31)、机械小臂伸缩杆(32)和小臂扭转关节；所述机械小臂本体(31)与所述机械小臂伸缩杆(32)同轴线装设，且可以沿它们公共的轴线发生相对运动；
所述小臂扭转关节包括装设于所述机械小臂本体(31)内部的可相对平动的移动架(60)，步进电机(62)，与所述步进电机(62)输出轴相连的主动齿轮轴，固定装设于所述机械小臂伸缩杆(32)的左端、与所述主动齿轮轴啮合传动的从动齿轮(33)，与所述机械小臂伸缩杆(32)外部螺纹相啮合传动的固定螺母(7)，两端分别连接所述机械小臂本体(31)与所述从动齿轮(33)的锁紧弹簧(8)；
所述主动齿轮轴包括主动轴(61)和主动齿轮(63)；所述主动轴(61)穿过装设于所述移动架(60)上的轴承，其左端与所述步进电机(62)的输出轴相连，其右端固定装设有所述主动齿轮(63)；
所述机械小臂本体(31)处于工作状态时，所述锁紧弹簧(8)始终承受压力。
2.根据权利要求1所述的一种可伸缩的三自由度工业机械臂，其特征在于：所述机械小臂伸缩杆(32)穿过装设于所述移动架(60)上的滚动轴承(64)，其右端外表面设有外螺纹；
所述移动架(60)可以在所述机械小臂本体(31)的内部沿其轴线方向自由平动。
3.根据权利要求1所述的一种可伸缩的三自由度工业机械臂，其特征在于：所述机械小臂本体(31)为水平放置的水桶状空心圆杆。
4.根据权利要求1所述的一种可伸缩的三自由度工业机械臂，其特征在于：所述固定螺母(7)固定装设于所述机械小臂本体(31)的内部。
一种可伸缩的三自由度工业机械臂
技术领域
[0001] 本发明主要涉及工业机器人领域，特指一种可伸缩的三自由度工业机械臂。
背景技术
[0002] 机器人的研究已经取得了较大的成就，且应用到人类生活的方方面面。机器人通常采用机械臂进行工作，目前国内外对机械臂的研究主要集中在机械臂的弯曲运动，而同时具有伸缩运动与弯曲运动的机械臂的研究相对较少。所以，在工业机器人应用的特殊环境或恶劣环境时，研究可伸缩的机械臂具有非常重要的使用价值。
发明内容
[0003] 本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单紧凑、运动更加稳定、具有两种转动和一种平动三个自由度、能够自由伸缩且伸缩无振动间隙的三自由度工业机械臂。
[0004] 为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可伸缩的三自由度工业机械臂，它包括采用能够自由伸缩的机械小臂，采用铰链方式连接机械肱骨与所述机械小臂的肘关节，采用铰链方式连接所述机械小臂右端与机械手的腕关节，装设于所述机械肱骨上能够驱动所述机械小臂绕所述肘关节发生相对转动的动力机构A，装设于所述机械小臂上能够驱动所述机械手绕所述腕关节发生相对转动的动力机构B。
[0005] 所述机械小臂包括机械小臂本体、机械小臂伸缩杆和小臂扭转关节；所述机械小臂本体与所述机械小臂伸缩杆同轴线装设，且可以沿它们公共的轴线发生相对运动。
[0006] 所述小臂扭转关节包括装设于所述机械小臂本体内部的可相对平动的移动架，步进电机，与所述步进电机输出轴相连的主动齿轮轴，固定装设于所述机械小臂伸缩杆的左端、与所述主动齿轮轴啮合传动的从动齿轮，与所述机械小臂伸缩杆外部螺纹相啮合传动的固定螺母，两端分别连接所述机械小臂本体与所述从动齿轮的锁紧弹簧。
[0007] 进一步的，所述机械小臂伸缩杆穿过装设于所述移动架上的滚动轴承，其右端外表面设有外螺纹；所述移动架可以在所述机械小臂本体的内部沿其轴线方向自由平动。
[0008] 进一步的，所述机械小臂本体为水平放置的水桶状空心圆杆。
[0009] 进一步的，所述主动齿轮轴包括主动轴和主动齿轮；所述主动轴穿过装设于所述移动架上的轴承，其左端与所述步进电机的输出轴相连，其右端固定装设有所述主动齿轮。
[0010] 进一步的，所述固定螺母固定装设于所述机械小臂本体的内部。
[0011] 进一步的，所述机械小臂本体处于工作状态时，所述锁紧弹簧始终承受压力。
[0012] 本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
[0013] (1)本发明的一种可伸缩的三自由度工业机械臂具有肘关节、腕关节以及伸缩的机械臂，能够实现复杂的三自由度运动。
[0014] (2)本发明的一种可伸缩的三自由度工业机械臂还设有锁紧弹簧，在机械小臂伸缩杆工作状态时，锁紧弹簧始终处于受压状态，从而使得伸缩的机械小臂无振动间隙。由此可知，本发明的工业机械臂结构简单紧凑、运动更加稳定、具有两种转动和一种平动三个自由度、能够自由伸缩且伸缩无振动间隙，可应用于更广泛的领域中。
附图说明
[0015] 图1是本发明的一种可伸缩的三自由度工业机械臂的结构原理示意图。
[0016] 图中，1—机械肱骨；21—肘关节；22—动力机构A；31—机械小臂本体；32—机械小臂伸缩杆；33—从动齿轮；41—动力机构B；42—腕关节；5—机械手；60—移动架；61—主动轴；62—步进电机；63—主动齿轮；64—滚动轴承；7—固定螺母；8—锁紧弹簧。
具体实施方式
[0017] 以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0018] 参见图1所示，本发明的一种可伸缩的三自由度工业机械臂，包括采用能够自由伸缩的机械小臂，采用铰链方式连接机械肱骨1与机械小臂的肘关节21，采用铰链方式连接机械小臂右端与机械手5的腕关节42，装设于机械肱骨1上能够驱动机械小臂绕肘关节21发生相对转动的动力机构A22，装设于机械小臂上能够驱动机械手5绕腕关节42发生相对转动的动力机构B41，其特征在于：
[0019] 参见图1所示，机械小臂包括机械小臂本体31、机械小臂伸缩杆32和小臂扭转关节；机械小臂本体31与机械小臂伸缩杆32同轴线装设，且可以沿它们公共的轴线发生相对运动；
[0020] 参见图1所示，小臂扭转关节包括装设于机械小臂本体31内部的可相对平动的移动架60，步进电机62，与步进电机62输出轴相连的主动齿轮轴，固定装设于机械小臂伸缩杆32的左端、与主动齿轮轴啮合传动的从动齿轮33，与机械小臂伸缩杆32外部螺纹相啮合传动的固定螺母7，两端分别连接机械小臂本体31与从动齿轮33的锁紧弹簧8。
[0021] 参见图1所示，机械小臂伸缩杆32穿过装设于移动架60上的滚动轴承64，其右端外表面设有外螺纹；移动架60可以在机械小臂本体31的内部沿其轴线方向自由平动。
[0022] 参见图1所示，作为优选的，机械小臂本体31为水平放置的水桶状空心圆杆。
[0023] 参见图1所示，作为优选的，主动齿轮轴包括主动轴61和主动齿轮63；主动轴61穿过装设于移动架60上的轴承，其左端与步进电机62的输出轴相连，其右端固定装设有主动齿轮63。
[0024] 参见图1所示，作为优选的，固定螺母7固定装设于机械小臂本体31的内部。
[0025] 参见图1所示，作为优选的，机械小臂本体31处于工作状态时，锁紧弹簧8始终承受压力，从而使得机械小臂本体31在平动过程中没有振动间隙。
