本發(fā)明涉及工業(yè)機器人領域，具體涉及一種機械臂雙向平衡裝置。

背景技術：

在工業(yè)機器人領域，存在一類在豎直平面內(nèi)可以往復旋轉的機械臂。這類機械臂在使用中一般配備動力裝置和傳動裝置，如驅動電機和傳動軸，使得機械臂可以在一定角度范圍內(nèi)發(fā)生轉動。機械臂在豎直平面內(nèi)的轉動過程中，其重心高低會發(fā)生變化，因此一般需要在固定底座設置一個平衡裝置，從而使得機械臂在運行過程中可以保持穩(wěn)定。

現(xiàn)有技術中，為保證系統(tǒng)穩(wěn)定性，在豎直平面內(nèi)往復旋轉的機械臂一般是安裝在水平設置的平衡裝置上，以維持力矩平衡。當機械臂的重心從高處向低處移動時，會產(chǎn)生較大的重力矩，可能會造成機械臂的底座不穩(wěn)，因此平衡裝置內(nèi)需要設置彈性裝置，彈性裝置發(fā)生形變后，可以將機械臂的重力勢能轉化為彈性裝置的彈性勢能；當機械臂的重心從低處向高處移動時，彈性裝置恢復原狀，彈性裝置的彈性勢能轉化為機械臂的重力勢能，可以減少驅動電機負載所需的能量，既能保持系統(tǒng)穩(wěn)定，又能減少能耗。

現(xiàn)有機械臂平衡裝置的不足之處在于，由于機械臂可能發(fā)生順時針轉動或逆時針轉動，因此需要設置至少兩個(或兩組)異向的彈簧來實現(xiàn)往復雙向運動的力矩平衡?，F(xiàn)有平衡裝置大多與驅動裝置分別設置，需要額外空間安裝，占用空間較大，且連接結構復雜，可靠性及穩(wěn)定性比較差，嚴重影響設備使用壽命和工作效率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種機械臂雙向平衡裝置，以解決現(xiàn)有技術機械臂平衡裝置所存在的能耗較大、連接結構復雜、占用空間大、系統(tǒng)穩(wěn)定性差等技術問題。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種機械臂雙向平衡裝置，包括第一旋轉裝置；第二旋轉裝置，設于所述第一旋轉裝置外部；至少一渦卷狀彈性件，其內(nèi)端連接至所述第一旋轉裝置，其外端連接至所述第二旋轉裝置；傳動裝置，其一端連接至所述第一旋轉裝置和/或所述第二旋轉裝置；其另一端連接至機械臂；以及穩(wěn)定裝置，用于安裝所述第一旋轉裝置及所述第二旋轉裝置。其中，所述第一旋轉裝置包括傳動軸，所述渦卷狀彈性件套設于所述傳動軸外部；以及內(nèi)端卡槽，設于所述傳動軸外側壁，所述渦卷狀彈性件的內(nèi)端卡合至所述內(nèi)端卡槽；所述第二旋轉裝置包括外殼，其為環(huán)形套管，套設于所述渦卷狀彈性件外部；以及外端卡口，貫穿所述外殼的管壁，所述渦卷狀彈性件的外端卡合至所述外端卡口。

進一步地，在不同實施例中，所述第一旋轉裝置還包括第一卡塊，突出于所述傳動軸一端的表面；以及第二卡塊，突出于所述傳動軸另一端的表面。

進一步地，在不同實施例中，所述第二旋轉裝置還包括第一轉盤，固定連接至所述外殼的一側，所述第一轉盤中心處設有第一轉盤通孔；以及第二轉盤，固定連接至所述外殼的另一側，所述第二轉盤中心處設有第二轉盤通孔；其中，所述傳動軸依次穿過所述第一轉盤通孔、所述渦卷狀彈性件及所述第二轉盤通孔。

進一步地，在不同實施例中，所述第二旋轉裝置還包括第一轉盤擋塊，突出于所述第一轉盤遠離所述外殼一側的表面；以及第二轉盤擋塊，突出于所述第二轉盤遠離所述外殼一側的表面。

進一步地，在不同實施例中，所述傳動裝置包括傳動板，與第一轉盤外表面相切，其邊緣處設有第一弧形卡口，第一轉盤擋塊卡入至所述第一弧形卡口內(nèi)；限位套管，突出于所述傳動板的表面，固定連接至所述機械臂；以及第一限位孔，貫穿所述限位套管及所述傳動板中部，第一卡塊卡入至所述第一限位孔內(nèi)；其中，所述第一限位孔內(nèi)設有兩個向內(nèi)突出的第一限位擋塊，用于限制所述第一卡塊的轉動范圍。

進一步地，在不同實施例中，所述第一限位擋塊的橫截面為直角扇形；兩個第一限位擋塊橫截面的扇形圓心突出至所述第一限位孔中部；兩個第一限位擋塊橫截面的扇形圓心相對設置；所述第一限位孔橫截面的圓心位于兩個第一限位擋塊橫截面扇形圓心的連線上。

進一步地，在不同實施例中，所述穩(wěn)定裝置包括水平底座；以及第一支撐板、第二支撐板，垂直式固定于所述水平底座的左右兩端；其中，所述第一支撐板與所述第二支撐板相對設置且彼此平行。

進一步地，在不同實施例中，所述第一支撐板中心處設有限位套管安裝孔，套設于限位套管外部；所述第二支撐板中心處設有第二限位孔，第二卡塊卡入至所述第二限位孔內(nèi)；所述第二限位孔內(nèi)設有兩個向內(nèi)突出的第二限位擋塊，用于限制所述第二卡塊的轉動范圍；所述第二支撐板邊緣處設有第二弧形卡口，第二轉盤擋塊卡入至所述第二弧形卡口內(nèi)。

進一步地，在不同實施例中，所述第二限位擋塊的橫截面為直角扇形；兩個第二限位擋塊橫截面的扇形圓心突出至所述第二限位孔中部；兩個第二限位擋塊橫截面的扇形圓心相對設置；所述第二限位孔橫截面的圓心位于兩個第二限位擋塊橫截面扇形圓心的連線上。

進一步地，在不同實施例中，所述渦卷狀彈性件包括但不限于平面渦卷彈簧或扭簧；所述渦卷狀彈性件的橫截面形狀包括但不限于矩形、圓形或橢圓形；當所述渦卷狀彈性件的數(shù)量為兩個以上時，所有渦卷狀彈性件的繞向相同；當兩個以上渦卷狀彈性件同時發(fā)生形變時，所有渦卷狀彈性件產(chǎn)生的回復扭矩的方向相同。

本發(fā)明提供一種機械臂雙向平衡裝置，當機械臂在豎直平面內(nèi)兩個旋轉方向上做往復運動時，只需用一個或一組同方向渦卷狀彈性件即可以保證系統(tǒng)的力矩平衡，可以有效減輕驅動電機負載，減少能耗，同時降低了設備的生產(chǎn)和維護成本。此外，本發(fā)明可以有效簡化連接結構、節(jié)省空間，同時提高了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，延長使用壽命、提升工作效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例使用狀態(tài)下剖面結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例整體結構示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例分解結構示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例中第一旋轉裝置的結構示意圖；

圖5為本發(fā)明實施例中第二旋轉裝置的結構示意圖；

圖6為本發(fā)明實施例中渦卷狀彈性件的結構示意圖；

圖7為本發(fā)明實施例中傳動裝置的正面結構示意圖；

圖8為本發(fā)明實施例中穩(wěn)定裝置的結構示意圖；

圖9為本發(fā)明實施例中第二支撐板的結構示意圖；

圖10為本發(fā)明實施例中機械臂的位置示意圖；

圖中部件標號如下：

100第一旋轉裝置，200第二旋轉裝置；300渦卷狀彈性件，400傳動裝置；

500穩(wěn)定裝置，600機械臂，700驅動裝置；

101傳動軸，102內(nèi)端卡槽，103第一卡塊，104第二卡塊；

201外殼，202外端卡口，203第一轉盤，204第二轉盤；

301彈簧片，302彈簧內(nèi)端，303彈簧外端；

401傳動板，402限位套管，403第一限位孔；

501第一支撐板，502第二支撐板，503水平底座；

601機械臂的基準位置，602機械臂的第一目標位置，603機械臂的第二目標位置；

1051第三轉盤擋塊；

2031第一轉盤通孔，2032第一轉盤擋塊；2041第二轉盤通孔，2042第二轉盤擋塊；

4011第一弧形卡口，4031第一限位擋塊，4032第一限位擋塊；

5011限位套管安裝孔，5021第二限位孔，5022第二弧形卡口；

5031第二限位擋塊，5032第二限位擋塊。

具體實施方式

以下參考說明書附圖介紹本發(fā)明的優(yōu)選實施例，證明本發(fā)明可以實施，該實施例可以向本領域中的技術人員完整介紹本發(fā)明，使其技術內(nèi)容更加清楚和便于理解。本發(fā)明可以通過許多不同形式的實施例來得以體現(xiàn)，本發(fā)明的保護范圍并非僅限于文中提到的實施例。

在附圖中，結構相同的部件以相同數(shù)字標號表示，各處結構或功能相似的部件以相似數(shù)字標號表示。附圖所示的每一部件的尺寸和厚度是任意示出的，本發(fā)明并沒有限定每個部件的尺寸和厚度。

本發(fā)明所提到的方向用語，例如，上、下、前、后、內(nèi)部、外部、內(nèi)、外、側面、頂部、底部、頂端、底端、末端、順時針、逆時針等，僅是附圖中的方向，只是用來解釋和說明本發(fā)明，而不是用來限定本發(fā)明的保護范圍。

當某些部件被描述為“在”另一部件“上”時，所述部件可以直接置于所述另一部件上；也可以存在一中間部件，所述部件置于所述中間部件上，且所述中間部件置于另一部件上。當一個部件被描述為“安裝至”或“連接至”另一部件時，二者可以理解為直接“安裝”或“連接”，或者一個部件通過一中間部件間接“安裝至”或“連接至”另一個部件。

如圖1～10所示，本發(fā)明所述的機械臂雙向平衡裝置，包括第一旋轉裝置100、第二旋轉裝置200、至少一渦卷狀彈性件300、傳動裝置400、穩(wěn)定裝置500、機械臂600以及驅動裝置700。

傳動裝置400的一端連接至第一旋轉裝置100和/或第二旋轉裝置200，其另一端連接至一外設的機械臂600，機械臂600在豎直平面上、在一定角度范圍內(nèi)可進行往復旋轉。本發(fā)明中，機械臂600為直接與傳動裝置400連接的部件，也可以是通過其他機構間接與傳動裝置400連接的部件。

對于直接與傳動裝置連接的機械臂600來說，其旋轉路徑所處平面與渦卷狀彈性件300中心軸所處直線相垂直。本發(fā)明中，渦卷狀彈性件(渦卷彈簧)的中心軸水平設置，機械臂的旋轉路徑所處平面皆為豎直平面。當機械臂在豎直面內(nèi)旋轉時，本發(fā)明所述雙向平衡裝置用于實現(xiàn)機械臂的自重平衡。

機械臂600在驅動裝置700(如驅動電機)作用下，可以在豎直面內(nèi)沿順時針方向或逆時針方向旋轉。本文中，判斷時針方向的視線方向皆為正對機械臂600的方向，可見本實施例外部機械臂600全部旋轉過程。由于機械臂600固定連接至傳動裝置400，當機械臂600旋轉時，傳動裝置400被帶動發(fā)生同向旋轉，進而帶動第一旋轉裝置100或第二旋轉裝置200發(fā)生旋轉。

第一旋轉裝置100及第二旋轉裝置200皆安裝至穩(wěn)定裝置500；第二旋轉裝置200設于第一旋轉裝置100外部，二者可以獨立旋轉，互不干涉。渦卷狀彈性件300為螺旋形，其內(nèi)端連接至第一旋轉裝置100，其外端連接至第二旋轉裝置200，當任一旋轉裝置發(fā)生旋轉、且另一旋轉裝置保持靜止時，渦卷狀彈性件300的兩端會受到一定壓力，使其會發(fā)生形變。

當?shù)谝恍D裝置100被傳動裝置400帶動發(fā)生旋轉時，第二旋轉裝置200保持靜止，渦卷狀彈性件300發(fā)生形變，并且產(chǎn)生第一回復扭矩；當?shù)诙D裝置200被傳動裝置400帶動發(fā)生旋轉時，第一旋轉裝置100保持靜止，渦卷狀彈性件300發(fā)生形變，并且產(chǎn)生第二回復扭矩；所述第一回復扭矩與所述第二回復扭矩的方向相反。

當渦卷狀彈性件受力張開時或受力緊縮時，都會產(chǎn)生一定的回復力矩，促使其回復原形。渦卷狀彈性件被張開時，會產(chǎn)生向內(nèi)收縮的力矩；當渦卷狀彈性件受力被緊縮時，會產(chǎn)生向外張開的力矩；在這兩種情況下，渦卷狀彈性件產(chǎn)生的回復力矩方向是相反的。

如圖3～4所示，第一旋轉裝置100包括傳動軸101，渦卷狀彈性件300套設于傳動軸101外部。傳動軸101外側壁設有內(nèi)端卡槽102，內(nèi)端卡槽102為直線型凹槽，用于卡合渦卷狀彈性件300的內(nèi)端。傳動軸101一端的表面設有一突出的第一卡塊103，其另一端的表面設有一突出的第二卡塊104。本實施例中，第一卡塊103、第二卡塊104為長方體，優(yōu)選長條形卡塊。

如圖3、圖5所示，第二旋轉裝置200包括外殼201，其為環(huán)形套管，套設于渦卷狀彈性件300外部。外殼201設有外端卡口202，貫穿所述環(huán)形套管的管壁，用于卡合渦卷狀彈性件300的外端。

第二旋轉裝置200還包括第一轉盤203及第二轉盤204，第一轉盤203固定連接至外殼201的一側，第二轉盤204固定連接至外殼201的另一側，具體地說，第一轉盤203、第二轉盤204分別固定連接至環(huán)形套管兩端的管口處。第一轉盤203、第二轉盤204靠近外殼201的一側的表面為其內(nèi)表面，遠離外殼201的一側的表面為其外表面。第一轉盤203中心處設有第一轉盤通孔2031；第二轉盤204中心處設有第二轉盤通孔2041。傳動軸101依次穿過第一轉盤通孔2031、渦卷狀彈性件300及第二轉盤通孔2041，第一轉盤通孔2031、第二轉盤通孔2041的中心軸線與傳動軸101的軸心線在同一直線上，第一轉盤通孔2031、第二轉盤通孔2041的直徑略大于傳動軸101的直徑。

第二旋轉裝置200還包括第一轉盤擋塊2032與第二轉盤擋塊2042，第一轉盤擋塊2032突出于第一轉盤203遠離外殼201一側的表面；第二轉盤擋塊2042突出于第二轉盤204遠離外殼一側的表面。

如圖3、圖6所示，渦卷狀彈性件300優(yōu)選平面渦卷彈簧或扭簧，包括渦卷狀的彈簧片301，彈簧片301整體位于兩個平行平面之間。彈簧片301兩端分別成為彈簧內(nèi)端302和彈簧外端303，彈簧內(nèi)端302卡合至第一旋轉裝置100的內(nèi)端卡槽102，彈簧外端303卡合至第二旋轉裝置200的外端卡口202。

本實施中，當渦卷狀彈性件300的數(shù)量為兩個以上時，所有渦卷狀彈性件300的繞向相同，具體地說，所有渦卷狀彈性件300的彈簧片301繞向相同。當兩個以上渦卷狀彈性件300同時發(fā)生形變時，所有渦卷狀彈性件300產(chǎn)生的回復扭矩的方向相同。由于每一個渦卷狀彈性件300都可以在受力方向不同的情況下產(chǎn)生兩種方向相反的回復力矩，因此，在本發(fā)明中只用一個或者一組渦卷彈簧既可以實現(xiàn)雙向緩沖和儲能的效果。相對于現(xiàn)有技術中同時設置兩組繞向相反渦卷彈簧的技術方案，本發(fā)明可以簡化結構、減少體積，有效降低生產(chǎn)成本及節(jié)省空間。

所有渦卷狀彈性件300的彈簧內(nèi)端302位置相對應，可以設于同一直線上；所有渦卷狀彈性件300的彈簧外端303位置相對應，可以設于同一直線上。渦卷狀彈性件300的橫截面形狀，具體地說，彈簧片301的橫截面形狀，包括但不限于矩形、圓形或橢圓形。常見渦卷彈簧的彈簧片301一般是薄片狀，其橫截面形狀為矩形，其長度與寬度的比值大于10。常見扭簧一般為較細的金屬絲扭曲成螺旋狀結構形成的，為了加工方便，其橫截面多為圓形或橢圓形。

當渦卷狀彈性件300的數(shù)量為兩個以上時，相鄰兩渦卷狀彈性件300之間設置一個隔離圈，所述隔離圈為彈性耐磨材質(如橡膠)制成，防止渦卷狀彈性件300在發(fā)生或恢復形變過程中與其他渦卷狀彈性件300或其他部件發(fā)生碰撞，影響形變儲能效果。

如圖3、圖7所示，傳動裝置400包括傳動板401與限位套管402，傳動板401整體為圓形，傳動板401一側表面與第一轉盤203外表面相切；限位套管402突出于傳動板401的表面，限位套管402通過連接部件固定連接至機械臂600。

傳動板401邊緣處設有第一弧形卡口4011，第一轉盤擋塊2032卡入至第一弧形卡口4011內(nèi)。第一弧形卡口4011，其底部為一弧線，該弧線所處圓形的圓心與傳動板401的圓心重合，該弧線對應的圓心角為90度。

限位套管402設有第一限位孔403，貫穿限位套管402及傳動板401的中部。第一旋轉裝置100的第一卡塊103卡入至第一限位孔403內(nèi)，第一限位孔403內(nèi)設有兩個向內(nèi)突出的第一限位擋塊4031、4032，用于限制第一卡塊103的轉動范圍。本實施例中，第一限位孔403的橫截面主體為圓形，其直徑略大于第一卡塊103的長度。

第一限位擋塊4031、4032的橫截面為直角扇形，兩個第一限位擋塊4031、4032的扇形圓心相對設置，第一限位孔403橫截面的圓心位于兩個第一限位擋塊4031、4032的扇形圓心連線上，兩個第一限位擋塊4031、4032橫截面的扇形圓心突出至所述第一限位孔403中部，第一卡塊103在第一限位孔403內(nèi)的旋轉角度為90度。

限位套管402的長度大于第一卡塊103的厚度，當?shù)谝豢▔K103插入至第一限位孔403后，第一限位孔403內(nèi)遠離第一轉盤203處還有一部分空間，可用于安裝機械臂600輸出動力的傳動軸，該傳動軸前端卡接部的形狀與第一限位孔403的形狀相對應。

如圖3、圖8～9所示，穩(wěn)定裝置500包括第一支撐板501、第二支撐板502及水平底座503，第一支撐板501、第二支撐板502垂直式固定于水平底座503的左右兩端，第一支撐板501、第二支撐板502相對設置且彼此平行。

水平底座503優(yōu)選矩形底座，水平底座503設有多個安裝螺孔，用緊固件可以將水平底座503固定安裝在地面或其他基座上，從而保證機械臂及平衡裝置形成的系統(tǒng)足夠穩(wěn)定，不會發(fā)生偏移或晃動。

第一支撐板501中心處設有限位套管安裝孔5011，套設于限位套管402外部，限位套管402通過限位套管安裝孔5011與一個外設的機械臂600相連接，當機械臂600在豎直平面內(nèi)發(fā)生轉動時，限位套管402也可以被帶動發(fā)生轉動。

第二支撐板502中心處設有第二限位孔5021，第二卡塊104卡入至第二限位孔5021內(nèi)；第二限位孔5021內(nèi)設有兩個向內(nèi)突出的第二限位擋塊5023、5024，用于限制第二卡塊104的轉動范圍。本實施例中，第二限位孔5021的橫截面主體為圓形，其直徑略大于第二卡塊104的長度。第二限位擋塊5023、5024的橫截面為直角扇形，兩個第二限位擋塊5023、5024橫截面的扇形圓心相對設置，第二限位孔5021橫截面的圓心位于兩個第二限位擋塊5023、5024的扇形圓心連線上，兩個第二限位擋塊5023、5024橫截面的扇形圓心突出至第二限位孔5021中部，第二卡塊104在第二限位孔5021內(nèi)的旋轉角度為90度。

第二支撐板502邊緣處設有第二弧形卡口5022，第二轉盤擋塊2042卡入至第二弧形卡口5022內(nèi)。第二弧形卡口5022，其弧形中心線為一弧線，該弧線所處圓形的圓心與第二支撐板502中心重合，該弧線對應的圓心角為90度。

穩(wěn)定裝置500還可以包括防護罩(圖未示)，所述防護罩的底部安裝至水平底座503，所述防護罩包覆在第一旋轉裝置100及第二旋轉裝置200外部，用以保護第一旋轉裝置100及第二旋轉裝置200，使其在旋轉過程中不會被外部因素干擾。

本實施例中，第一弧形卡口4011與第一限位擋塊4031或4032位置相對應，第二弧形卡口5022與第二限位擋塊5031或5032位置相對應，從而使得第一旋轉裝置100與第二旋轉裝置200中只有一個可以發(fā)生轉動，彼此互不干擾。

如圖10所示，本實施例中，機械臂600在豎直平面上旋轉過程中，將其運行軌跡上機械臂600重心最高處設為基準位置601，將其運行軌跡上的兩個機械臂600重心最低處設為第一目標位置602和第二目標位置603。本實施例中，將機械臂600的基準位置的旋轉角度設定為0度，其旋轉角度范圍為順時針旋轉0～90度及逆時針旋轉0～90度。判斷時針方向的視線方向為正對第一支撐板501的方向，可見本實施例外部機械臂600全部旋轉過程。

如圖10所示，當機械臂600位于基準位置時，第一旋轉裝置100和第二旋轉裝置200皆保持靜止，渦卷狀彈性件300維持原狀。第一卡塊103、第二卡塊104豎直設置，第一轉盤擋塊2032、第二轉盤擋塊2042皆位于傳動軸101上方。

當機械臂600需要從基準位置601逆時針旋轉至第一目標位置602時，機械臂600的重心由高處向低處移動，驅動裝置700(電機)帶動機械臂600逆時針旋轉，傳動裝置400也被帶動發(fā)生逆時針旋轉。此時，第一轉盤203的第一轉盤擋塊2032卡在傳動板401的第一弧形卡口4011內(nèi)，因此會帶動第二旋轉裝置200逆時針轉動，當機械臂600到達第一目標位置602時，轉動角度為90度。在這一過程中，第二轉盤擋塊2042在第二弧形卡口5022內(nèi)滑動，確保第二轉盤204可以與第一轉盤203同步發(fā)生旋轉。在這一過程中，第一卡塊103在第一限位孔403內(nèi)沒有受到任何阻力，第一旋轉裝置100完全靜止不動。由于渦卷狀彈性件300的內(nèi)端固定連接至第一旋轉裝置100，其外端固定連接至第二旋轉裝置200，因此渦卷狀彈性件300會發(fā)生形變，產(chǎn)生卷曲，機械臂600的重力勢能轉化為渦卷狀彈性件300的彈性勢能。

當機械臂600需要從第一目標位置602順時針旋轉回到基準位置601時，機械臂600的重心由低處向高處移動，驅動裝置700(電機)帶動機械臂600順時針旋轉，傳動裝置400也被帶動發(fā)生順時針旋轉。機械臂600回到基準位置601時，第二旋轉裝置200發(fā)生順時針轉動，渦卷狀彈性件300逐步恢復本來形狀，渦卷狀彈性件300的彈性勢能轉化為機械臂600的重力勢能，從而減少驅動裝置700對機械臂600的做功，減少電機能耗。

當機械臂600需要從基準位置601順時針旋轉至第二目標位置603時，機械臂600的重心由高處向低處移動，驅動裝置700(電機)帶動機械臂600順時針旋轉，傳動裝置400也被帶動發(fā)生順時針旋轉，當機械臂600到達第二目標位置603時，轉動角度為90度。此時，第一卡塊103卡合至第一限位孔403，兩個第一限位擋塊4031、4032推動第一卡塊103順時針旋轉，從而帶動第一旋轉裝置100順時針旋轉。在這一過程中，第二卡塊104在第二限位孔5021內(nèi)滑動，確保傳動軸101可以自由轉動。在這一過程中，第一轉盤擋塊2032在第一弧形卡口4011內(nèi)滑動，第二轉盤擋塊2042在第二弧形卡口5022內(nèi)滑動，第一轉盤203完全沒有受到推力，第二旋轉裝置200靜止不動。由于渦卷狀彈性件300的內(nèi)端固定連接至第一旋轉裝置100，其外端固定連接至第二旋轉裝置200，因此渦卷狀彈性件300會發(fā)生形變，產(chǎn)生卷曲，機械臂600的重力勢能轉化為渦卷狀彈性件300的彈性勢能。

當機械臂600需要從第二目標位置603逆時針旋轉回到基準位置601時，機械臂600的重心由低處向高處移動，驅動裝置700(電機)帶動機械臂600逆時針旋轉，傳動裝置400也被帶動發(fā)生逆時針旋轉。機械臂600回到基準位置601時，第一旋轉裝置100逆時針轉動，渦卷狀彈性件300逐步恢復本來形狀，渦卷狀彈性件300的彈性勢能轉化為機械臂600的重力勢能，從而減少驅動裝置700對機械臂600的做功，減少電機能耗。

在機械臂600的重心由高處向低處移動過程中，當機械臂600在豎直面內(nèi)沿順時針方向旋轉時，傳動裝置400帶動第一旋轉裝置100沿順時針方向旋轉；當機械臂600在豎直面內(nèi)沿逆時針方向旋轉時，傳動裝置400帶動第二旋轉裝置200沿逆時針方向旋轉。

在機械臂600的重心由低處向高處移動過程中，當機械臂600在豎直面內(nèi)沿順時針方向旋轉時，第二旋轉裝置200帶動傳動裝置400沿順時針方向旋轉；當機械臂600在豎直面內(nèi)沿逆時針方向旋轉時，第一旋轉裝置100帶動傳動裝置400沿逆時針方向旋轉。

本實施例在工作中，外設的機械臂600在驅動裝置700的驅動下，在豎直面內(nèi)旋轉，可以通過傳動裝置400帶動第一旋轉裝置100或第二旋轉裝置200在一定范圍內(nèi)發(fā)生旋轉，由于渦卷狀彈性件300的兩端分別連接至第一旋轉裝置100或第二旋轉裝置200，當任一旋轉裝置發(fā)生旋轉時，渦卷狀彈性件300都會受力發(fā)生形變，從而起到緩沖和暫存能量的作用。

在本實施例中，第一限位孔403、第二限位孔5021、第一弧形卡口4011、第二弧形卡口5022在圖中的位置可以左右對調(diào)，其工作模式和原理與前述方案類似，在此不做贅述。按照這樣的技術方案，在機械臂600的重心由高處向低處移動過程中，當機械臂600在豎直面內(nèi)沿順時針方向旋轉時，傳動裝置400帶動第二旋轉裝置200沿順時針方向旋轉；當機械臂600在豎直面內(nèi)沿逆時針方向旋轉時，傳動裝置400帶動第一旋轉裝置100沿逆時針方向旋轉。在機械臂600的重心由低處向高處移動過程中，當機械臂600在豎直面內(nèi)沿順時針方向旋轉時，第一旋轉裝置100帶動傳動裝置400沿順時針方向旋轉；當機械臂600在豎直面內(nèi)沿逆時針方向旋轉時，第二旋轉裝置200帶動傳動裝置400沿逆時針方向旋轉。

本實施例提供一種用于機械臂的機械臂雙向平衡裝置，當機械臂在豎直平面內(nèi)兩個旋轉方向上做往復運動時，只需用一個或一組同方向彈性件即保證系統(tǒng)的力矩平衡，可以有效減輕驅動電機負載，減少能耗，同時降低了設備的生產(chǎn)和維護成本。此外，本實施例可以有效簡化連接結構、節(jié)省空間，同時提高了系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性，延長使用壽命、提升工作效率。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。