通用機(jī)械臂的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種通用機(jī)械臂，包括固定座、機(jī)械臂肩、上臂、肘關(guān)節(jié)、前臂、腕關(guān)節(jié)和手腕接口，手腕接口上設(shè)有用于與多種機(jī)械手卡接的卡槽，機(jī)械臂肩通過機(jī)械臂肩舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在固定座上；上臂通過上臂抬動舵機(jī)鉸接在機(jī)械臂肩上；肘關(guān)節(jié)通過上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在上臂上；前臂通過肘關(guān)節(jié)舵機(jī)鉸接在肘關(guān)節(jié)上；手腕與上臂之間依次設(shè)有腕部上下舵機(jī)和腕部左右舵機(jī)。本實(shí)用新型，完全模擬人類上肢骨骼結(jié)構(gòu)，具有七個(gè)自由度，具有更高的靈活性，將舵機(jī)內(nèi)置在各部件內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度和動作精度高，噪音小，污染少，能在極端的溫度環(huán)境下使用，可以根據(jù)需要安裝在任意傾斜角度的基座上，適用性強(qiáng)。
【專利說明】
通用機(jī)械臂
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)械臂，具體涉及通用機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的六自由度的機(jī)械臂已經(jīng)可以抵達(dá)三維空間中的任意一點(diǎn)位置，然而，六自由度有其明顯的不足之處:六自由度的機(jī)械臂末端抵達(dá)空間任意一點(diǎn)位置的解法是唯一的，一旦中間出現(xiàn)障礙物，則會與之發(fā)生沖撞。也就是說，六自由度無法完全繞開空間當(dāng)中可能出現(xiàn)的障礙物。理論上說，七個(gè)自由度才是機(jī)械臂需要的最少的自由度，同時(shí)，這也是人類的上肢自由度的數(shù)目。以七個(gè)自由度為目標(biāo)的機(jī)械臂，將會是仿生機(jī)械臂未來的發(fā)展方向。
[0003]但是目前七個(gè)自由度為目標(biāo)的機(jī)械臂有許多不足，如中國發(fā)明專利申請CN104608145 A公開的“一種基于人體工程學(xué)的七自由度仿人型機(jī)械臂系統(tǒng)”，以模擬人類骨骼為目的的機(jī)械臂，但是，它是以液壓來傳動，泄漏不可避免，因此不能實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的傳動比；其次，它對溫度敏感，使用和維修要求高。
[0004]由此可見，目前的七自由度機(jī)械臂存在靈活性差、精度不足的問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是目前的七自由度機(jī)械臂存在靈活性差、精度不足的問題。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供了一種通用機(jī)械臂，包括固定座、機(jī)械臂肩、上臂、肘關(guān)節(jié)、前臂、腕關(guān)節(jié)和手腕接口，所述手腕接口上設(shè)有用于與多種機(jī)械手卡接的卡槽，其中:
[0007]所述機(jī)械臂肩通過機(jī)械臂肩舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述固定座上；
[0008]所述上臂內(nèi)部設(shè)有上臂抬動舵機(jī)和上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，所述上臂通過所述上臂抬動舵機(jī)鉸接在所述機(jī)械臂肩上；
[0009]所述肘關(guān)節(jié)通過上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述上臂上，所述肘關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)有肘關(guān)節(jié)舵機(jī)；
[0010]所述前臂通過所述肘關(guān)節(jié)舵機(jī)鉸接在所述肘關(guān)節(jié)上，所述前臂內(nèi)設(shè)有前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)；
[0011 ] 所述腕關(guān)節(jié)包括腕部上下舵機(jī)和腕部左右舵機(jī)，所述腕部左右舵機(jī)通過所述前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述前臂上，所述腕部上下舵機(jī)通過第一鉸接軸鉸接在所述腕部左右舵機(jī)上；
[0012]所述手腕接口通過第二鉸接軸鉸接在所述腕部上下舵機(jī)上，且所述第一鉸接軸與所述第二鉸接軸垂直設(shè)置。
[0013]在上述通用機(jī)械臂中，所述機(jī)械臂肩上設(shè)有兩延伸板，所述上臂鉸接在兩所述延伸板之間。
[0014]在上述通用機(jī)械臂中，所述前臂設(shè)有兩對稱的肘關(guān)節(jié)舵機(jī)臂，兩所述肘關(guān)節(jié)舵機(jī)臂鉸接在所述肘關(guān)節(jié)的兩側(cè)。
[0015]在上述通用機(jī)械臂中，所述手腕接口包括連接板和兩端的弧形板，所述弧形板鉸接在所述腕部上下舵機(jī)上，所述連接板的外側(cè)面上設(shè)有所述卡槽。
[0016]在上述通用機(jī)械臂中，所述上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)與所述肘關(guān)節(jié)之間設(shè)有第一齒輪組件，所述前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)與所述腕部左右舵機(jī)之間設(shè)有第二齒輪組件。
[0017]在上述通用機(jī)械臂中，所述上臂和所述前臂的殼體均由內(nèi)、外兩部分扣接而成。
[0018]本實(shí)用新型，完全模擬人類上肢骨骼結(jié)構(gòu)，具有七個(gè)自由度，具有更高的靈活性，將舵機(jī)內(nèi)置在各部件內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度和動作精度高，噪音小，污染少，能在極端的溫度環(huán)境下使用，可以根據(jù)需要安裝在任意傾斜角度的基座上，適用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實(shí)用新型的正視圖；
[0020]圖2為本實(shí)用新型的右視圖；
[0021]圖3為本實(shí)用新型的后視圖；
[0022]圖4為本實(shí)用新型中手腕接口和機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本實(shí)用新型提供了一種通用機(jī)械臂，靈活性高，結(jié)構(gòu)緊湊，適用性強(qiáng)。下面結(jié)合具體實(shí)施例和說明書附圖對本實(shí)用新型予以詳細(xì)說明。
[0024]如圖1和圖4所示，本實(shí)用新型提供的通用機(jī)械臂包括固定座1、機(jī)械臂肩3、上臂4、肘關(guān)節(jié)5、前臂6、腕關(guān)節(jié)和手腕接口 8，手腕接口 8上設(shè)有用于與多種機(jī)械手9卡接的卡槽83。
[0025]如圖2和圖3所示，機(jī)械臂肩3通過機(jī)械臂肩舵機(jī)2轉(zhuǎn)動設(shè)置在固定座I上;上臂4內(nèi)部設(shè)有上臂抬動舵機(jī)41和上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)42，上臂4通過上臂抬動舵機(jī)41鉸接在機(jī)械臂肩3上;肘關(guān)節(jié)5通過上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)42轉(zhuǎn)動設(shè)置在上臂4上，肘關(guān)節(jié)5內(nèi)設(shè)有肘關(guān)節(jié)舵機(jī);前臂6通過肘關(guān)節(jié)舵機(jī)鉸接在肘關(guān)節(jié)5上，前臂6內(nèi)設(shè)有前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)61;腕關(guān)節(jié)包括腕部上下舵機(jī)72和腕部左右舵機(jī)71，腕部左右舵機(jī)71通過前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)61轉(zhuǎn)動設(shè)置在前臂6上，腕部上下舵機(jī)7 2通過第一鉸接軸鉸接在腕部左右舵機(jī)71上;手腕接口 8通過第二鉸接軸鉸接在腕部上下舵機(jī)72上，且第一鉸接軸與第二鉸接軸垂直設(shè)置。
[0026]機(jī)械臂肩3上設(shè)有兩延伸板，上臂4鉸接在兩延伸板之間。前臂6設(shè)有兩對稱的肘關(guān)節(jié)舵機(jī)臂，兩肘關(guān)節(jié)舵機(jī)臂鉸接在肘關(guān)節(jié)5的兩側(cè)。
[0027]上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)42與肘關(guān)節(jié)5之間設(shè)有第一齒輪組件，前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)61與腕部左右舵機(jī)71之間設(shè)有第二齒輪組件，便于精確調(diào)節(jié)前臂6和腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)速。前臂6和腕關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動位置均設(shè)有滾動軸承，便于提高轉(zhuǎn)動的精確度和平穩(wěn)度，減小噪聲。
[0028]上臂4和前臂6的殼體均由內(nèi)、外兩部分扣接而成，安裝方便，易于加工。
[0029]手腕接口8包括連接板和兩端的弧形板，弧形板鉸接在腕部左右舵機(jī)71上，連接板的外側(cè)面上設(shè)有卡槽83。機(jī)械手9卡接入卡槽83內(nèi)，然后通過沉頭螺釘固定?？ú?3的結(jié)構(gòu)使其可適用于多用機(jī)械手，不受型號的限制。
[0030]機(jī)械臂通過7個(gè)舵機(jī)實(shí)現(xiàn)7個(gè)自由度。7個(gè)舵機(jī)分別是機(jī)械臂肩舵機(jī)2、上臂抬動舵機(jī)41、上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)42、肘關(guān)節(jié)舵機(jī)、前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)61、腕部左右舵機(jī)71和腕部上下舵機(jī)72。機(jī)械臂肩舵機(jī)2用于實(shí)現(xiàn)肩部驅(qū)動，帶動整個(gè)手臂360°旋轉(zhuǎn)。上臂抬動舵機(jī)41用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂肩3以外的部分的上下抬動，使上臂4能與機(jī)械臂肩3形成一定的角度范圍，跟機(jī)械臂肩舵機(jī)2配合，也就是說根據(jù)機(jī)械臂肩3不同的角度位置，整個(gè)手臂的抬動方向是可控的。上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)42用于實(shí)現(xiàn)前臂6、腕關(guān)節(jié)和手腕接口 8等的整體旋轉(zhuǎn)。肘關(guān)節(jié)舵機(jī)用于實(shí)現(xiàn)前臂6的彎曲運(yùn)動。前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)61用于實(shí)現(xiàn)手腕接口 8和機(jī)械手9的轉(zhuǎn)動。腕部左右舵機(jī)71用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂腕部左右動作，使手腕接口 8和機(jī)械手9能小范圍移動，定位更準(zhǔn)確，移動更靈活；腕部上下舵機(jī)72用于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手9的翻腕動作，腕部左右舵機(jī)71和腕部上下舵機(jī)72協(xié)同實(shí)現(xiàn)手腕接口 8和機(jī)械手9的水平或傾斜操作，使機(jī)械手9可以實(shí)現(xiàn)任意角度傾斜操作。整個(gè)機(jī)械臂通過7個(gè)舵機(jī)的協(xié)調(diào)動作，能夠?qū)崿F(xiàn)如同人手一樣的全方位協(xié)調(diào)的自由動作，動作精準(zhǔn)度高。
[0031 ]本實(shí)用新型，完全模擬人類上肢骨骼結(jié)構(gòu)，具有七個(gè)自由度，具有更高的靈活性，將舵機(jī)內(nèi)置在各部件內(nèi)，結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度和動作精度高，噪音小，污染少，能在極端的溫度環(huán)境下使用，可以根據(jù)需要安裝在任意傾斜角度的基座上，適用性強(qiáng)。
[0032]本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.通用機(jī)械臂，其特征在于，包括固定座、機(jī)械臂肩、上臂、肘關(guān)節(jié)、前臂、腕關(guān)節(jié)和手腕接口，所述手腕接口上設(shè)有用于與多種機(jī)械手卡接的卡槽，其中: 所述機(jī)械臂肩通過機(jī)械臂肩舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述固定座上； 所述上臂內(nèi)部設(shè)有上臂抬動舵機(jī)和上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)，所述上臂通過所述上臂抬動舵機(jī)鉸接在所述機(jī)械臂肩上； 所述肘關(guān)節(jié)通過上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述上臂上，所述肘關(guān)節(jié)內(nèi)設(shè)有肘關(guān)節(jié)舵機(jī)； 所述前臂通過所述肘關(guān)節(jié)舵機(jī)鉸接在所述肘關(guān)節(jié)上，所述前臂內(nèi)設(shè)有前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)；所述腕關(guān)節(jié)包括腕部上下舵機(jī)和腕部左右舵機(jī)，所述腕部左右舵機(jī)通過所述前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)轉(zhuǎn)動設(shè)置在所述前臂上，所述腕部上下舵機(jī)通過第一鉸接軸鉸接在所述腕部左右舵機(jī)上； 所述手腕接口通過第二鉸接軸鉸接在所述腕部上下舵機(jī)上，且所述第一鉸接軸與所述第二鉸接軸垂直設(shè)置。2.如權(quán)利要求1所述的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述機(jī)械臂肩上設(shè)有兩延伸板，所述上臂鉸接在兩所述延伸板之間。3.如權(quán)利要求1所述的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述前臂設(shè)有兩對稱的肘關(guān)節(jié)舵機(jī)臂，兩所述肘關(guān)節(jié)舵機(jī)臂鉸接在所述肘關(guān)節(jié)的兩側(cè)。4.如權(quán)利要求1所述的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述手腕接口包括連接板和兩端的弧形板，所述弧形板鉸接在所述腕部上下舵機(jī)上，所述連接板的外側(cè)面上設(shè)有所述卡槽。5.如權(quán)利要求1所述的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述上臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)與所述肘關(guān)節(jié)之間設(shè)有第一齒輪組件，所述前臂旋轉(zhuǎn)舵機(jī)與所述腕部左右舵機(jī)之間設(shè)有第二齒輪組件。6.如權(quán)利要求1所述的通用機(jī)械臂，其特征在于，所述上臂和所述前臂的殼體均由內(nèi)、外兩部分扣接而成。
【文檔編號】B25J18/00GK205497525SQ201620340562
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】孫天齊
【申請人】奇弩（北京）科技有限公司