CN103056878A

CN103056878A - 一种仿生结构机械传动机器人

Info

Publication number: CN103056878A
Application number: CN2012105706676A
Authority: CN
Inventors: 孙国平; 郁育
Original assignee: WUXI TIANYOU LONGXUN MACHINERY PLANT
Current assignee: Wuxi Tianyou Longxun Machinery Factory
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-12-25
Also published as: CN103056878B

Abstract

本发明公开了一种仿生结构机械传动机器人，包括蜗杆、设置有手指蜗轮的机械手、第一齿轮、第二齿轮、第一传动轴、第四齿轮、第五齿轮和转动轴、第三齿轮和第二传动轴，第二传动轴转动后，依次带动第三齿轮、第二齿轮、第一齿轮、蜗杆和手指蜗轮转动，进而带动机械手指的转动，可以手抓物体；第一传动轴的转动，依次带动第四齿轮、第五齿轮和转动轴转动，进而带动了整个机械手转动，因此可以旋转机械手。通过多个啮合连接的齿轮的传动、以及蜗轮蜗杆的传动，机械手可以方便的进行抓合、旋转等操作，类似人手的作用，且该传动精度高、作用力大、可靠性强，整个机器人的零件连接紧密，方便实用。

Description

一种仿生结构机械传动机器人

技术领域

本发明涉及一种仿生结构机械传动机器人。

背景技术

机器人是一种自动执行工作的机器装置，一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统等组成，驱动装置是驱使执行机构运动的机构，执行机构很重要的一块是有着人手功能的机械手，机器人使用的驱动装置主要是电力驱动装置，如步进电机、伺服电机等，此外也有采用液压、气动等驱动装置，如果采用气动液压的话，作用力小，不带自锁且噪声大；另外，机械手是需要进行手抓，旋转等操作，目前驱动机械手操作的传动机构也都比较复杂。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种传动结构简单、传动效果好的仿生结构机械传动机器人。

一种仿生结构机械传动机器人，包括机械手、支撑轴和设置在所述支撑轴上的第一横轴，还包括：

设置在所述第一横轴内部，且与所述第一横轴内壁有间距的第二横轴、

与所述第二横轴连接，且与所述第一横轴内壁有间距的第三横轴、

设置在所述第二横轴内部，且与所述第二横轴内壁有间距的第一传动轴、

设置在所述第一传动轴内部、且与所述第一传动轴内壁有间距的第二传动轴、

设置在所述机械手内部，且上端凸出于所述机械手上表面的蜗杆、

位于所述蜗杆上侧且与所述蜗杆有间距的转动轴、

内圈与所述蜗杆上端外圈啮合连接的第一齿轮、

与所述第一齿轮的外圈啮合连接的第二齿轮、

设置在所述第二传动轴的一端，且与所述第二齿轮啮合连接的第三齿轮、

与所述转动轴键连接，且与所述第二齿轮之间有间距的第五齿轮、

设置在所述第一传动轴的一端，且与所述第五齿轮啮合连接的第四齿轮。

本发明中，所述机械手包括若干个机械手指，所述机械手指下端设置有手指压板，所述机械手指的上端设置有手指蜗轮，所述手指蜗轮与所述蜗杆啮合连接。

本发明中，所述机械手指的数量为2～8个，优选的是3个。

本发明中，所述第二横轴连接有第一电机，所述第二传动轴连接有第三电机，所述第一传动轴连接有第二电机。

本发明中，所述第一电机和所述第二电机均设置在所述第一横轴上靠近所述支撑轴的一端。

本发明中，所述第三横轴与所述第二横轴的长度之和大于所述第一横轴的长度。

本发明中，所述第二齿轮与所述转动轴同轴，且所述第二齿轮与所述转动轴之间有间距。

本发明中，所述第三横轴上靠近所述机械手的一端设置有旋转支撑块，且所述转动轴两端分别设置在所述旋转支撑块两个侧壁上。

本发明具有的有益效果：通过第二电机带动第三齿轮转动，第三齿轮带动第二齿轮转动，第二齿轮带动第一齿轮转动，第一齿轮带动与其啮合连接的蜗杆转动，蜗杆会带动机械手指上的蜗轮转动，进而实现了机械手指的手抓功能，相当于人手的手指抓物；另外，第一电机带动第四齿轮转动，第四齿轮带动第五齿轮转动，第五齿轮会带动整个转动轴转动，进而实现了机械手的旋转功能，相当于人手的手腕转动。由电机带动，作用力大、噪声小，整个装置连接紧密，结构简单，每个齿轮互不影响。

附图说明

图1为本发明机器人的结构示意图；

图2为图1的局部剖面结构示意图；

图3为图1的局部放大图；

图4为图3的分解结构图；

图5为本发明中机械手的结构示意图；

图6为图5的剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述，但本发明的保护范围不仅仅局限于实施例。

结合图1、图2、图3和图4所示，一种仿生结构机械传动机器人，包括底座18、支撑轴19、机械手6、转动轴1、蜗杆2、第一齿轮3、第二齿轮11、第三齿轮13、第四齿轮4、第五齿轮5、第一传动轴10、第二传动轴12、第一电机16、第二电机17、第三电机23、第一横轴21、第二横轴25、第三横轴22、连接杆24和转动支撑块20。支撑轴19设置在底座18上，第一横轴21设置在支撑轴19上。第二横轴25设置在第一横轴21的内部且与第一横轴21的内壁有间距，第三横轴22与第一横轴21的内壁也有间距，第三横轴22的与第二横轴25的长度之和大于第一横轴21的长度。第三横轴22的一端与第二横轴25连接，并且是花键连接，第三横轴22的另一端设置有转动支撑块20，转动支撑块20的内部设置有转动轴1，且转动轴1的两端刚好设置在转动支撑块20的两个侧壁上，转动轴1位于蜗杆2的上侧且与蜗杆2之间有间距，连接杆24的上端与转动轴1连接、并且是键连接，连接杆24的下端与机械手6连接，转动支撑块20与连接杆24之间也有间距。第一传动轴10设置在第二横轴25的内部且与第二横轴25的内壁有间距，第二传动轴12设置在第一传动轴10的内部、且与第一传动轴10内壁之间有间距，第一电机16和第二电机17均设置在第一横轴21上靠近支撑轴19的一端，第一电机16与第二横轴25连接，第二电机17与第一传动轴10连接，第三电机23与第二传动轴12连接，第三电机23设置在第二传动轴12上靠近支撑轴19的一端。第一横轴21、第三横轴22、第一传动轴10与第二传动轴12均同轴。第一横轴21的直径大于第三横轴22的直径，第三横轴22的直径大于第二横轴25的直径。

继续参照图3和图4所示，第四齿轮4设置在第一传动轴10上远离支撑轴19的一端，第五齿轮5设置在转动轴1上且与转动轴1键连接，第四齿轮4与第五齿轮5啮合连接。第三齿轮13设置在第二传动轴12上远离支撑轴19的一端，第三齿轮13的内圈与第二传动轴12啮合连接，第二齿轮11与转动轴1同轴，但第二齿轮11的内圈与转动轴1有间距，第二齿轮11与第五齿轮5之间有间距，第二齿轮11与第三齿轮13啮合连接，第一齿轮3设置在机械手6的上表面，第一齿轮3的外圈与第二齿轮11啮合连接，实际上第二齿轮11起到关键的过渡作用，如果没有第二齿轮11，让第一齿轮3和第三齿轮13直接连接，则在机械手6沿着第一传动轴10的轴向方向旋转时，第一齿轮3和第三齿轮13会脱开；蜗杆2设置在机械手6的内部且上端凸出于机械手6的上表面，蜗杆2的上端与第一齿轮3的内圈啮合连接。

继续参照图5和图6所示，机械手6包括壳体15和若干个机械手指7，壳体15位于机械手指7的上侧，机械手6实际上是通过壳体15与连接杆24连接。机械手指7包括手指压板8、销轴9和手指蜗轮14，手指压板8设置在机械手指7的下端，手指蜗轮14设置在机械手指7的上端，且手指压板8通过销轴9固定在机械手指7的下端，手指蜗轮14与蜗杆2啮合连接，为满足不同的要求，机械手指7的数量可改变，优选的是，机械手指7的数量为2～8个，本实施例中，机械手指7的数量为3个。

在实际工作时，第三电机23往一个方向运转，会带动第二传动轴12转动，进而带动第三齿轮13转动，第三齿轮13进一步带动第二齿轮11转动，第二齿轮11进一步带动第一齿轮3转动，第一齿轮3进一步带动蜗杆2转动，蜗杆2最后带动与其啮合连接的手指蜗轮14转动，手指蜗轮14转动后，带动了机械手指7的转动，机械手指7展开，可抓取物体，抓住之后，第三电机23反方向运转，最后手指蜗轮14也反方向运转，机械手指7合拢，将物体抓牢，机械手指7相当于起到了人手指的作用。

第二电机17往一个方向运转，带动了第一传动轴10运转，进一步带动了第四齿轮4转动，第四齿轮4进一步带动了第五齿轮5转动，第五齿轮5进一步带动了连接杆24转动，连接杆24进一步带动了机械手6转动，由于转动轴1的轴向与第一传动轴10的轴向垂直，因此机械手6只会沿着平行于第一传动轴10的轴向方向，做0°～90°的旋转；若第二电机17换成反方向运转，则机械手6会相应的朝着反方向做0°～90°的旋转。

第一电机16运转，带动了第二横轴25转动，第二横轴25带动了第三横轴22转动，第三横轴22带动了转动支撑块20转动，进一步带动了机械手6转动，而且机械手6是垂直于第一传动轴10的轴线方向，做360°的旋转。机械手6平行或者垂直于第一传动轴10的方向旋转，起到了相当于人手腕的功能。

通过多个啮合连接的齿轮的传动、以及蜗轮蜗杆的传动，机械手6可以方便的进行抓合、旋转等操作，且该传动精度高、作用力大、可靠性强，整个机器人的零件连接紧密，方便实用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims

1.一种仿生结构机械传动机器人，包括机械手（6）、支撑轴（19）和设置在所述支撑轴（19）上的第一横轴（21），其特征在于，还包括：

设置在所述第一横轴（21）内部，且与所述第一横轴（21）内壁有间距的第二横轴（25）、

与所述第二横轴（25）连接，且与所述第一横轴（21）内壁有间距的第三横轴（22）、

设置在所述第二横轴（25）内部，且与所述第二横轴（25）内壁有间距的第一传动轴（10）、

设置在所述第一传动轴（10）内部、且与所述第一传动轴（10）内壁有间距的第二传动轴（12）、

设置在所述机械手（6）内部，且上端凸出于所述机械手（6）上表面的蜗杆（2）、

位于所述蜗杆（2）上侧且与所述蜗杆（2）有间距的转动轴（1）、

内圈与所述蜗杆（2）上端外圈啮合连接的第一齿轮（3）、

与所述第一齿轮（3）的外圈啮合连接的第二齿轮（11）、

设置在所述第二传动轴（12）的一端，且与所述第二齿轮（11）啮合连接的第三齿轮（13）、

与所述转动轴（1）键连接，且与所述第二齿轮（11）之间有间距的第五齿轮（5）、

设置在所述第一传动轴（10）的一端，且与所述第五齿轮（5）啮合连接的第四齿轮（4）。

2.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述机械手（6）包括若干个机械手指（7），所述机械手指（7）下端设置有手指压板（8），所述机械手指（7）的上端设置有手指蜗轮（14），所述手指蜗轮（14）与所述蜗杆（2）啮合连接。

3.根据权利要求2所述的机器人，其特征在于，所述机械手指（7）的数量为2～8个。

4.根据权利要求3所述的机器人，其特征在于，所述机械手指（7）的数量为3个。

5.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第二横轴（25）连接有第一电机（16），所述第二传动轴（12）连接有第三电机（23），所述第一传动轴（10）连接有第二电机（17）。

6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于，所述第一电机（16）和所述第二电机（17）均设置在所述第一横轴（21）上靠近所述支撑轴（19）的一端。

7.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第三横轴（22）与所述第二横轴（25）的长度之和大于所述第一横轴（21）的长度。

8.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第二齿轮（11）与所述转动轴（1）同轴，且所述第二齿轮（11）的内壁与所述转动轴（1）之间有间距。

9.根据权利要求1所述的机器人，其特征在于，所述第三横轴（22）上靠近所述机械手（6）的一端设置有旋转支撑块（20），且所述转动轴（1）两端分别设置在所述旋转支撑块（20）两个侧壁上。