CN106181996B - 一种双电机驱动的六自由度机械手 - Google Patents

Abstract

一种双电机驱动的六自由度机械手，属于工业机器人技术领域，所述机械手底座蜗轮可通过底座第一伺服电机减速机与底座第二伺服电机减速机同时驱动，肩关节输出轴可通过肩关节第一伺服电机减速机与肩关节第二伺服电机减速机同时驱动，肘关节第一输出锥齿轮可通过肘关节第一伺服电机减速机与肘关节第二伺服电机减速机或肘关节第三伺服电机减速机与肘关节第四伺服电机减速机同时驱动，腕关节第一输出锥齿轮可通过腕关节第一伺服电机减速机与腕关节第二伺服电机减速机或腕关节第三伺服电机减速机与腕关节第四伺服电机减速机同时驱动，因此可通过控制器在伺服电机减速机上加载力矩形成力矩差，以消除齿轮传动间隙，从而提高机械手的传动精度。

Description

一种双电机驱动的六自由度机械手

技术领域

本发明属于工业机器人技术领域，特别是涉及一种双电机驱动的六自由度机械手。

背景技术

在现代生产过程中，机械手可通过编程来完成各种预期的作业任务，在构造和性能上兼有人和机器各自的优点，六自由度的机械手以其灵活性可以完成一些特殊环境下的加工，特别是小型化轻型化的六自由度机械手正被越来越多的应用到现代生产过程。但是为了满足六自由度机械手的传动精度，就必须消除其在齿轮传动过程中产生的间隙，目前主要应用的齿轮传动消隙方法一般是在轴端加碟形弹簧，通过调节碟形弹簧压力来使齿轮两侧紧密啮合，从而消除间隙，但这种方法对调整碟形弹簧时的压力要求较高，太小达不到消隙的目的，太大又会使齿轮磨损加重，缩短齿轮的使用寿命，并且反复的施加作用力使得碟形弹簧更加容易损坏，需要经常更换碟形弹簧，因此，亟需一种新的结构来解决上述问题。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种双电机驱动的六自由度机械手，该机械手能够消除齿轮传动过程中产生的间隙，提高机械手的传动精度。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种双电机驱动的六自由度机械手，包括底座支架，所述底座支架上固定有底座箱体，所述底座箱体连接于肩关节箱体，所述肩关节箱体通过大臂连接于肘关节箱体，所述肘关节箱体通过小臂连接于腕关节；所述底座箱体包括通过轴承设置在所述底座箱体两侧箱壁的底座第一蜗杆和底座第二蜗杆，所述底座第一蜗杆与所述底座第二蜗杆的轴线相互平行，且均可绕各自轴线转动，所述底座第一蜗杆的一端连接于底座第一伺服电机减速机，所述底座第二蜗杆的一端连接于底座第二伺服电机减速机，所述底座第一蜗杆与所述底座第二蜗杆的中间设置有底座蜗轮，所述底座蜗轮与所述底座第一蜗杆和所述底座第二蜗杆均相互啮合，所述底座蜗轮固定于底座输出法兰轴，所述底座输出法兰轴的两端通过轴承设置于所述底座箱体的箱壁，且可绕其轴线转动，所述底座输出法兰轴的法兰连接于所述肩关节箱体；

所述肩关节箱体包括通过轴承设置在所述肩关节箱体两侧箱壁的肩关节输出轴，所述肩关节输出轴上套装有肩关节第一蜗轮和肩关节第二蜗轮，所述肩关节第一蜗轮与肩关节第一蜗杆相互啮合，所述肩关节第二蜗轮与肩关节第二蜗杆相互啮合，所述肩关节第一蜗杆与所述肩关节第二蜗杆的两端均通过轴承设置于所述肩关节箱体的箱壁，且可分别绕其各自轴线转动，所述肩关节第一蜗杆的一端连接于肩关节第一伺服电机减速机，所述肩关节第二蜗杆的一端连接于肩关节第二伺服电机减速机，所述肩关节输出轴的两端于所述肩关节箱体的箱壁处均固装有肩关节连接法兰，所述肩关节箱体通过所述肩关节连接法兰连接于所述大臂的一端，所述大臂的另一端连接于所述肘关节箱体；

所述肘关节箱体通过肘关节第一大轴和肘关节第二大轴连接于所述大臂的另一端，所述肘关节第一大轴通过轴承设置于所述肘关节箱体一侧的箱壁和与其相邻的所述大臂，所述肘关节第一大轴为空心轴，且可绕其轴线转动，所述肘关节第一大轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第一输入锥齿轮，所述肘关节第一大轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第一蜗轮，所述肘关节第一蜗轮啮合于肘关节第一蜗杆，所述肘关节第一蜗杆的一端连接于肘关节第一伺服电机减速机，所述肘关节第一大轴的内部通过轴承套装有肘关节第一小轴，所述肘关节第一小轴可绕其轴线转动，所述肘关节第一小轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第二输入锥齿轮，所述肘关节第一小轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第二蜗轮，所述肘关节第二蜗轮啮合于肘关节第二蜗杆，所述肘关节第二蜗杆的一端连接于肘关节第二伺服电机减速机；

所述肘关节第二大轴通过轴承设置于所述肘关节箱体另一侧的箱壁和与其相邻的所述大臂，所述肘关节第二大轴与所述肘关节第一大轴同轴设置，所述肘关节第二大轴为空心轴，且可绕其轴线转动，所述肘关节第二大轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第三输入锥齿轮，所述肘关节第二大轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第三蜗轮，所述肘关节第三蜗轮啮合于肘关节第三蜗杆，所述肘关节第三蜗杆的一端连接于肘关节第三伺服电机减速机，所述肘关节第二大轴的内部通过轴承套装有肘关节第二小轴，所述肘关节第二小轴可绕其轴线转动，所述肘关节第二小轴与所述肘关节第一小轴同轴设置，所述肘关节第二小轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第四输入锥齿轮，所述肘关节第二小轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第四蜗轮，所述肘关节第四蜗轮啮合于肘关节第四蜗杆，所述肘关节第四蜗杆的一端连接于肘关节第四伺服电机减速机；

所述肘关节第一输入锥齿轮与所述肘关节第三输入锥齿轮之间设置有肘关节第一输出锥齿轮，所述肘关节第一输出锥齿轮与所述肘关节第一输入锥齿轮和所述肘关节第三输入锥齿轮均啮合，所述肘关节第二输入锥齿轮与所述肘关节第四输入锥齿轮之间设置有肘关节第二输出锥齿轮，所述肘关节第二输出锥齿轮与所述肘关节第二输入锥齿轮和所述肘关节第四输入锥齿轮均啮合，所述肘关节第一输出锥齿轮与所述肘关节第二输出锥齿轮同轴设置，且均固定于肘关节输出法兰轴上，所述肘关节输出法兰轴的两端通过轴承设置于所述肘关节箱体的箱壁，且可绕其轴线转动，所述肘关节输出法兰轴的法兰连接于所述小臂，所述小臂的另一端连接于腕关节侧臂连接法兰；

所述腕关节包括所述腕关节侧臂连接法兰，所述腕关节侧臂连接法兰固定连接于两个腕关节侧臂的一端，两个所述腕关节侧臂的另一端通过腕关节第一大轴和腕关节第二大轴连接于腕关节箱体，所述腕关节第一大轴通过轴承设置于所述腕关节箱体一侧的箱壁和与其相邻的所述腕关节侧臂，所述腕关节第一大轴为空心轴，且可绕其轴线转动，所述腕关节第一大轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第一输入锥齿轮，所述腕关节第一大轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第一蜗轮，所述腕关节第一蜗轮啮合于腕关节第一蜗杆，所述腕关节第一蜗杆的一端连接于腕关节第一伺服电机减速机，所述腕关节第一大轴的内部通过轴承套装有腕关节第一小轴，所述腕关节第一小轴可绕其轴线转动，所述腕关节第一小轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第二输入锥齿轮，所述腕关节第一小轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第二蜗轮，所述腕关节第二蜗轮啮合于腕关节第二蜗杆，所述腕关节第二蜗杆的一端连接于腕关节第二伺服电机减速机；

所述腕关节第二大轴通过轴承设置于所述腕关节箱体另一侧的箱壁和与其相邻的所述腕关节侧臂，所述腕关节第二大轴与所述腕关节第一大轴同轴设置，所述腕关节第二大轴为空心轴，且可绕其轴线转动，所述腕关节第二大轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第三输入锥齿轮，所述腕关节第二大轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第三蜗轮，所述腕关节第三蜗轮啮合于腕关节第三蜗杆，所述腕关节第三蜗杆的一端连接于腕关节第三伺服电机减速机，所述腕关节第二大轴的内部通过轴承套装有腕关节第二小轴，所述腕关节第二小轴可绕其轴线转动，所述腕关节第二小轴与所述腕关节第一小轴同轴设置，所述腕关节第二小轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第四输入锥齿轮，所述腕关节第二小轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第四蜗轮，所述腕关节第四蜗轮啮合于腕关节第四蜗杆，所述腕关节第四蜗杆的一端连接于腕关节第四伺服电机减速机；

所述腕关节第一输入锥齿轮与所述腕关节第三输入锥齿轮之间设置有腕关节第一输出锥齿轮，所述腕关节第一输出锥齿轮与所述腕关节第一输入锥齿轮和所述腕关节第三输入锥齿轮均啮合，所述腕关节第二输入锥齿轮与所述腕关节第四输入锥齿轮之间设置有腕关节第二输出锥齿轮，所述腕关节第二输出锥齿轮与所述腕关节第二输入锥齿轮和所述腕关节第四输入锥齿轮均啮合，所述腕关节第一输出锥齿轮与所述腕关节第二输出锥齿轮同轴设置，且均固定于腕关节输出法兰轴上，所述腕关节输出法兰轴的两端通过轴承设置于所述腕关节箱体的箱壁，且可绕其轴线转动，所述腕关节输出法兰轴的输出端连接于外部设备。

所述大臂及其内部结构关于所述肘关节箱体对称设置，所述腕关节侧臂及其内部结构关于所述腕关节箱体对称设置。

本发明的有益效果：

本发明提供一种双电机驱动的六自由度机械手，该机械手可实现较大的扭矩输出，由于底座蜗轮的转动可通过底座第一伺服电机减速机与底座第二伺服电机减速机同时驱动，肩关节输出轴的转动可通过肩关节第一伺服电机减速机与肩关节第二伺服电机减速机同时驱动，肘关节第一输出锥齿轮的动作可通过肘关节第一伺服电机减速机与肘关节第二伺服电机减速机或肘关节第三伺服电机减速机与肘关节第四伺服电机减速机同时驱动，腕关节第一输出锥齿轮的动作可通过腕关节第一伺服电机减速机与腕关节第二伺服电机减速机或腕关节第三伺服电机减速机与腕关节第四伺服电机减速机同时驱动，所以在需要高精度的传动时，通过控制器给伺服电机减速机上加载力矩形成力矩差，而力矩差的存在又使得齿轮传动过程中能够反向啮合，从而消除传动间隙。

附图说明

图1是本发明双电机驱动的六自由度机械手的结构示意图；

图2是本发明底座箱体处的结构示意图；

图3是本发明肩关节箱体处的结构示意图；

图4是本发明肘关节箱体处的结构示意图；

图5是本发明肘关节箱体处的原理图；

图6是本发明腕关节箱体处的结构示意图；

图7是本发明腕关节箱体处的原理图；

图中：1-底座支架，2-底座箱体，3-底座第一伺服电机减速机，4-底座第二伺服电机减速机，5-肩关节第一伺服电机减速机，6-肩关节第二伺服电机减速机，7-肩关节箱体，8-大臂，9-肘关节箱体，10-小臂，11-腕关节侧臂连接法兰，12-腕关节箱体，13-腕关节侧臂，14-底座第二蜗杆，15-底座第一蜗杆，16-底座蜗轮，17-底座输出法兰轴，18-肩关节连接法兰，19-肩关节第二蜗轮，20-肩关节输出轴，21-肩关节第二蜗杆，22-肩关节第一蜗杆，23-肩关节第一蜗轮，24-肘关节第一伺服电机减速机，25-肘关节第二伺服电机减速机，26-肘关节第二蜗杆，27-肘关节第一蜗轮，28-肘关节第二蜗轮，29-肘关节第一蜗杆，30-肘关节第一输入锥齿轮，31-肘关节第二输入锥齿轮，32-肘关节第三伺服电机减速机，33-肘关节第四伺服电机减速机，34-肘关节第四蜗杆，35-肘关节第三蜗轮，36-肘关节第四蜗轮，37-肘关节第三蜗杆，38-肘关节第三输入锥齿轮，39-肘关节第四输入锥齿轮，40-肘关节第一输出锥齿轮，41-肘关节第二输出锥齿轮，42-肘关节输出法兰轴，43-腕关节第二伺服电机减速机，44-腕关节第一伺服电机减速机，45-腕关节第二蜗轮，46-腕关节第一蜗杆，47-腕关节第二蜗杆，48-腕关节第一蜗轮，49-腕关节第一输入锥齿轮，50-腕关节第二输入锥齿轮，51-腕关节第三伺服电机减速机，52-腕关节第四伺服电机减速机，53-腕关节第三蜗杆，54-腕关节第四蜗轮，55-腕关节第四蜗杆，56-腕关节第三蜗轮，57-腕关节第三输入锥齿轮，58-腕关节第四输入锥齿轮，59-腕关节第一输出锥齿轮，60-腕关节第二输出锥齿轮，61-腕关节输出法兰轴，62-肘关节第一大轴，63-肘关节第一小轴，64-肘关节第二大轴，65-肘关节第二小轴，66-腕关节第二大轴，67-腕关节第二小轴，68-腕关节第一大轴，69-腕关节第一小轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1至图7所示，一种双电机驱动的六自由度机械手，属于工业机器人，用于现代化工业生产中代替人工进行生产作业。

如图1所示，本发明的双电机驱动的六自由度机械手包括底座支架1，底座支架1上固定有底座箱体2，底座箱体2连接于肩关节箱体7，肩关节箱体7通过大臂8连接于肘关节箱体9，肘关节箱体9通过小臂10连接于腕关节，其中大臂8及其内部结构关于肘关节箱体9对称设置，腕关节侧臂13及其内部结构关于腕关节箱体12对称设置，以此来增加机构整体的刚度。

如图1、图2所示，底座箱体2包括通过轴承设置在底座箱体2两侧箱壁的底座第一蜗杆15和底座第二蜗杆14，底座第一蜗杆15与底座第二蜗杆14的轴线相互平行，且均可绕各自轴线转动，底座第一蜗杆15的一端连接于底座第一伺服电机减速机3，底座第二蜗杆14的一端连接于底座第二伺服电机减速机4，底座第一蜗杆15与底座第二蜗杆14的中间设置有底座蜗轮16，底座蜗轮16与底座第一蜗杆15和底座第二蜗杆14均相互啮合，底座蜗轮16固定于底座输出法兰轴17，底座输出法兰轴17的两端通过轴承设置于底座箱体2的箱壁，且可绕其轴线转动，底座输出法兰轴17的法兰连接于肩关节箱体7。

如图1、图3所示，肩关节箱体7包括通过轴承设置在肩关节箱体7两侧箱壁的肩关节输出轴20，肩关节输出轴20上套装有肩关节第一蜗轮23和肩关节第二蜗轮19，肩关节第一蜗轮23与肩关节第一蜗杆22相互啮合，肩关节第二蜗轮19与肩关节第二蜗杆21相互啮合，肩关节第一蜗杆22与肩关节第二蜗杆21的两端均通过轴承设置于肩关节箱体7的箱壁，且可分别绕其各自轴线转动，肩关节第一蜗杆22的一端连接于肩关节第一伺服电机减速机5，肩关节第二蜗杆21的一端连接于肩关节第二伺服电机减速机6，肩关节输出轴20的两端于肩关节箱体7的箱壁处均固装有肩关节连接法兰18，肩关节箱体7通过肩关节连接法兰18连接于大臂8的一端，大臂8的另一端连接于肘关节箱体9。

如图1、图4、图5所示，肘关节箱体9通过肘关节第一大轴62和肘关节第二大轴64连接于大臂8的另一端，肘关节第一大轴62通过轴承设置于肘关节箱体9一侧的箱壁和与其相邻的大臂8，肘关节第一大轴62为空心轴，且可绕其轴线转动，肘关节第一大轴62位于肘关节箱体9内的一端固定有肘关节第一输入锥齿轮30，肘关节第一大轴62位于大臂8内的一端固定有肘关节第一蜗轮27，肘关节第一蜗轮27啮合于肘关节第一蜗杆29，肘关节第一蜗杆29的一端连接于肘关节第一伺服电机减速机24，肘关节第一大轴62的内部通过轴承套装有肘关节第一小轴63，肘关节第一小轴63可绕其轴线转动，肘关节第一小轴63位于肘关节箱体9内的一端固定有肘关节第二输入锥齿轮31，肘关节第一小轴63位于大臂8内的一端固定有肘关节第二蜗轮28，肘关节第二蜗轮28啮合于肘关节第二蜗杆26，肘关节第二蜗杆26的一端连接于肘关节第二伺服电机减速机25。

肘关节第二大轴64通过轴承设置于肘关节箱体9另一侧的箱壁和与其相邻的大臂8，肘关节第二大轴64与肘关节第一大轴62同轴设置，肘关节第二大轴64为空心轴，且可绕其轴线转动，肘关节第二大轴64位于肘关节箱体9内的一端固定有肘关节第三输入锥齿轮38，肘关节第二大轴64位于大臂8内的一端固定有肘关节第三蜗轮35，肘关节第三蜗轮35啮合于肘关节第三蜗杆37，肘关节第三蜗杆37的一端连接于肘关节第三伺服电机减速机32，肘关节第二大轴64的内部通过轴承套装有肘关节第二小轴65，肘关节第二小轴65可绕其轴线转动，肘关节第二小轴65与肘关节第一小轴63同轴设置，肘关节第二小轴65位于肘关节箱体9内的一端固定有肘关节第四输入锥齿轮39，肘关节第二小轴65位于大臂8内的一端固定有肘关节第四蜗轮36，肘关节第四蜗轮36啮合于肘关节第四蜗杆34，肘关节第四蜗杆34的一端连接于肘关节第四伺服电机减速机33。

肘关节第一输入锥齿轮30与肘关节第三输入锥齿轮38之间设置有肘关节第一输出锥齿轮40，肘关节第一输出锥齿轮40与肘关节第一输入锥齿轮30和肘关节第三输入锥齿轮38均啮合，肘关节第二输入锥齿轮31与肘关节第四输入锥齿轮39之间设置有肘关节第二输出锥齿轮41，肘关节第二输出锥齿轮41与肘关节第二输入锥齿轮31和肘关节第四输入锥齿轮39均啮合，肘关节第一输出锥齿轮40与肘关节第二输出锥齿轮41同轴设置，且均固定于肘关节输出法兰轴42上，肘关节输出法兰轴42的两端通过轴承设置于肘关节箱体9的箱壁，且可绕其轴线转动，肘关节输出法兰轴42的法兰连接于小臂10，小臂10的另一端连接于腕关节侧臂连接法兰11。

如图1、图6、图7所示，腕关节包括腕关节侧臂连接法兰11，腕关节侧臂连接法兰11固定连接于两个腕关节侧臂13的一端，两个腕关节侧臂13的另一端通过腕关节第一大轴68和腕关节第二大轴66连接于腕关节箱体12，腕关节第一大轴68通过轴承设置于腕关节箱体12一侧的箱壁和与其相邻的腕关节侧臂13，腕关节第一大轴68为空心轴，且可绕其轴线转动，腕关节第一大轴68位于腕关节箱体12内的一端固定有腕关节第一输入锥齿轮49，腕关节第一大轴68位于腕关节侧臂13内的一端固定有腕关节第一蜗轮48，腕关节第一蜗轮48啮合于腕关节第一蜗杆46，腕关节第一蜗杆46的一端连接于腕关节第一伺服电机减速机44，腕关节第一大轴68的内部通过轴承套装有腕关节第一小轴69，腕关节第一小轴69可绕其轴线转动，腕关节第一小轴69位于腕关节箱体12内的一端固定有腕关节第二输入锥齿轮50，腕关节第一小轴69位于腕关节侧臂13内的一端固定有腕关节第二蜗轮45，腕关节第二蜗轮45啮合于腕关节第二蜗杆47，腕关节第二蜗杆47的一端连接于腕关节第二伺服电机减速机43。

腕关节第二大轴66通过轴承设置于腕关节箱体12另一侧的箱壁和与其相邻的腕关节侧臂13，腕关节第二大轴66与腕关节第一大轴68同轴设置，腕关节第二大轴66为空心轴，且可绕其轴线转动，腕关节第二大轴66位于腕关节箱体12内的一端固定有腕关节第三输入锥齿轮57，腕关节第二大轴66位于腕关节侧臂13内的一端固定有腕关节第三蜗轮56，腕关节第三蜗轮56啮合于腕关节第三蜗杆53，腕关节第三蜗杆53的一端连接于腕关节第三伺服电机减速机51，腕关节第二大轴66的内部通过轴承套装有腕关节第二小轴67，腕关节第二小轴67可绕其轴线转动，腕关节第二小轴67与腕关节第一小轴69同轴设置，腕关节第二小轴67位于腕关节箱体12内的一端固定有腕关节第四输入锥齿轮58，腕关节第二小轴67位于腕关节侧臂13内的一端固定有腕关节第四蜗轮54，腕关节第四蜗轮54啮合于腕关节第四蜗杆55，腕关节第四蜗杆55的一端连接于腕关节第四伺服电机减速机52。

腕关节第一输入锥齿轮49与腕关节第三输入锥齿轮57之间设置有腕关节第一输出锥齿轮59，腕关节第一输出锥齿轮59与腕关节第一输入锥齿轮49和腕关节第三输入锥齿轮57均啮合，腕关节第二输入锥齿轮50与腕关节第四输入锥齿轮58之间设置有腕关节第二输出锥齿轮60，腕关节第二输出锥齿轮60与腕关节第二输入锥齿轮50和腕关节第四输入锥齿轮58均啮合，腕关节第一输出锥齿轮59与腕关节第二输出锥齿轮60同轴设置，且均固定于腕关节输出法兰轴61上，腕关节输出法兰轴61的两端通过轴承设置于腕关节箱体12的箱壁，且可绕其轴线转动，腕关节输出法兰轴61的输出端连接于外部设备。

下面结合附图说明本发明的一次动作过程。

如图1、图2所示，启动底座第一伺服电机减速机3，通过底座第一蜗杆15驱动底座蜗轮16，从而通过底座输出法兰轴17带动底座箱体2上的设备进行360°的旋转；在不需要高精度传动且负载较大的工作条件下，可同时启动底座第一伺服电机减速机3和底座第二伺服电机减速机4，并通过控制器加载同步的力矩，以提高驱动能力；当需要高精度传动时，通过控制器，在底座第一伺服电机减速机3和底座第二伺服电机减速机4上加载力矩形成力矩差，从而消除传动间隙。

如图1、图3所示，启动肩关节第一伺服电机减速机5，通过肩关节第一蜗杆22驱动肩关节第一蜗轮23，从而通过套装在肩关节输出轴20上的肩关节连接法兰18驱动大臂8随着肩关节输出轴20的转动而上下摆动；在不需要高精度传动且负载较大的工作条件下，可同时启动肩关节第一伺服电机减速机5和肩关节第二伺服电机减速机6，并通过控制器加载同步的力矩，以提高驱动能力；当需要高精度传动时，通过控制器，在肩关节第一伺服电机减速机5和肩关节第二伺服电机减速机6上加载力矩形成力矩差，从而消除传动间隙。

如图1、图4、图5所示，启动肘关节第一伺服电机减速机24、肘关节第二伺服电机减速机25、肘关节第三伺服电机减速机32和肘关节第四伺服电机减速机33，肘关节第一伺服电机减速机24通过肘关节第一蜗杆29驱动套装在肘关节第一大轴62上的肘关节第一蜗轮27，从而带动套装在肘关节第一大轴62上的肘关节第一输入锥齿轮30驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第一输出锥齿轮40；肘关节第二伺服电机减速机25通过肘关节第二蜗杆26驱动套装在肘关节第一小轴63上的肘关节第二蜗轮28，从而带动套装在肘关节第一小轴63上的肘关节第二输入锥齿轮31驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第二输出锥齿轮41，使肘关节第二输入锥齿轮31的角速度与肘关节第一输入锥齿轮30相同；肘关节第三伺服电机减速机32通过肘关节第三蜗杆37驱动套装在肘关节第二大轴64上的肘关节第三蜗轮35，从而带动套装在肘关节第二大轴64上的肘关节第三输入锥齿轮38驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第一输出锥齿轮40；肘关节第四伺服电机减速机33通过肘关节第四蜗杆34驱动套装在肘关节第二小轴65上的肘关节第四蜗轮36，从而带动套装在肘关节第二小轴65上的肘关节第四输入锥齿轮39驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第二输出锥齿轮41，使肘关节第四输入锥齿轮39的角速度与肘关节第三输入锥齿轮38相同；

当肘关节第一输入锥齿轮30与肘关节第三输入锥齿轮38的角速度大小相等且方向相同时，通过驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第一输出锥齿轮40和肘关节第二输出锥齿轮41带动固定在肘关节输出法兰轴42上的小臂10上下摆动；当肘关节第一输入锥齿轮30与肘关节第三输入锥齿轮38的角速度大小相等且方向相反时，通过驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第一输出锥齿轮40和肘关节第二输出锥齿轮41带动固定在肘关节输出法兰轴42上的小臂10沿其轴线旋转；当肘关节第一输入锥齿轮30与肘关节第三输入锥齿轮38的角速度大小不等时，无论角速度的方向是否相同，均可通过肘关节第一输入锥齿轮30与肘关节第三输入锥齿轮38的差动，来驱动套装在肘关节输出法兰轴42上的肘关节第一输出锥齿轮40和肘关节第二输出锥齿轮41带动固定在肘关节输出法兰轴42上的小臂10同时实现上下摆动和沿其轴线旋转；

当不需要高精度传动时，可通过控制器，在肘关节第一伺服电机减速机24和肘关节第二伺服电机减速机25、肘关节第三伺服电机减速机32和肘关节第四伺服电机减速机33上分别加载同步的力矩，以提高驱动能力；当需要高精度传动时，通过控制器，在肘关节第一伺服电机减速机24和肘关节第二伺服电机减速机25、肘关节第三伺服电机减速机32和肘关节第四伺服电机减速机33上分别加载力矩形成力矩差，从而消除传动间隙。

如图1、图6、图7所示，启动腕关节第一伺服电机减速机44、腕关节第二伺服电机减速机43、腕关节第三伺服电机减速机51和腕关节第四伺服电机减速机52，腕关节第一伺服电机减速机44通过腕关节第一蜗杆46驱动套装在腕关节第一大轴68上的腕关节第一蜗轮48，从而带动套装在腕关节第一大轴68上的腕关节第一输入锥齿轮49驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第一输出锥齿轮59；腕关节第二伺服电机减速机43通过腕关节第二蜗杆47驱动套装在腕关节第一小轴69上的腕关节第二蜗轮45，从而带动套装在腕关节第一小轴69上的腕关节第二输入锥齿轮50驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第二输出锥齿轮60，使腕关节第二输入锥齿轮50的角速度与腕关节第一输入锥齿轮49相同；腕关节第三伺服电机减速机51通过腕关节第三蜗杆53驱动套装在腕关节第二大轴66上的腕关节第三蜗轮56，从而带动套装在腕关节第二大轴66上的腕关节第三输入锥齿轮57驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第一输出锥齿轮59；腕关节第四伺服电机减速机52通过腕关节第四蜗杆55驱动套装在腕关节第二小轴67上的腕关节第四蜗轮54，从而带动套装在腕关节第二小轴67上的腕关节第四输入锥齿轮58驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第二输出锥齿轮60，使腕关节第四输入锥齿轮58的角速度与腕关节第三输入锥齿轮57相同；

当腕关节第一输入锥齿轮49与腕关节第三输入锥齿轮57的角速度大小相等且方向相同时，通过驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第一输出锥齿轮59和腕关节第二输出锥齿轮60带动腕关节输出法兰轴61的输出端上下摆动；当腕关节第一输入锥齿轮49与腕关节第三输入锥齿轮57的角速度大小相等且方向相反时，通过驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第一输出锥齿轮59和腕关节第二输出锥齿轮60带动腕关节输出法兰轴61的输出端沿其轴线旋转；当腕关节第一输入锥齿轮49与腕关节第三输入锥齿轮57的角速度大小不等时，无论角速度的方向是否相同，均可通过腕关节第一输入锥齿轮49与腕关节第三输入锥齿轮57的差动，来驱动套装在腕关节输出法兰轴61上的腕关节第一输出锥齿轮59和腕关节第二输出锥齿轮60带动腕关节输出法兰轴61的输出端同时实现上下摆动和沿其轴线旋转；

当不需要高精度传动时，通过控制器，在腕关节第一伺服电机减速机44和腕关节第二伺服电机减速机43、腕关节第三伺服电机减速机51和腕关节第四伺服电机减速机52上分别加载同步力矩，以提高驱动能力；当需要高精度传动时，通过控制器，在腕关节第一伺服电机减速机44和腕关节第二伺服电机减速机43、腕关节第三伺服电机减速机51和腕关节第四伺服电机减速机52上分别加载力矩形成力矩差，从而消除传动间隙。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (2)

1.一种双电机驱动的六自由度机械手，其特征在于，包括：底座支架，所述底座支架上固定有底座箱体，所述底座箱体连接于肩关节箱体，所述肩关节箱体通过大臂连接于肘关节箱体，所述肘关节箱体通过小臂连接于腕关节；

所述底座箱体包括通过轴承设置在所述底座箱体两侧箱壁的底座第一蜗杆和底座第二蜗杆，所述底座第一蜗杆与所述底座第二蜗杆的轴线相互平行，且均能够绕各自轴线转动，所述底座第一蜗杆的一端连接于底座第一伺服电机减速机，所述底座第二蜗杆的一端连接于底座第二伺服电机减速机，所述底座第一蜗杆与所述底座第二蜗杆的中间设置有底座蜗轮，所述底座蜗轮与所述底座第一蜗杆和所述底座第二蜗杆均相互啮合，所述底座蜗轮固定于底座输出法兰轴，所述底座输出法兰轴的两端通过轴承设置于所述底座箱体的箱壁，且能够绕其轴线转动，所述底座输出法兰轴的法兰连接于所述肩关节箱体；

所述肩关节箱体包括通过轴承设置在所述肩关节箱体两侧箱壁的肩关节输出轴，所述肩关节输出轴上套装有肩关节第一蜗轮和肩关节第二蜗轮，所述肩关节第一蜗轮与肩关节第一蜗杆相互啮合，所述肩关节第二蜗轮与肩关节第二蜗杆相互啮合，所述肩关节第一蜗杆与所述肩关节第二蜗杆的两端均通过轴承设置于所述肩关节箱体的箱壁，且能够分别绕其各自轴线转动，所述肩关节第一蜗杆的一端连接于肩关节第一伺服电机减速机，所述肩关节第二蜗杆的一端连接于肩关节第二伺服电机减速机，所述肩关节输出轴的两端于所述肩关节箱体的箱壁处均固装有肩关节连接法兰，所述肩关节箱体通过所述肩关节连接法兰连接于所述大臂的一端，所述大臂的另一端连接于所述肘关节箱体；

所述肘关节箱体通过肘关节第一大轴和肘关节第二大轴连接于所述大臂的另一端，所述肘关节第一大轴通过轴承设置于所述肘关节箱体一侧的箱壁和与其相邻的所述大臂，所述肘关节第一大轴为空心轴，且能够绕其轴线转动，所述肘关节第一大轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第一输入锥齿轮，所述肘关节第一大轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第一蜗轮，所述肘关节第一蜗轮啮合于肘关节第一蜗杆，所述肘关节第一蜗杆的一端连接于肘关节第一伺服电机减速机，所述肘关节第一大轴的内部通过轴承套装有肘关节第一小轴，所述肘关节第一小轴能够绕其轴线转动，所述肘关节第一小轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第二输入锥齿轮，所述肘关节第一小轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第二蜗轮，所述肘关节第二蜗轮啮合于肘关节第二蜗杆，所述肘关节第二蜗杆的一端连接于肘关节第二伺服电机减速机；

所述肘关节第二大轴通过轴承设置于所述肘关节箱体另一侧的箱壁和与其相邻的所述大臂，所述肘关节第二大轴与所述肘关节第一大轴同轴设置，所述肘关节第二大轴为空心轴，且能够绕其轴线转动，所述肘关节第二大轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第三输入锥齿轮，所述肘关节第二大轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第三蜗轮，所述肘关节第三蜗轮啮合于肘关节第三蜗杆，所述肘关节第三蜗杆的一端连接于肘关节第三伺服电机减速机，所述肘关节第二大轴的内部通过轴承套装有肘关节第二小轴，所述肘关节第二小轴能够绕其轴线转动，所述肘关节第二小轴与所述肘关节第一小轴同轴设置，所述肘关节第二小轴位于所述肘关节箱体内的一端固定有肘关节第四输入锥齿轮，所述肘关节第二小轴位于所述大臂内的一端固定有肘关节第四蜗轮，所述肘关节第四蜗轮啮合于肘关节第四蜗杆，所述肘关节第四蜗杆的一端连接于肘关节第四伺服电机减速机；

所述肘关节第一输入锥齿轮与所述肘关节第三输入锥齿轮之间设置有肘关节第一输出锥齿轮，所述肘关节第一输出锥齿轮与所述肘关节第一输入锥齿轮和所述肘关节第三输入锥齿轮均啮合，所述肘关节第二输入锥齿轮与所述肘关节第四输入锥齿轮之间设置有肘关节第二输出锥齿轮，所述肘关节第二输出锥齿轮与所述肘关节第二输入锥齿轮和所述肘关节第四输入锥齿轮均啮合，所述肘关节第一输出锥齿轮与所述肘关节第二输出锥齿轮同轴设置，且均固定于肘关节输出法兰轴上，所述肘关节输出法兰轴的两端通过轴承设置于所述肘关节箱体的箱壁，且能够绕其轴线转动，所述肘关节输出法兰轴的法兰连接于所述小臂，所述小臂的另一端连接于腕关节侧臂连接法兰；

所述腕关节包括所述腕关节侧臂连接法兰，所述腕关节侧臂连接法兰固定连接于两个腕关节侧臂的一端，两个所述腕关节侧臂的另一端通过腕关节第一大轴和腕关节第二大轴连接于腕关节箱体，所述腕关节第一大轴通过轴承设置于所述腕关节箱体一侧的箱壁和与其相邻的所述腕关节侧臂，所述腕关节第一大轴为空心轴，且能够绕其轴线转动，所述腕关节第一大轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第一输入锥齿轮，所述腕关节第一大轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第一蜗轮，所述腕关节第一蜗轮啮合于腕关节第一蜗杆，所述腕关节第一蜗杆的一端连接于腕关节第一伺服电机减速机，所述腕关节第一大轴的内部通过轴承套装有腕关节第一小轴，所述腕关节第一小轴能够绕其轴线转动，所述腕关节第一小轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第二输入锥齿轮，所述腕关节第一小轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第二蜗轮，所述腕关节第二蜗轮啮合于腕关节第二蜗杆，所述腕关节第二蜗杆的一端连接于腕关节第二伺服电机减速机；

所述腕关节第二大轴通过轴承设置于所述腕关节箱体另一侧的箱壁和与其相邻的所述腕关节侧臂，所述腕关节第二大轴与所述腕关节第一大轴同轴设置，所述腕关节第二大轴为空心轴，且能够绕其轴线转动，所述腕关节第二大轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第三输入锥齿轮，所述腕关节第二大轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第三蜗轮，所述腕关节第三蜗轮啮合于腕关节第三蜗杆，所述腕关节第三蜗杆的一端连接于腕关节第三伺服电机减速机，所述腕关节第二大轴的内部通过轴承套装有腕关节第二小轴，所述腕关节第二小轴能够绕其轴线转动，所述腕关节第二小轴与所述腕关节第一小轴同轴设置，所述腕关节第二小轴位于所述腕关节箱体内的一端固定有腕关节第四输入锥齿轮，所述腕关节第二小轴位于所述腕关节侧臂内的一端固定有腕关节第四蜗轮，所述腕关节第四蜗轮啮合于腕关节第四蜗杆，所述腕关节第四蜗杆的一端连接于腕关节第四伺服电机减速机；

所述腕关节第一输入锥齿轮与所述腕关节第三输入锥齿轮之间设置有腕关节第一输出锥齿轮，所述腕关节第一输出锥齿轮与所述腕关节第一输入锥齿轮和所述腕关节第三输入锥齿轮均啮合，所述腕关节第二输入锥齿轮与所述腕关节第四输入锥齿轮之间设置有腕关节第二输出锥齿轮，所述腕关节第二输出锥齿轮与所述腕关节第二输入锥齿轮和所述腕关节第四输入锥齿轮均啮合，所述腕关节第一输出锥齿轮与所述腕关节第二输出锥齿轮同轴设置，且均固定于腕关节输出法兰轴上，所述腕关节输出法兰轴的两端通过轴承设置于所述腕关节箱体的箱壁，且能够绕其轴线转动，所述腕关节输出法兰轴的输出端连接于外部设备。

2.根据权利要求1所述的双电机驱动的六自由度机械手，其特征在于：所述大臂及其内部结构关于所述肘关节箱体对称设置，所述腕关节侧臂及其内部结构关于所述腕关节箱体对称设置。