CN107433597A - 一种七自由度紧凑型高功效比机械臂 - Google Patents

Abstract

一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，涉及服务机器人、要求精度较高的工业机械臂领域；包括第一、第二、第三肩关节、肘关节、第一、第二和第三腕关节；第一肩关节、第二肩关节、第三肩关节、肘关节、第一腕关节、第二腕关节和第三腕关节沿竖直方向依次固定连接；且第一肩关节沿第二肩关节的轴向进行周向转动；第二肩关节沿第三肩关节的轴向进行周向转动；第三肩关节沿肘关节的轴向进行周向转动；肘关节沿第一腕关节的轴向进行周向转动；第一腕关节沿第二腕关节的轴向进行周向转动；第二腕关节沿第三腕关节的轴向进行周向转动。本发明自重负载比显著提高，体积小质量轻，实现模拟人的七个关节结构，在径向尺寸上严格保障，满足人体工学美。

Description

一种七自由度紧凑型高功效比机械臂

技术领域

本发明涉及一种服务机器人、要求精度较高的工业机械臂领域，特别是一种七自由度紧凑型高功效比机械臂。

背景技术

传统工业机器人体型庞大，在玻璃防护罩后面工作，迄今为止，仍有部分企业、尤其是中小企业认为机器人自动化过于昂贵和复杂，望尘莫及，成本、用户友好性和适用性是阻碍企业走向机器人自动化的三大主要原因。

现有机械臂，有些具有优美的外观，与人形臂相似，但其不具有较大承载能力。有些机械臂具备较大承载能力，但其臂型与人形臂相差较大，在机械臂本体上安装并不协调。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，自重负载比显著提高，体积小质量轻，实现模拟人的七个关节结构，在径向尺寸上严格保障，满足人体工学美。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，包括第一肩关节、第二肩关节、第三肩关节、肘关节、第一腕关节、第二腕关节和第三腕关节；其中，第一肩关节、第二肩关节、第三肩关节、肘关节、第一腕关节、第二腕关节和第三腕关节沿竖直方向依次固定连接；且第一肩关节沿第二肩关节的轴向实现周向转动；第二肩关节沿第三肩关节的轴向实现周向转动；第三肩关节沿肘关节的轴向实现周向转动；肘关节沿第一腕关节的轴向实现周向转动；第一腕关节沿第二腕关节的轴向实现周向转动；第二腕关节沿第三腕关节的轴向实现周向转动。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述的第一肩关节包括第一肩关节壳体、第一肩关节谐波减速器、第一肩关节控制驱动器、第一肩关节电机和第一肩关节齿轮减速箱；其中，第一肩关节壳体为圆弧板状结构；第一肩关节谐波减速器同轴固定安装在第一肩关节壳体的轴向一个端面；第一肩关节齿轮减速箱同轴固定安装在第一肩关节壳体的轴向另一个端面；第一肩关节电机同轴固定安装在第一肩关节齿轮减速箱的轴向一端；第一肩关节控制驱动器固定安装在第一肩关节齿轮减速箱的侧壁。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第二肩关节包括第二肩关节壳体、第二肩关节谐波减速器、第二肩关节壳体法兰、第二肩关节齿轮减速箱和第二肩关节电机；其中；第二肩关节谐波减速器为圆形盘状结构；第二肩关节齿轮减速箱同轴固定安装在第二肩关节谐波减速器轴向端面上；第二肩关节电机同轴固定安装在第二肩关节齿轮减速箱的轴向一端；第二肩关节壳体套装在第二肩关节齿轮减速箱的外壁，且位于第二肩关节齿轮减速箱与第二肩关节谐波减速器连接处，实现第二肩关节壳体绕第二肩关节齿轮减速箱转动；第二肩关节壳体法兰固定安装在第二肩关节壳体的顶端，且第二肩关节壳体法兰与第一肩关节谐波减速器同轴固定连接。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第三肩关节包括第三肩关节法兰、第三肩关节控制驱动器、第三肩关节壳体、第三肩关节电机、第三肩关节谐波减速器、第二肩关节控制驱动器和肘关节控制驱动器；其中，第三肩关节谐波减速器为圆盘形状；第三肩关节电机同轴固定安装在第三肩关节谐波减速器的轴向一端；第三肩关节壳体套装在第三肩关节电机的外壁，且位于第三肩关节电机与第三肩关节谐波减速器的连接处，实现第三肩关节壳体绕第三肩关节电机转动；第三肩关节法兰与第三肩关节壳体固定连接；第三肩关节法兰与第二肩关节谐波减速器固定连接；第三肩关节控制驱动器、第二肩关节控制驱动器和肘关节控制驱动器相邻固定安装在第三肩关节法兰的外侧面。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述肘关节包括肘关节壳体法兰、肘关节壳体、肘关节电机和肘关节谐波减速器；其中，肘关节谐波减速器为圆盘结构；肘关节电机同轴固定安装在肘关节谐波减速器的轴向端面上；肘关节壳体套装在肘关节电机的外壁，且位于肘关节电机与肘关节谐波减速器的连接处，实现肘关节壳体绕肘关节电机的轴向转动；肘关节壳体法兰固定安装在肘关节壳体的顶端，且肘关节壳体法兰与第三肩关节谐波减速器固定连接。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第一腕关节包括第一腕关节控制驱动器、第一腕关节壳体法兰、第一腕关节壳体、第一腕关节电机、第一腕关节谐波减速器和第二腕关节控制驱动器；其中，第一腕关节谐波减速器为圆盘结构；第一腕关节电机同轴固定安装在第一腕关节谐波减速器的轴向端面；第一腕关节壳体套装在第一腕关节电机的外壁，且位于第一腕关节电机与第一腕关节谐波减速器的连接处，实现第一腕关节壳体绕第一腕关节电机轴向转动；第一腕关节壳体法兰与第一腕关节壳体固定连接，且第一腕关节壳体法兰与肘关节谐波减速器固定连接；第一腕关节控制驱动器和第二腕关节控制驱动器相邻固定安装在第一腕关节壳体法兰的外侧壁。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第二腕关节包括第二腕关节壳体法兰、第二腕关节壳体、第二腕关节电机和第二腕关节谐波减速器；其中，第二腕关节谐波减速器为圆盘结构；第二腕关节电机同轴固定安装在第二腕关节谐波减速器的轴向端面；第二腕关节壳体套装在第二腕关节电机的外壁，且位于第二腕关节电机与第二腕关节谐波减速器的连接处，实现第二腕关节壳体绕第二腕关节电机轴向转动；第二腕关节壳体法兰固定安装在第二腕关节壳体的顶端，且第二腕关节壳体法兰与第一腕关节谐波减速器同轴固定连接。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第三腕关节包括第三腕关节壳体法兰、第三腕关节控制驱动器、第三腕关节壳体、第三腕关节电机和第三腕关节谐波减速器；其中，第三腕关节谐波减速器为圆盘结构；第三腕关节电机同轴固定安装在第三腕关节谐波减速器的轴向端面；第三腕关节壳体套装在第三腕关节电机的轴向外壁，且位于第三腕关节电机与第三腕关节谐波减速器的连接处；第三腕关节壳体法兰与第三腕关节壳体固定连接，且第三腕关节壳体法兰与第二腕关节谐波减速器同轴固定连接；第三腕关节控制驱动器固定安装在第三腕关节壳体的内侧壁。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第一肩关节谐波减速器和第二肩关节谐波减速器的平均负载转矩均为30-40Nm；第三肩关节谐波减速器、肘关节谐波减速器和第一腕关节谐波减速器的平均负载转矩均为25-30Nm；第二腕关节谐波减速器和第三腕关节谐波减速器的平均负载转矩均为5-10Nm。

在上述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，所述第一肩关节电机、第二肩关节电机、第一腕关节电机和第二腕关节电机的功率均为70W；第三肩关节电机和肘关节电机的功率均为100W；第三腕关节电机的功率为30W；第一肩关节齿轮减速箱和第二肩关节齿轮减速箱的齿轮减速比为3：5。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

(1)本发明中机械臂的关节均采用正交布置，所有两两关节的旋转交点连线为一条直线，保证机械臂在伸直状态和人体手臂一样；

(2)本发明机械臂控制驱动器采用集中式，该集中式能够有效缩短机械臂的长度，提高机械臂的负载能力，同时不失美观。相对于分布式机械臂关节控制驱动器，能够有效减少空间使用；

(3)本发明控制驱动器的安装具有较好的散热性，设计了散热板，并涂散热胶。对机械臂进行了良好散热，保障产品处于安全的温度范围内；

(4)本发明机械臂关节采用轻量化设计，在保障2KG负载的前提下，质量控制在8KG内。

附图说明

图1为本发明机械臂整体示意图；

图2为本发明第一肩关节示意图；

图3为本发明第二肩关节示意图；

图4为本发明第三肩关节示意图；

图5为本发明肘关节示意图；

图6为本发明第一腕关节示意图；

图7为本发明第二腕关节示意图；

图8为本发明第三腕关节示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：

如图1所示为机械臂整体示意图，由图可知，一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，包括第一肩关节1、第二肩关节2、第三肩关节3、肘关节4、第一腕关节5、第二腕关节6和第三腕关节7；其中，第一肩关节1、第二肩关节2、第三肩关节3、肘关节4、第一腕关节5、第二腕关节6和第三腕关节7沿竖直方向依次固定连接；且第一肩关节1沿第二肩关节2的轴向实现周向转动；第二肩关节2沿第三肩关节3的轴向实现周向转动；第三肩关节3沿肘关节4的轴向实现周向转动；肘关节4沿第一腕关节5的轴向实现周向转动；第一腕关节5沿第二腕关节6的轴向实现周向转动；第二腕关节6沿第三腕关节7的轴向实现周向转动。

如图2所示为第一肩关节示意图，由图可知，第一肩关节1包括第一肩关节壳体1-1、第一肩关节谐波减速器1-2、第一肩关节控制驱动器1-3、第一肩关节电机1-4和第一肩关节齿轮减速箱1-5；其中，第一肩关节壳体1-1为圆弧板状结构；第一肩关节谐波减速器1-2同轴固定安装在第一肩关节壳体1-1的轴向一个端面；第一肩关节齿轮减速箱1-5同轴固定安装在第一肩关节壳体1-1的轴向另一个端面；第一肩关节电机1-4同轴固定安装在第一肩关节齿轮减速箱1-5的轴向一端；第一肩关节控制驱动器1-3固定安装在第一肩关节齿轮减速箱1-5的侧壁。

如图3所示为第二肩关节示意图，由图可知，第二肩关节2包括第二肩关节壳体2-1、第二肩关节谐波减速器2-2、第二肩关节壳体法兰2-3、第二肩关节齿轮减速箱2-4和第二肩关节电机2-5；其中；第二肩关节谐波减速器2-2为圆形盘状结构；第二肩关节齿轮减速箱2-4同轴固定安装在第二肩关节谐波减速器2-2轴向端面上；第二肩关节电机2-5同轴固定安装在第二肩关节齿轮减速箱2-4的轴向一端；第二肩关节壳体2-1套装在第二肩关节齿轮减速箱2-4的外壁，且位于第二肩关节齿轮减速箱2-4与第二肩关节谐波减速器2-2连接处，实现第二肩关节壳体2-1绕第二肩关节齿轮减速箱2-4转动；第二肩关节壳体法兰2-3固定安装在第二肩关节壳体2-1的顶端，且第二肩关节壳体法兰2-3与第一肩关节谐波减速器1-2同轴固定连接。

如图4所示为第三肩关节示意图，由图可知，第三肩关节3包括第三肩关节法兰3-1、第三肩关节控制驱动器3-2、第三肩关节壳体3-3、第三肩关节电机3-4、第三肩关节谐波减速器3-5、第二肩关节控制驱动器2-6和肘关节控制驱动器4-1；其中，第三肩关节谐波减速器3-5为圆盘形状；第三肩关节电机3-4同轴固定安装在第三肩关节谐波减速器3-5的轴向一端；第三肩关节壳体3-3套装在第三肩关节电机3-4的外壁，且位于第三肩关节电机3-4与第三肩关节谐波减速器3-5的连接处，实现第三肩关节壳体3-3绕第三肩关节电机3-4转动；第三肩关节法兰3-1与第三肩关节壳体3-3固定连接；第三肩关节法兰3-1与第二肩关节谐波减速器2-2固定连接；第三肩关节控制驱动器3-2、第二肩关节控制驱动器2-6和肘关节控制驱动器4-1相邻固定安装在第三肩关节法兰3-1的外侧面。

如图5所示为肘关节示意图，由图可知，肘关节4包括肘关节壳体法兰4-2、肘关节壳体4-3、肘关节电机4-4和肘关节谐波减速器4-5；其中，肘关节谐波减速器4-5为圆盘结构；肘关节电机4-4同轴固定安装在肘关节谐波减速器4-5的轴向端面上；肘关节壳体4-3套装在肘关节电机4-4的外壁，且位于肘关节电机4-4与肘关节谐波减速器4-5的连接处，实现肘关节壳体4-3绕肘关节电机4-4的轴向转动；肘关节壳体法兰4-2固定安装在肘关节壳体4-3的顶端，且肘关节壳体法兰4-2与第三肩关节谐波减速器3-5固定连接。

如图6所示为第一腕关节示意图，由图可知，第一腕关节5包括第一腕关节控制驱动器5-1、第一腕关节壳体法兰5-2、第一腕关节壳体5-3、第一腕关节电机5-4、第一腕关节谐波减速器5-5和第二腕关节控制驱动器6-1；其中，第一腕关节谐波减速器5-5为圆盘结构；第一腕关节电机5-4同轴固定安装在第一腕关节谐波减速器5-5的轴向端面；第一腕关节壳体5-3套装在第一腕关节电机5-4的外壁，且位于第一腕关节电机5-4与第一腕关节谐波减速器5-5的连接处，实现第一腕关节壳体5-3绕第一腕关节电机5-4轴向转动；第一腕关节壳体法兰5-2与第一腕关节壳体5-3固定连接，且第一腕关节壳体法兰5-2与肘关节谐波减速器4-5固定连接；第一腕关节控制驱动器5-1和第二腕关节控制驱动器6-1相邻固定安装在第一腕关节壳体法兰5-2的外侧壁。

如图7所示为第二腕关节示意图，由图可知，第二腕关节6包括第二腕关节壳体法兰6-2、第二腕关节壳体6-3、第二腕关节电机6-4和第二腕关节谐波减速器6-5；其中，第二腕关节谐波减速器6-5为圆盘结构；第二腕关节电机6-4同轴固定安装在第二腕关节谐波减速器6-5的轴向端面；第二腕关节壳体6-3套装在第二腕关节电机6-4的外壁，且位于第二腕关节电机6-4与第二腕关节谐波减速器6-5的连接处，实现第二腕关节壳体6-3绕第二腕关节电机6-4轴向转动；第二腕关节壳体法兰6-2固定安装在第二腕关节壳体6-3的顶端，且第二腕关节壳体法兰6-2与第一腕关节谐波减速器5-5同轴固定连接。

如图8所示为第三腕关节示意图，由图可知，第三腕关节7包括第三腕关节壳体法兰7-1、第三腕关节控制驱动器7-2、第三腕关节壳体7-3、第三腕关节电机7-4和第三腕关节谐波减速器7-5；其中，第三腕关节谐波减速器7-5为圆盘结构；第三腕关节电机7-4同轴固定安装在第三腕关节谐波减速器7-5的轴向端面；第三腕关节壳体7-3套装在第三腕关节电机7-4的轴向外壁，且位于第三腕关节电机7-4与第三腕关节谐波减速器7-5的连接处；第三腕关节壳体法兰7-1与第三腕关节壳体7-3固定连接，且第三腕关节壳体法兰7-1与第二腕关节谐波减速器6-5同轴固定连接；第三腕关节控制驱动器7-2固定安装在第三腕关节壳体7-3的内侧壁。

其中，第一肩关节谐波减速器1-2和第二肩关节谐波减速器2-2的平均负载转矩均为30-40Nm；第三肩关节谐波减速器3-5、肘关节谐波减速器4-5和第一腕关节谐波减速器5-5的平均负载转矩均为25-30Nm；第二腕关节谐波减速器6-5和第三腕关节谐波减速器7-5的平均负载转矩均为5-10Nm。且第一肩关节电机1-4、第二肩关节电机2-5、第一腕关节电机5-4和第二腕关节电机6-4的功率均为70W；第三肩关节电机3-4和肘关节电机4-4的功率均为100W；第三腕关节电机7-4的功率为30W；第一肩关节齿轮减速箱1-5和第二肩关节齿轮减速箱2-4的齿轮减速比为3：5。

本发明中机械臂的关节均采用正交布置，所有两两关节的旋转交点连线为一条直线，保证机械臂在伸直状态和人体手臂一样；且机械臂控制驱动器采用集中式，该集中式能够有效缩短机械臂的长度，提高机械臂的负载能力，同时不失美观。相对于分布式机械臂关节控制驱动器，能够有效减少空间使用；本发明中控制驱动器的安装具有较好的散热性，设计了散热板，并涂散热胶。对机械臂进行了良好散热，保障产品处于安全的温度范围内；机械臂关节采用轻量化设计，在保障2KG负载的前提下，质量控制在8KG内。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (10)

1.一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：包括第一肩关节(1)、第二肩关节(2)、第三肩关节(3)、肘关节(4)、第一腕关节(5)、第二腕关节(6)和第三腕关节(7)；其中，第一肩关节(1)、第二肩关节(2)、第三肩关节(3)、肘关节(4)、第一腕关节(5)、第二腕关节(6)和第三腕关节(7)沿竖直方向依次固定连接；且第一肩关节(1)沿第二肩关节(2)的轴向实现周向转动；第二肩关节(2)沿第三肩关节(3)的轴向实现周向转动；第三肩关节(3)沿肘关节(4)的轴向实现周向转动；肘关节(4)沿第一腕关节(5)的轴向实现周向转动；第一腕关节(5)沿第二腕关节(6)的轴向实现周向转动；第二腕关节(6)沿第三腕关节(7)的轴向实现周向转动。

2.根据权利要求1所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述的第一肩关节(1)包括第一肩关节壳体(1-1)、第一肩关节谐波减速器(1-2)、第一肩关节控制驱动器(1-3)、第一肩关节电机(1-4)和第一肩关节齿轮减速箱(1-5)；其中，第一肩关节壳体(1-1)为圆弧板状结构；第一肩关节谐波减速器(1-2)同轴固定安装在第一肩关节壳体(1-1)的轴向一个端面；第一肩关节齿轮减速箱(1-5)同轴固定安装在第一肩关节壳体(1-1)的轴向另一个端面；第一肩关节电机(1-4)同轴固定安装在第一肩关节齿轮减速箱(1-5)的轴向一端；第一肩关节控制驱动器(1-3)固定安装在第一肩关节齿轮减速箱(1-5)的侧壁。

3.根据权利要求2所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第二肩关节(2)包括第二肩关节壳体(2-1)、第二肩关节谐波减速器(2-2)、第二肩关节壳体法兰(2-3)、第二肩关节齿轮减速箱(2-4)和第二肩关节电机(2-5)；其中；第二肩关节谐波减速器(2-2)为圆形盘状结构；第二肩关节齿轮减速箱(2-4)同轴固定安装在第二肩关节谐波减速器(2-2)轴向端面上；第二肩关节电机(2-5)同轴固定安装在第二肩关节齿轮减速箱(2-4)的轴向一端；第二肩关节壳体(2-1)套装在第二肩关节齿轮减速箱(2-4)的外壁，且位于第二肩关节齿轮减速箱(2-4)与第二肩关节谐波减速器(2-2)连接处，实现第二肩关节壳体(2-1)绕第二肩关节齿轮减速箱(2-4)转动；第二肩关节壳体法兰(2-3)固定安装在第二肩关节壳体(2-1)的顶端，且第二肩关节壳体法兰(2-3)与第一肩关节谐波减速器(1-2)同轴固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第三肩关节(3)包括第三肩关节法兰(3-1)、第三肩关节控制驱动器(3-2)、第三肩关节壳体(3-3)、第三肩关节电机(3-4)、第三肩关节谐波减速器(3-5)、第二肩关节控制驱动器(2-6)和肘关节控制驱动器(4-1)；其中，第三肩关节谐波减速器(3-5)为圆盘形状；第三肩关节电机(3-4)同轴固定安装在第三肩关节谐波减速器(3-5)的轴向一端；第三肩关节壳体(3-3)套装在第三肩关节电机(3-4)的外壁，且位于第三肩关节电机(3-4)与第三肩关节谐波减速器(3-5)的连接处，实现第三肩关节壳体(3-3)绕第三肩关节电机(3-4)转动；第三肩关节法兰(3-1)与第三肩关节壳体(3-3)固定连接；第三肩关节法兰(3-1)与第二肩关节谐波减速器(2-2)固定连接；第三肩关节控制驱动器(3-2)、第二肩关节控制驱动器(2-6)和肘关节控制驱动器(4-1)相邻固定安装在第三肩关节法兰(3-1)的外侧面。

5.根据权利要求4所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述肘关节(4)包括肘关节壳体法兰(4-2)、肘关节壳体(4-3)、肘关节电机(4-4)和肘关节谐波减速器(4-5)；其中，肘关节谐波减速器(4-5)为圆盘结构；肘关节电机(4-4)同轴固定安装在肘关节谐波减速器(4-5)的轴向端面上；肘关节壳体(4-3)套装在肘关节电机(4-4)的外壁，且位于肘关节电机(4-4)与肘关节谐波减速器(4-5)的连接处，实现肘关节壳体(4-3)绕肘关节电机(4-4)的轴向转动；肘关节壳体法兰(4-2)固定安装在肘关节壳体(4-3)的顶端，且肘关节壳体法兰(4-2)与第三肩关节谐波减速器(3-5)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第一腕关节(5)包括第一腕关节控制驱动器(5-1)、第一腕关节壳体法兰(5-2)、第一腕关节壳体(5-3)、第一腕关节电机(5-4)、第一腕关节谐波减速器(5-5)和第二腕关节控制驱动器(6-1)；其中，第一腕关节谐波减速器(5-5)为圆盘结构；第一腕关节电机(5-4)同轴固定安装在第一腕关节谐波减速器(5-5)的轴向端面；第一腕关节壳体(5-3)套装在第一腕关节电机(5-4)的外壁，且位于第一腕关节电机(5-4)与第一腕关节谐波减速器(5-5)的连接处，实现第一腕关节壳体(5-3)绕第一腕关节电机(5-4)轴向转动；第一腕关节壳体法兰(5-2)与第一腕关节壳体(5-3)固定连接，且第一腕关节壳体法兰(5-2)与肘关节谐波减速器(4-5)固定连接；第一腕关节控制驱动器(5-1)和第二腕关节控制驱动器(6-1)相邻固定安装在第一腕关节壳体法兰(5-2)的外侧壁。

7.根据权利要求6所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第二腕关节(6)包括第二腕关节壳体法兰(6-2)、第二腕关节壳体(6-3)、第二腕关节电机(6-4)和第二腕关节谐波减速器(6-5)；其中，第二腕关节谐波减速器(6-5)为圆盘结构；第二腕关节电机(6-4)同轴固定安装在第二腕关节谐波减速器(6-5)的轴向端面；第二腕关节壳体(6-3)套装在第二腕关节电机(6-4)的外壁，且位于第二腕关节电机(6-4)与第二腕关节谐波减速器(6-5)的连接处，实现第二腕关节壳体(6-3)绕第二腕关节电机(6-4)轴向转动；第二腕关节壳体法兰(6-2)固定安装在第二腕关节壳体(6-3)的顶端，且第二腕关节壳体法兰(6-2)与第一腕关节谐波减速器(5-5)同轴固定连接。

8.根据权利要求7所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第三腕关节(7)包括第三腕关节壳体法兰(7-1)、第三腕关节控制驱动器(7-2)、第三腕关节壳体(7-3)、第三腕关节电机(7-4)和第三腕关节谐波减速器(7-5)；其中，第三腕关节谐波减速器(7-5)为圆盘结构；第三腕关节电机(7-4)同轴固定安装在第三腕关节谐波减速器(7-5)的轴向端面；第三腕关节壳体(7-3)套装在第三腕关节电机(7-4)的轴向外壁，且位于第三腕关节电机(7-4)与第三腕关节谐波减速器(7-5)的连接处；第三腕关节壳体法兰(7-1)与第三腕关节壳体(7-3)固定连接，且第三腕关节壳体法兰(7-1)与第二腕关节谐波减速器(6-5)同轴固定连接；第三腕关节控制驱动器(7-2)固定安装在第三腕关节壳体(7-3)的内侧壁。

9.根据权利要求8所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第一肩关节谐波减速器(1-2)和第二肩关节谐波减速器(2-2)的平均负载转矩均为30-40Nm；第三肩关节谐波减速器(3-5)、肘关节谐波减速器(4-5)和第一腕关节谐波减速器(5-5)的平均负载转矩均为25-30Nm；第二腕关节谐波减速器(6-5)和第三腕关节谐波减速器(7-5)的平均负载转矩均为5-10Nm。

10.根据权利要求9所述的一种七自由度紧凑型高功效比机械臂，其特征在于：所述第一肩关节电机(1-4)、第二肩关节电机(2-5)、第一腕关节电机(5-4)和第二腕关节电机(6-4)的功率均为70W；第三肩关节电机(3-4)和肘关节电机(4-4)的功率均为100W；第三腕关节电机(7-4)的功率为30W；第一肩关节齿轮减速箱(1-5)和第二肩关节齿轮减速箱(2-4)的齿轮减速比为3：5。