CN107962588A - 一种机器人的手臂结构 - Google Patents

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刘雪楠
沈刚
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Beijing Kngli Youlan Robot Technology Co Ltd
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Beijing Kngli Youlan Robot Technology Co Ltd
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00—Arms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

一种机器人的手臂结构，包括：右手臂（1）、左手臂（2）以及驱动单元，右手臂（1）包括相互转动连接的右大臂（11）和右小臂（12），左手臂（2）包括相互转动连接的左大臂（21）和左小臂（22），右小臂（12）和左小臂（22）通过一支撑件（3）刚性连接；所述驱动单元由步进电机（6）、减速机（7）驱动进行动作，所述步进电机输出轴的一端连接减速机，所述步进电机输出轴的另一端连接角度检测器（8）。本发明的机器人的手臂结构具有高精度、高稳定性的优点，同时使结构简化、成本低。

Description

一种机器人的手臂结构
技术领域
本发明属机器人领域，具体涉及一种机器人的手臂结构。
背景技术
服务型机器人是一种半自主或全自主工作的机器人，它能完成有益于人类健康的服务工作，但不包括从事生产的设备。服务型机器人的应用范围很广，主要从事维护保养、修理、运输、清洗、保安、救援、监护、展示等工作。服务型机器人可以分为专业领域服务机器人和个人、家庭服务机器人。对于服务型机器人而言，其结构形状应以尽量接近人体为宜。因此在服务型机器人上也要设置类似于人体的关节结构，使得该类关节结构能够模仿人体关节进行转动。
在现有技术中，机器人的手臂结构精度不高、稳定性不够，同时结构复杂、成本较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机器人的手臂结构，具有高精度、高稳定性的优点，同时使结构简化、成本低。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人的手臂结构，包括：右手臂、左手臂以及驱动单元，右手臂包括相互转动连接的右大臂和右小臂，左手臂包括相互转动连接的左大臂和左小臂，右小臂和左小臂通过一支撑件刚性连接；驱动单元与右大臂连接，用于驱动右大臂的运动，右大臂带动右小臂运动，右小臂带动左小臂运动，左小臂带动左大臂运动；所述驱动单元由步进电机和减速机驱动，所述步进电机输出轴的一端连接减速机，所述步进电机输出轴的另一端连接角度检测器，所述角度检测器包括直接与步进电机输出轴相连的减速机构、以及用于检测所述减速机构转动角度的发生端角度传感器，所述减速机构的减速比等于所述减速机的减速比；还包括用于检测对应关节的旋转角度的执行端角度传感器；还包括控制模块，所述控制模块分别与发生端角度传感器、执行端角度传感器、步进电机连接；当执行端角度传感器检测到对应关节归零时，执行端角度传感器向控制模块发出信号，控制模块控制发生端角度传感器进行零位校正。
进一步地，所述减速机构包括减速齿轮组、磁场发生器，所述减速齿轮组的动力输入齿轮与步进电机的输出轴相连，磁场发生器固定在减速齿轮组的末级减速齿轮上；所述发生端角度传感器为正对磁场发生器的霍尔传感器。所述步进电机输出轴的一端连接主动轮，所述减速机的输入端连接从动轮，所述主动轮与从动轮之间通过皮带传动。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：本发明通过齿轮组进行同步动作，具有高精度、高稳定性的优点，同时使得整个发生端角度传感器的体积很小、且可直接固定在电机上，极大程度上解放了机器人的关节处的内部空间，使得机器人关节处传动机构的角度反馈不受空间限制，并且控制方法简单，结构简化，成本低。
附图说明
图1是本发明的机器人的手臂结构的示意图。
图2是本发明的机器人的示意图。
图3是本发明的步进电机和减速机的连接示意图。
图4是本发明的减速机的内部结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图所示，本发明的机器人的手臂结构包括：右手臂1、左手臂2以及驱动单元，右手臂1包括相互转动连接的右大臂11和右小臂12，左手臂2包括相互转动连接的左大臂21和左小臂22，右小臂12和左小臂22通过一支撑件3刚性连接；驱动单元与右大臂11连接，用于驱动右大臂11的运动，右大臂11带动右小臂12运动，右小臂12带动左小臂22运动，左小臂22带动左大臂21运动；右小臂12和左小臂22支撑有一板状物4，由于右小臂12和左小臂22的固定刚性连接，右小臂12和左小臂22运动同步，实现了板状物的水平举升和下放。本发明采用单臂控制方法，控制方法简单，结构简化，成本低。
所述驱动单元由步进电机6、减速机7驱动进行动作，所述步进电机6输出轴的一端连接减速机7，所述步进电机6输出轴的另一端连接角度检测器8，所述角度检测器8包括直接与步进电机6输出轴相连的减速机构、以及用于检测所述减速机构转动角度的发生端角度传感器，所述减速机构的减速比等于所述减速机7的减速比；还包括用于检测对应关节的旋转角度的执行端角度传感器；还包括控制模块，所述控制模块分别与发生端角度传感器、执行端角度传感器、步进电机6连接；当执行端角度传感器检测到对应关节归零时，执行端角度传感器向控制模块发出信号，控制模块控制发生端角度传感器进行零位校正。所述减速机构包括减速齿轮组、磁场发生器9，所述减速齿轮组的动力输入齿轮11与步进电机6的输出轴相连，磁场发生器9固定在减速齿轮组的末级减速齿轮12上；所述发生端角度传感器为正对磁场发生器9的霍尔传感器10。所述步进电机6输出轴的一端连接主动轮13，所述减速机7的输入端连接从动轮14，所述主动轮13与从动轮14之间通过皮带15传动。通过齿轮组进行同步动作，具有高精度、高稳定性的优点，同时使得整个发生端角度传感器的体积很小、且可直接固定在电机上，极大程度上解放了机器人的关节处的内部空间，使得机器人关节处传动机构的角度反馈不受空间限制，从而解决了现有技术中机器人的关节处体积臃肿的问题。
角度传感器可以采用旋转编码器，精度可以根据需要来设定。旋转编码器的输出为脉冲信号，供电范围是5－24V。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。利用本发明所述技术方案，或本领域的技术人员在本发明技术方案的启发下，设计出类似的技术方案，而达到上述技术效果的，均是落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种机器人的手臂结构，包括：右手臂（1）、左手臂（2）以及驱动单元。
2.根据权利要求1所述的机器人的手臂结构，其特征在于，右手臂（1）包括相互转动连接的右大臂（11）和右小臂（12），左手臂（2）包括相互转动连接的左大臂（21）和左小臂（22），右小臂（12）和左小臂（22）通过一支撑件（3）刚性连接；驱动单元与右大臂（11）连接，用于驱动右大臂（11）的运动，右大臂（11）带动右小臂（12）运动，右小臂（12）带动左小臂（22）运动，左小臂（22）带动左大臂（21）运动；
所述驱动单元由步进电机（6）和减速机（7）驱动，所述步进电机输出轴的一端连接减速机，所述步进电机输出轴的另一端连接角度检测器（8）；
所述角度检测器（8）包括直接与步进电机（6）输出轴相连的减速机构、以及用于检测所述减速机构转动角度的发生端角度传感器，所述减速机构的减速比等于所述减速机的减速比；还包括用于检测对应关节的旋转角度的执行端角度传感器；还包括控制模块，所述控制模块分别与发生端角度传感器、执行端角度传感器、步进电机连接；当执行端角度传感器检测到对应关节归零时，执行端角度传感器向控制模块发出信号，控制模块控制发生端角度传感器进行零位校正。
3.根据权利要求2所述的机器人的手臂结构，其特征在于，所述减速机构包括减速齿轮组、磁场发生器（9），所述减速齿轮组的动力输入齿轮（11）与步进电机的输出轴相连，磁场发生器固定在减速齿轮组的末级减速齿轮（12）上；所述发生端角度传感器为正对磁场发生器的霍尔传感器（10）；所述步进电机输出轴的一端连接主动轮（13），所述减速机的输入端连接从动轮（14），所述主动轮与从动轮之间通过皮带（15）传动。
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