CN109015619A - 一种机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相连，抓手可用于抓取和放置物体；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连，曲面齿轮机构因其做纯滚动运动，能使抓手在抓取和放置物体时更加灵活；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，连接臂通过旋转实现远近物体的抓取；所述的连接臂位于底座的上方，底座可使连接臂绕旋转中心做旋转运动。本发明可使球状一类的物品抓取、放置工作更加高效，有效地解决了其他机械臂抓取物品对物品形状的限制。

Description

一种机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂生产制造技术领域，具体涉及一种机械臂。

背景技术

随着时代的发展，高效、快速和安全成为当今时代生产生活过程的主题，将更为灵活和方便的机械装置引入生产生活过程成为迫切需求。因此灵活、高效的机器人被广泛地应用到生产生活之中,为人类社会生产生活的进步起到了重要的推动作用。轻型机械臂是在《中国制造2025》的背景下快速发展起来的,不同于传统机器人,轻型机械臂系统具有灵活度高、适应性广、功耗低等特性,被广泛应用于工业制造、生产生活、医疗服务等领域,已成为二十一世纪机器人发展的重点方向。

随着科技的日益发达，人类社会正在向自动化、智能化的方向快速发展。由于人的双手有太多的局限性，比如：人的双手没有太多的力量，也不能在高温、严寒、深海、外太空等特殊的环境下工作，而且人的双手无法长时间、不间断工作。

目前，市场上多是多自由度机械臂，其中在工业制造中六轴工业机器人最为常见，然而六自由度移动平台的研制，涉及机械、液压、电气、控制、计算机、传感器、空间运动模型、实时信号传输处理、图形显示、动态仿真、机器视觉等等一系列高科技领域，研究和开发成本高且周期长。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种机械臂，研究开发成本低且周期短，能够广泛应用于各个领域。

为了解决上述问题，本发明提供的方案为：

一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相固连，抓手可用于抓取和放置物体；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连，曲面齿轮机构因其做纯滚动运动，能使抓手在抓取和放置物体时更加灵活；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，连接臂通过旋转实现远近物体的抓取，且连接臂位于底座的上方；所述的底座包括转臂和基座，底座可使连接臂绕旋转中心做旋转运动。

所述的抓手包括六个机械手指、两片夹板、蜗轮Ⅰ、六个蜗杆Ⅰ、两个轴承Ⅰ和正反转电机，所述的机械手指包括第一骨块、第二骨块、第一连接杆、两个第二连接杆、第三连接杆、两个第四连接杆、两个第五连接杆、两个第六连接杆、两个第一连接板、两个第二连接板、支撑台、滑块和丝杆，第一骨块与第一连接杆通过销钉连接；第一连接杆上端孔与第三连接杆一端通过销钉连接，第一连接杆下端孔与第二连接杆的一端通过销钉连接；第二连接杆另一端与第四连接杆的一端通过销钉连接；第三连接杆中间孔与第四连接杆中间孔通过销钉连接，第三连接杆另一端与第五连接杆通过销钉连接；第四连接杆与第二连接板一端上方孔通过销钉连接，第四连接杆、第一连接板与第二连接板通过销钉连接；第二骨块与第四连接杆通过销钉连接；第五连接杆与第一连接板上方孔通过销钉连接；第二连接板与支撑台通过销钉连接；滑块与第二连接板通过第六连接杆连接，滑块位于支撑台上，并且丝杆穿过滑块；正反转电机通过螺栓螺母固定在上夹板电机安装台；上夹板电机安装台内装有轴承Ⅰ；正反转电机轴末端装有蜗轮Ⅰ，且蜗轮Ⅰ与电机主轴通过键连接，机械手指支撑台与下夹板机械手指安装台相固接，机械手指丝杆与蜗杆相固接，蜗杆Ⅰ与蜗轮Ⅰ啮合，下夹板与上夹板相固接；所述的抓手六个机械手指在下夹板上360°等分，机械手指第一骨节和第二骨节表面依次置有压力应变片和橡胶层，压力应变片用于检测抓手在抓取物体时的力度并及时反馈，保证抓手在牢牢抓住物体的同时不会损坏、损伤物体，橡胶层的充分摩擦力保证抓手在抓取物体时的稳定性，正反转电机驱动蜗轮蜗杆机构使得机械手指同时运动，在一定程度上能够防止物体在抓取过程中的滑落。

所述的曲面齿轮机构包括一对曲面齿轮、曲面齿轮支架、两个直线贯通式直线丝杆步进电机、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块、曲面齿轮连接轴Ⅰ、曲面齿轮连接轴Ⅱ、电机支架Ⅰ、四个连接杆、两个电机固定套、弹性波纹管、曲面齿轮连接轴支架、两个球铰链一级轴和两个球铰链二级轴，曲面齿轮连接轴Ⅰ与抓手通过焊接相固连；曲面齿轮连接轴Ⅱ通过减速器与转动关节连接；曲面齿轮支架置于弹性波纹管的外侧；弹性波纹管与曲面齿轮连接轴支架相固连；曲面齿轮支架通过球铰链一级轴和球铰链二级轴形成球铰链相连接；直线贯通式直线丝杆步进电机连接块底边通过螺钉、螺母与曲面齿轮支架进行连接；电机支架Ⅰ固定在曲面齿轮连接轴Ⅱ上，且电机支架Ⅰ与电机固定套通过连接杆连接；直线贯通式直线丝杆步进电机与直线贯通式直线丝杆步进电机连接块通过球铰链进行连接，相比其他齿轮机构，曲面齿轮机构能够实现两个自由度的运动，灵活性更高。

所述的转动关节包括减速器Ⅰ、连接轴Ⅰ、轴承Ⅱ、联轴器Ⅰ、电机Ⅰ、电机固定支架、转动关节外壳和螺钉Ⅰ，电机支架通过螺钉与转动关节外壳连接；电机Ⅰ与电机支架通过螺钉连接；电机Ⅰ主轴通过联轴器Ⅰ与连接轴Ⅰ连接；连接轴Ⅰ上装有轴承Ⅱ，且连接轴Ⅰ通过减速器Ⅰ与曲面齿轮连接轴Ⅱ连接；减速器Ⅰ通过螺钉Ⅰ固定在转动关节内部，转动关节可以根据物体与抓手的相对位置进行转动，实现较高精确度的抓取。

所述的连接臂包括转动关节Ⅰ和转动关节Ⅱ，所述的转动关节Ⅰ包括两个内齿圈、两个圆柱直齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、两个电机Ⅱ和两个电机支架Ⅱ，电机Ⅱ与转动关节Ⅰ内部通过螺钉连接；电机Ⅱ与电机支架Ⅱ通过螺钉连接；电机Ⅱ主轴上安装有锥齿轮Ⅰ；圆柱直齿轮Ⅰ无齿端固接有锥齿轮Ⅱ；锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合；圆柱直齿轮Ⅰ与内齿圈相啮合；内齿圈与臂体相固接；所述的转动关节Ⅱ包括双出轴步进电机、两个联轴器Ⅱ、两个连接轴Ⅱ、螺钉Ⅱ和两个减速器Ⅱ，减速器Ⅱ与转动关节Ⅱ内部通过螺钉进行连接；减速器Ⅱ与连接轴Ⅱ一端连接；双出轴电机一端轴通过联轴器Ⅱ与连接轴Ⅱ另一端连接，连接臂根据物体和抓手的位置，能够使机械臂在纵向具有较大的伸展性，是机械臂在纵向的具有更远的运动距离。

所述的底座包括转臂和基座，所述的转臂包括减速器Ⅲ、联轴器Ⅲ、连接轴Ⅲ、轴承Ⅲ和转臂外壳，减速器Ⅲ从动齿轮与连接臂转动关节Ⅱ通过轴相固接；连接轴Ⅲ与减速器Ⅲ主动轴通过联轴器Ⅲ连接；轴承Ⅲ安装在连接轴Ⅲ上，且轴承Ⅲ固定在基座上；所述的减速器Ⅲ包括两个偏心曲轴、输入轴、两个齿轮卡簧、两个滚针轴承Ⅰ、两个滚针轴承Ⅱ、两个圆柱直齿轮Ⅱ、RV齿轮Ⅰ、RV齿轮Ⅱ、两片垫片Ⅰ、两片垫片Ⅱ、两个圆锥滚子轴承Ⅰ、四个圆锥滚子轴承Ⅱ、针齿外壳、角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ、行星架Ⅰ、行星架Ⅱ、两个轴承卡簧和油封，偏心曲轴一端轴齿通过齿轮卡簧固定在圆柱直齿轮Ⅱ中心孔；滚针轴承Ⅰ、Ⅱ分别安装在偏心曲轴的偏心部分，且偏心曲轴的两个偏心部分相邻；两个圆柱直齿轮Ⅱ与输入轴轴齿相啮合；RV齿轮Ⅰ、Ⅱ分别安装在滚针轴承Ⅰ、Ⅱ上，且RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相邻；RV齿轮Ⅰ上方分别装入垫片Ⅰ和圆锥滚子轴承Ⅰ；针齿外壳与RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相啮合；角接触轴承Ⅰ安装在RV齿轮Ⅰ与圆柱直齿轮Ⅱ之间，且固定在针齿外壳内部，且角接触轴承Ⅰ上依次装有行星架Ⅰ和油封；RV齿轮Ⅱ下方依次装入垫片Ⅱ、圆锥滚子轴承Ⅱ、角接触轴承Ⅱ和行星架Ⅱ；圆锥滚子轴承Ⅱ表面装入轴承卡簧，且轴承卡簧固定在行星架Ⅱ孔内，转臂能够进行360°旋转，使得机械臂横向工作范围得到较大的拓展；所述的基座包括电机Ⅲ、电机支架Ⅲ、连接轴Ⅲ、两个轴承Ⅳ、轴承Ⅴ、轴承Ⅵ、蜗轮Ⅱ、蜗杆Ⅱ、销钉和基座外壳，连接轴Ⅲ上装有蜗轮Ⅱ；轴承Ⅳ装在蜗轮Ⅱ两侧；轴承Ⅴ与连接轴Ⅲ连接，轴承Ⅴ固定在基座底部；轴承Ⅵ通过销钉固定在基座侧壁上；蜗杆Ⅱ与轴承Ⅵ相配合，蜗杆Ⅱ一端与蜗轮Ⅱ啮合，蜗杆Ⅱ另一端与电机Ⅲ相连接；电机Ⅲ与电机支架Ⅲ通过螺钉连接；电机支架Ⅲ通过螺钉与基座侧壁连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明提供了一种新型的机械臂机械结构，相比于传统的机械臂，具有安全研发周期短、价格低廉和适应性强等优点；

2、本发明的曲面齿轮机构传动效率高，机械结构简单，大大提高了了灵活性；

3、本发明的机械臂抓手，利用正反转电机与蜗轮蜗杆结合，机械手指能够保持同时运动，避免受力不平衡而损坏物体；

4、本发明的机械臂转臂使用RV摆线减速机构，极大地提高了转臂的效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的抓手立体结构示意图；

图3为本发明的曲面齿轮机构立体结构示意图；

图4为本发明的转动关节立体结构示意图；

图5为本发明的连接臂立体结构示意图；

图6为本发明的底座立体结构示意图；

图7为本发明的抓手的内部立体结构示意图；

图8为本发明的机械手指立体示意图；

图9为本发明的曲面齿轮机构曲面齿轮啮合示意图；

图10为本发明的曲面齿轮机构连接轴套立体示意图；

图11为本发明的转动关节的内部的立体结构示意图；

图12为本发明的连接臂上端的内部的立体结构示意图；

图13为本发明的连接臂下端的内部的立体结构示意图；

图14为本发明的转臂的全剖视图；

图15为本发明的基座立体结构示意图；

图16为本发明的减速器Ⅲ的全剖视图；

图17为本发明的行星齿轮局部视图。

图中：1、抓手，2、曲面齿轮机构，3、转动关节，4、连接臂，5、底座，101、机械手指，102、夹板，103、蜗轮Ⅰ，104、蜗杆Ⅰ，105、轴承Ⅰ，106、正反转电机，1011、第一骨块，1012、第二骨块，1013、第一连接杆，1014、第二连接杆，1015、第三连接杆，1016、第四连接杆，1017、第五连接杆，1018、第六连接杆，1019、第一连接板，10110、第二连接板，10111、支撑台，10112、滑块，10113、丝杆，201、曲面齿轮，202、曲面齿轮支架，203、直线贯通式直线丝杆步进电机，204、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块，205、曲面齿轮连接轴Ⅰ，206、曲面齿轮连接轴Ⅱ，207、电机支架Ⅰ，208、连接杆，209、电机固定套，210、弹性波纹管，211、曲面齿轮连接轴支架，212、两个球铰链一级轴，213、两个球铰链二级轴，301、减速器Ⅰ，302、连接轴Ⅰ，303、轴承Ⅱ，304、联轴器Ⅰ，305、电机Ⅰ，306、电机固定支架，307、转动关节外壳，308、螺钉Ⅰ，401、转动关节Ⅰ，402、转动关节Ⅱ，4011、内齿圈，4012、圆柱直齿轮Ⅰ，4013、锥齿轮Ⅰ，4014、锥齿轮Ⅱ，4015、电机Ⅱ，4016、电机支架Ⅱ，4021、双出轴步进电机，4022、联轴器Ⅱ，4023、连接轴Ⅱ，4024、螺钉Ⅱ，4025、减速器Ⅱ，501、转臂，502、基座，5011、减速器Ⅲ，5012、联轴器Ⅲ，5013、连接轴Ⅲ，5014、轴承Ⅲ，5015、转臂外壳，50111、偏心曲轴，50112、输入轴，50113、齿轮卡簧，50114、滚针轴承Ⅰ，50115、两个滚针轴承Ⅱ，50116、圆柱直齿轮Ⅱ，50117、RV齿轮Ⅰ，50118、RV齿轮Ⅱ，50119、垫片Ⅰ，501110、垫片Ⅱ，501111、圆锥滚子轴承Ⅰ,501112、圆锥滚子轴承Ⅱ，501113、针齿外壳，501114、角接触轴承Ⅰ，501115、角接触轴承Ⅱ，501116、行星架Ⅰ，501117、行星架Ⅱ，501118、轴承卡簧，501119、油封，5021、电机Ⅲ，5022、电机支架Ⅲ，5023、连接轴Ⅲ，5024、轴承Ⅳ，5025、轴承Ⅴ，5026、轴承Ⅵ，5027、蜗轮Ⅱ，5028、蜗杆Ⅱ，5029、销钉，50210、基座外壳。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，一种机械臂，包括抓手1、曲面齿轮机构2、转动关节3、连接臂4和底座5，其特征在于：所述的抓手1位于曲面齿轮机构2的末端，且抓手1与曲面齿轮机构2的一个末端相固连，抓手1可用于抓取和放置物体；所述的曲面齿轮机构2位于转动关节3和抓手1之间，且转动关节3与曲面齿轮机构2的另一个末端相连，曲面齿轮机构2因其做纯滚动运动，能使抓手在抓取和放置物体时更加灵活；所述的连接臂4通过转动关节3与曲面齿轮机构2相连，连接臂4通过旋转实现远近物体的抓取；所述的连接臂4位于底座5的上方，底座5可使连接臂4绕旋转中心做旋转运动。

如图2、图7和图8所示，所述的抓手1包括六个机械手指101、两片夹板102、蜗轮Ⅰ103、六个蜗杆Ⅰ104、两个轴承Ⅰ105和正反转电机106，所述的机械手指101包括第一骨块1011、第二骨块1012、第一连接杆1013、两个第二连接杆1014、第三连接杆1015、两个第四连接杆1016、两个第五连接杆1017、两个第六连接杆1018、两个第一连接板1019、两个第二连接板10110、支撑台10111、滑块10112和丝杆10113，第一骨块1011与第一连接杆1013通过销钉与第一连接杆1013连接；第一连接杆1013上端孔与第三连接杆1015一端通过销钉连接，第一连接杆1013下端孔与第二连接杆1014的一端通过销钉连接；第二连接杆1014另一端与第四连接杆1016的一端通过销钉连接；第三连接杆1015中间孔与第四连接杆1016中间孔通过销钉连接，第三连接杆1015另一端与第五连接杆1017通过销钉连接；第四连接杆1016与第二连接板10110一端上方孔通过销钉连接，第四连接杆1016、第一连接板1019与第二连接板10110通过销钉连接；第二骨块1012与第四连接杆1016通过销钉连接；第五连接杆1017与第一连接板1019上方孔通过销钉连接；第二连接板10110与支撑台通过销钉连接；滑块10112与第二连接板10110通过第六连接杆1018连接，滑块10112位于支撑台10111上，并且丝杆10113穿过滑块10112；正反转电机106通过螺栓螺母固定在上夹板电机安装台；夹板中电机安装台内装有轴承Ⅰ105；正反转电机106轴末端装有蜗轮Ⅰ103，且蜗轮Ⅰ103与正反转电机106主轴通过键连接；支撑台10111与夹板102机械手指安装台相固接；丝杆10113与蜗杆Ⅰ104相固接；蜗杆Ⅰ104与蜗轮Ⅰ103啮合；所述的抓手六个机械手指101在夹板102机械手指安装台360°等分，机械手指101第一骨块1011和第二骨块1012表面依次置有压力应变片和橡胶层，压力应变片用于检测抓手在抓取物体时的力度并及时反馈，保证抓手在牢牢抓住物体的同时不会损坏、损伤物体，橡胶层的充分摩擦力保证抓手在抓取物体时的稳定性，正反转电机106驱动蜗轮蜗杆机构使得机械手指101同时运动，在一定程度上能够防止物体在抓取过程中的滑落。

如图1、图3、图9、图10和图13所示，所述的曲面齿轮机构2包括一对曲面齿轮201、曲面齿轮支架202、两个直线贯通式直线丝杆步进电机203、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块204、曲面齿轮连接轴Ⅰ205、曲面齿轮连接轴Ⅱ206、电机支架Ⅰ207、四个连接杆208、两个电机固定套209、弹性波纹管210、曲面齿轮连接轴支架211、两个球铰链一级轴212和两个球铰链二级轴213，曲面齿轮连接轴Ⅰ205与抓手1通过焊接相固连，曲面齿轮连接轴Ⅱ206通过减速器Ⅰ301与转动关节3连接；曲面齿轮支架202置于弹性波纹管210的外侧；弹性波纹管210与曲面齿轮连接轴支架211相固连；曲面齿轮支架202通过球铰链一级轴212和球铰链二级轴213形成球铰链相连接；直线贯通式直线丝杆步进电机连接块204底边通过螺钉、螺母与曲面齿轮支架202进行连接；电机支架Ⅰ207固定在曲面齿轮连接轴Ⅱ206上，且电机支架Ⅰ207与电机固定套209通过连接杆208连接，直线贯通式直线丝杆步进电机203与直线贯通式直线丝杆步进电机连接块204通过球铰链进行连接，相比其他齿轮机构，曲面齿轮机构能够实现两个自由度的运动，灵活性更高。

如图1、图3、图4和图11所示，所述的转动关节3包括减速器Ⅰ301、连接轴Ⅰ302、轴承Ⅱ303、联轴器Ⅰ304、电机Ⅰ305、电机固定支架306、转动关节外壳307和螺钉Ⅰ308，电机固定支架306通过螺钉与转动关节外壳307连接；电机Ⅰ305与电机固定支架306通过螺钉连接；电机Ⅰ305主轴通过联轴器Ⅰ304与连接轴Ⅰ302连接；连接轴Ⅰ302上装有轴承Ⅱ303；连接轴Ⅰ302通过减速器Ⅰ301与曲面齿轮连接轴Ⅱ206连接；减速器Ⅰ301通过螺钉Ⅰ308固定在转动关节3内部，转动关节3可以根据物体与抓手的相对位置进行转动，实现较高精确度的抓取。

如图1、图5、图12和图13所示，所述的连接臂4包括转动关节Ⅰ401和转动关节Ⅱ402，所述的转动关节Ⅰ401包括两个内齿圈4011、两个圆柱直齿轮Ⅰ4012、锥齿轮Ⅰ4013、锥齿轮Ⅱ4014、两个电机Ⅱ4015和两个电机支架Ⅱ4016，电机Ⅱ4015与转动关节Ⅰ401内部通过螺钉连接；电机Ⅱ4015与电机支架Ⅱ4016通过螺钉连接；电机Ⅱ4015主轴上安装有锥齿轮Ⅰ4013；圆柱直齿轮Ⅰ4012无齿端固接有锥齿轮Ⅱ4014；锥齿轮Ⅰ4013与锥齿轮Ⅱ4014相啮合；圆柱直齿轮Ⅰ4012与内齿圈4011相啮合；内齿圈4011与臂体相固接；所述的转动关节Ⅱ402包括双出轴步进电机4021、两个联轴器Ⅱ4022、两个连接轴Ⅱ4023、螺钉Ⅱ4024和两个减速器Ⅱ4025，减速器Ⅱ4025与转动关节Ⅱ402内部通过螺钉Ⅱ4024进行连接；减速器Ⅱ4025与连接轴Ⅱ4023一端连接；双出轴步进电机4021一端轴通过联轴器Ⅱ4022与连接轴Ⅱ4023另一端连接，连接臂4根据物体和抓手的位置，能够使机械臂在纵向具有较大的伸展性，是机械臂在纵向的具有更远的运动距离。

如图1、图5、图6、图14、图15、图16和图17所示，所述的底座5包括转臂501和基座502，所述的转臂501包括减速器Ⅲ5011、联轴器Ⅲ5012、连接轴Ⅲ5013、轴承Ⅲ5014和转臂外壳5015，减速器Ⅲ5011从动齿轮与连接臂4转动关节Ⅱ402通过轴相固接；连接轴Ⅲ5013与减速器Ⅲ5011主动轴通过联轴器Ⅲ5013连接，轴承Ⅲ5014安装在连接轴Ⅲ5013上，且轴承Ⅲ5014固定在基座502上；所述的减速器Ⅲ5011包括两个偏心曲轴50111、输入轴50112、两个齿轮卡簧50113、两个滚针轴承Ⅰ50114、两个滚针轴承Ⅱ50115、两个圆柱直齿轮Ⅱ50116、RV齿轮Ⅰ50117、RV齿轮Ⅱ50118、两片垫片Ⅰ50119、两片垫片Ⅱ501110、两个圆锥滚子轴承Ⅰ501111、四个圆锥滚子轴承Ⅱ501112、针齿外壳501113、角接触轴承Ⅰ501114、角接触轴承Ⅱ501115、行星架Ⅰ501116、行星架Ⅱ501117、两个轴承卡簧501118和油封501119，偏心曲轴50111一端轴齿通过齿轮卡簧50113固定在圆柱直齿轮Ⅱ50116中心孔；滚针轴承Ⅰ50114、滚针轴承Ⅱ50115分别安装在偏心曲轴50111的偏心部分，且偏心曲轴的两个偏心部分相邻；两个圆柱直齿轮Ⅱ50116与输入轴50112轴齿相啮合；RV齿轮Ⅰ50117、RV齿轮Ⅱ50118分别安装在滚针轴承Ⅰ50114、滚针轴承Ⅱ50115上，且RV齿轮Ⅰ50117、RV齿轮Ⅱ50118相邻；RV齿轮Ⅰ50117上方分别装入垫片Ⅰ50119和圆锥滚子轴承Ⅰ501111；针齿外壳501113与RV齿轮Ⅰ50117、RV齿轮Ⅱ50118相啮合；角接触轴承Ⅰ501115安装在RV齿轮Ⅰ50117与圆柱直齿轮Ⅱ50116之间，且固定在针齿外壳501113内部，且角接触轴承Ⅰ501115上依次装有行星架Ⅰ501116和油封501119；RV齿轮Ⅱ50118下方依次装入垫片Ⅱ50119、圆锥滚子轴承Ⅱ501112、角接触轴承Ⅱ501115和行星架Ⅱ501117；圆锥滚子轴承Ⅱ501112表面装入轴承卡簧501118，且轴承卡簧501118固定在行星架Ⅱ501117孔内，转臂501能够进行360°旋转，使得机械臂横向工作范围得到较大的拓展；所述的基座502包括电机Ⅲ5021、电机支架Ⅲ5022、连接轴Ⅲ5023、两个轴承Ⅳ5024、轴承Ⅴ5025、轴承Ⅵ5026、蜗轮Ⅱ5027、蜗杆Ⅱ5028、销钉5029和基座外壳50210，连接轴Ⅲ5023上装有蜗轮Ⅱ5027；轴承Ⅳ5026装在蜗轮Ⅱ5027两侧；轴承Ⅴ5025与连接轴Ⅲ5023连接，轴承Ⅴ5025固定在基座502底部；轴承Ⅵ5026通过销钉5029固定在基座50210侧壁上；蜗杆Ⅱ5028与轴承Ⅵ5024相配合，蜗杆Ⅱ5028一端与蜗轮Ⅱ5027啮合，蜗杆Ⅱ5028另一端与电机Ⅲ5021相连接；电机Ⅲ5021与电机支架Ⅲ5022通过螺钉连接；电机支架Ⅲ5022通过螺钉与基座502侧壁连接。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种机械臂，包括抓手、曲面齿轮机构、转动关节、连接臂和底座，其特征在于：所述的抓手位于曲面齿轮机构的末端，且抓手与曲面齿轮机构的一个末端相固连；所述的曲面齿轮机构位于转动关节和抓手之间，且转动关节与曲面齿轮机构的另一个末端相连；所述的连接臂通过转动关节与曲面齿轮机构相连，且连接臂位于底座的上方；所述的底座包括转臂和基座；其中：

所述的抓手包括六个机械手指、两片夹板、蜗轮Ⅰ、六个蜗杆Ⅰ、两个轴承Ⅰ和正反转电机，所述的机械手指包括第一骨块、第二骨块、第一连接杆、两个第二连接杆、第三连接杆、两个第四连接杆、两个第五连接杆、两个第六连接杆、两个第一连接板、两个第二连接板、支撑台、滑块和丝杆，第一骨块与第一连接杆通过销钉连接；第一连接杆上端孔与第三连接杆一端通过销钉连接，第一连接杆下端孔与第二连接杆的一端通过销钉连接；第二连接杆另一端与第四连接杆的一端通过销钉连接；第三连接杆中间孔与第四连接杆中间孔通过销钉连接，第三连接杆另一端与第五连接杆通过销钉连接；第四连接杆通过销钉与第二连接板一端上方孔连接，第四连接杆、第一连接板与第二连接板通过销钉连接；第二骨块与第四连接杆通过销钉连接；第五连接杆与第一连接板上方孔通过销钉连接；第二连接板与支撑台通过销钉连接；滑块与第二连接板通过第六连接杆连接，滑块位于支撑台上，并且丝杆穿过滑块；正反转电机通过螺栓螺母固定在上夹板电机安装台，上夹板电机安装台内装有轴承Ⅰ，正反转电机轴末端装有蜗轮Ⅰ，蜗轮Ⅰ与电机主轴通过键连接，机械手指支撑台与抓手下夹板相固接，机械手指丝杆与蜗杆相固接，蜗杆Ⅰ与蜗轮Ⅰ啮合，抓手下夹板与上夹板相固接；所述的抓手六个机械手指在下夹板上360°等分，机械手指第一骨节和第二骨节表面依次置有压力应变片和橡胶层；

所述的曲面齿轮机构包括一对曲面齿轮、曲面齿轮支架、两个直线贯通式直线丝杆步进电机、直线贯通式直线丝杆步进电机连接块、曲面齿轮连接轴Ⅰ、曲面齿轮连接轴Ⅱ、电机支架Ⅰ、四个连接杆、两个电机固定套、弹性波纹管、曲面齿轮连接轴支架、两个球铰链一级轴和两个球铰链二级轴，曲面齿轮连接轴Ⅰ与抓手通过焊接相固连，曲面齿轮连接轴Ⅱ通过减速器与转动关节连接；曲面齿轮支架置于弹性波纹管的外侧，弹性波纹管与曲面齿轮连接轴支架相固连，曲面齿轮支架通过球铰链一级轴和球铰链二级轴形成球铰链相连接；直线贯通式直线丝杆步进电机连接块底边通过螺钉、螺母与曲面齿轮支架进行连接，电机支架Ⅰ固定在曲面齿轮连接轴Ⅱ上，且电机支架Ⅰ与电机固定套通过连接杆连接；直线贯通式直线丝杆步进电机与直线贯通式直线丝杆步进电机连接块通过球铰链进行连接；

所述的转动关节包括减速器Ⅰ、连接轴Ⅰ、轴承Ⅱ、联轴器Ⅰ、电机Ⅰ、电机固定支架、转动关节外壳和螺钉Ⅰ，电机支架通过螺钉与转动关节外壳连接；电机Ⅰ与电机支架通过螺钉连接；电机Ⅰ主轴通过联轴器Ⅰ与连接轴Ⅰ连接，且连接轴Ⅰ上装有轴承Ⅱ；连接轴Ⅰ通过减速器Ⅰ与曲面齿轮连接轴Ⅱ连接；减速器Ⅰ通过螺钉Ⅰ固定在转动关节内部；

所述的连接臂包括转动关节Ⅰ和转动关节Ⅱ，所述的转动关节Ⅰ包括两个内齿圈、两个圆柱直齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅰ、锥齿轮Ⅱ、两个电机Ⅱ和两个电机支架Ⅱ，电机Ⅱ与转动关节Ⅰ内部通过螺钉连接；电机Ⅱ与电机支架Ⅱ通过螺钉连接；电机Ⅱ主轴上安装有锥齿轮Ⅰ；圆柱直齿轮Ⅰ无齿端固接有锥齿轮Ⅱ，锥齿轮Ⅰ与锥齿轮Ⅱ相啮合，且圆柱直齿轮Ⅰ与内齿圈相啮合，内齿圈与臂体相固接；所述的转动关节Ⅱ包括双出轴步进电机、两个联轴器Ⅱ、两个连接轴Ⅱ、螺钉Ⅱ和两个减速器Ⅱ，减速器Ⅱ与转动关节Ⅱ内部通过螺钉Ⅱ进行连接；减速器Ⅱ与连接轴Ⅱ一端连接；双出轴电机一端主轴通过联轴器Ⅱ与连接轴Ⅱ另一端连接；

所述的底座包括转臂和基座，所述的转臂包括减速器Ⅲ、联轴器Ⅲ、连接轴Ⅲ、轴承Ⅲ和转臂外壳，减速器Ⅲ从动齿轮与连接臂转动关节Ⅱ通过轴相固接；连接轴Ⅲ与减速器Ⅲ主动轴通过联轴器Ⅲ连接，轴承Ⅲ安装在连接轴Ⅲ上，且轴承Ⅲ固定在基座上；所述的减速器Ⅲ包括两个偏心曲轴、输入轴、两个齿轮卡簧、两个滚针轴承Ⅰ、两个滚针轴承Ⅱ、两个圆柱直齿轮Ⅱ、RV齿轮Ⅰ，RV齿轮Ⅱ、两片垫片Ⅰ、两片垫片Ⅱ、两个圆锥滚子轴承Ⅰ、四个圆锥滚子轴承Ⅱ、针齿外壳、角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ、行星架Ⅰ、行星架Ⅱ、两个轴承卡簧和油封，偏心曲轴一端轴齿通过齿轮卡簧固定在圆柱直齿轮Ⅱ中心孔；滚针轴承Ⅰ、Ⅱ分别安装在偏心曲轴的偏心部分，且偏心曲轴的两个偏心部分相邻；两个圆柱直齿轮Ⅱ与输入轴轴齿相啮合；RV齿轮Ⅰ、Ⅱ分别安装在滚针轴承Ⅰ、Ⅱ上，且RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相邻；RV齿轮Ⅰ上方分别装入垫片Ⅰ和圆锥滚子轴承Ⅰ；针齿外壳与RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相啮合；角接触轴承Ⅰ安装在RV齿轮Ⅰ与圆柱直齿轮Ⅱ之间，且固定在针齿外壳内部，且角接触轴承Ⅰ上依次装有行星架Ⅰ和油封；RV齿轮Ⅱ下方依次装入垫片Ⅱ、圆锥滚子轴承Ⅱ、角接触轴承Ⅱ和行星架Ⅱ；圆锥滚子轴承Ⅱ表面装入轴承卡簧，且轴承卡簧固定在行星架Ⅱ孔内，转臂能够进行360°旋转；所述的基座包括电机Ⅲ、电机支架Ⅲ、连接轴Ⅲ、两个轴承Ⅳ、轴承Ⅴ、轴承Ⅵ、蜗轮Ⅱ、蜗杆Ⅱ、销钉和基座外壳，连接轴Ⅲ上装有蜗轮Ⅱ；轴承Ⅳ装在蜗轮Ⅱ两侧；轴承Ⅴ与连接轴Ⅲ连接，轴承Ⅴ固定在基座底部；轴承Ⅵ通过销钉固定在基座侧壁上；蜗杆Ⅱ与轴承Ⅵ相配合，蜗杆Ⅱ一端与蜗轮Ⅱ啮合，蜗杆Ⅱ另一端与电机Ⅲ相啮合；电机Ⅲ与电机支架Ⅲ通过螺钉连接；电机支架Ⅲ通过螺钉与基座侧壁连接。

2.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于：所述的抓手包括六个机械手指，六个机械手指在下夹板上360°等分；所述的机械手指第一骨节和第二骨节表面均置有压力应变片和橡胶层。

3.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于：所述曲面齿轮支架设有一级轴孔位连接轴，弹性波纹管同端设有二级轴孔位连接轴。

4.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于：所述的减速器Ⅰ为谐波减速器，电机Ⅰ主轴与减速器Ⅰ通过键连接。

5.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于：减速器Ⅱ与连接轴Ⅱ通过键连接，且连接臂两侧结构相同。

6.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于：所述的转臂与基座通过螺栓连接。

7.根据权利要求1所述的一种机械臂，其特征在于：所述的减速器Ⅲ包括两个偏心曲轴、输入轴、两个齿轮卡簧、两个滚针轴承Ⅰ、两个滚针轴承Ⅱ、两个圆柱直齿轮Ⅱ、RV齿轮Ⅰ，RV齿轮Ⅱ、两片垫片Ⅰ、两片垫片Ⅱ、两个圆锥滚子轴承Ⅰ、两个圆锥滚子轴承Ⅱ、针齿外壳、角接触轴承Ⅰ、角接触轴承Ⅱ、行星架Ⅰ、行星架Ⅱ、两个轴承卡簧、油封，偏心曲轴轴齿通过齿轮卡簧固定在圆柱直齿轮Ⅱ中心孔；滚针轴承Ⅰ、Ⅱ分别安装在偏心曲轴的偏心部分，且偏心曲轴的两个偏心部分相邻；两个圆柱直齿轮Ⅱ与输入轴轴齿相啮合；RV齿轮Ⅰ、Ⅱ安装在滚针轴承Ⅰ、Ⅱ上，且RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相邻；RV齿轮Ⅰ上方分别装入垫片Ⅰ和圆锥滚子轴承Ⅰ；针齿外壳与RV齿轮Ⅰ、Ⅱ相啮合；角接触轴承Ⅰ安装在RV齿轮Ⅰ与圆柱直齿轮Ⅱ之间，且固定在针齿外壳内部，且角接触轴承上依次装有行星架Ⅰ和油封；RV齿轮Ⅱ下方依次装入垫片Ⅱ、圆锥滚子轴承Ⅱ、角接触轴承Ⅱ和行星架Ⅱ；圆锥滚子轴承Ⅱ表面装入轴承卡簧，且轴承卡簧固定在行星架Ⅱ孔内。

8.根据权利要求7所述的一种机械臂，其特征在于：所述的输入轴是一个阶梯轴，轴上方含有轴齿，轴的下方部分是空心轴，内部含有键槽。

9.根据权利要求7所述的一种机械臂，其特征在于：偏心曲轴两块偏心部分不同心。

10.根据权利要求7所述的一种机械臂，其特征在于：圆锥滚子轴承Ⅰ和圆锥滚子轴承Ⅱ均安装至偏心曲轴的非偏心部分的轴上。