CN113183135A - 一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置 - Google Patents

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CN113183135A CN202110507201.0A CN202110507201A CN113183135A CN 113183135 A CN113183135 A CN 113183135A CN 202110507201 A CN202110507201 A CN 202110507201A CN 113183135 A CN113183135 A CN 113183135A
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Abstract

本发明实施例公开了一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置。该基于串并混联的七自由度仿人机械臂包括：肩关节、大臂旋转关节、肘关节、小臂旋转关节和腕关节；所述肩关节的第一输出轴和第二输出轴分别与大臂旋转关节的两个第四连接板紧固；所述大臂旋转关节的第四输出轴与肘关节的第七连接板紧固；所述肘关节的第五输出轴和第六输出轴与小臂旋转关节的第十连接板紧固；所述小臂旋转关节的第七输出轴与腕关节的第十三连接板紧固。本发明实施例通过采用串并混联的结构，采用特殊执行结构，解决仿人效果差、负载能力差、走线复杂的问题。

Description

一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置
技术领域
本发明涉及仿人机械臂技术领域，涉及一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置。
背景技术
机械臂是模仿人类的手臂，创造出一种能够实现将手爪移动到所需位置并承受工作重量和自身重量的机械装置。机械臂可以替代人类完成很多工作，或者人机协同工作。尤其是在恶劣环境或者高重复性工作性质下，机械臂相对于人类有更大的优势。
仿人机械臂是仿人工程学和机械臂领域应用需求的结合产物，对机械臂的设计参数有一定的要求，包括机械臂整体长度、负载以及电路系统部分。机械臂的走线方式分为内部走线和外部走线。内部走线需要采用中空电机，电机成本高，不适合大量生产。外部走线影响机械臂的工作空间，具有切断电路系统的风险。目前已有机械臂的关节结构设计主要有串联和并联两种。对于串联关节机械臂，其电机负载大，占用机械臂空间，影响机械臂长度，进行实现更多的负面影响。对于并联关节机械臂，末端空间位姿受到多个电机的耦合影响，控制难度大，仿人类手臂效果不好。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决仿人效果差、负载能力差、走线复杂问题，提出一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂的装置。
本发明实施例提出了一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂的装置，包括：肩关节、大臂旋转关节、肘关节、小臂旋转关节以及手腕关节。
所述肩关节包括：第一电机、第一行星减速器、第一电机连接件、第一电机固定件、第一连接板、第二连接板、第三连接板、第一输入轴、第一输出轴、第二输出轴、两个第一轴承盖、第二电机、第一谐波减速器、第一同步带轮、第二同步带轮、两个第一深沟球轴承、两个第一弹性挡圈、两个第一轴端挡片、第一铜柱、第一同步带、四个第一L型角件；
所述第一电机、所述第一行星减速器、所述第一电机连接件、第一连接板顺次相连；第一行星减速器固定在第一电机固定件的一侧；第二连接板和第三连接板分别固定在第一连接板的两端；所述第二电机、所述第一谐波减速器、所述第一输入轴、所述第一同步带轮和所述第一轴端挡片轮顺次相连；第一谐波减速器固定在第二连接板的一侧；两个第一深沟球轴承分别固定安装在第二连接板和第三连接板内；第一输出轴依次通过第二连接板、第一深沟球轴承、第一弹性挡圈、第一轴承盖和第二同步带轮，并与第一轴端挡片相连；第二输出轴依次通过第三连接板、第一深沟球轴承、第一弹性挡圈和第一轴承盖；两个第一深沟球轴承分别安装在两个第一轴承盖内；两个第一轴承盖分别与第二连接板和第三连接板固定；第一铜柱的两端分别固定在第二连接板和第三连接板的一侧；第一同步带分别与第一同步带轮和第二同步带轮啮合；四个第一L型角件将第一连接板、第二连接板和第三连接板进行固定；
所述大臂旋转关节包括：第三电机、第二谐波减速器、第二铜柱、两个第四连接板、第五连接板、第六连接板、第二输入轴、第三输出轴、第四输出轴、第一PCB板、第二PCB板、第二深沟球轴承、第二轴承盖、第三轴承盖、第二弹性挡圈、第二轴端挡片、四个第二L型角件；
所述第三电机、所述第二谐波减速器、所述第二输入轴顺次相连；第二谐波减速器固定在第五连接板的一侧；两个第四连接板分别固定在第五连接板和第六连接板的两端；第二铜柱的两端分别固定在两个第四连接板的一侧；第二输入轴依次通过第二轴承盖、第一PCB板、第二PCB板、第三输出轴、第三轴承盖，并与第四输出轴、第二轴端挡片相连；第二深沟球轴承安装在第三轴承盖内；第三输出轴依次通过第二深沟球轴承、第二弹性挡圈和第三轴承盖，并与第四输出轴固定；第一PCB板与第二轴承盖固定；第二PCB板与第三输出轴固定；第三轴承盖的两侧分别与第六连接板和第二轴承盖固定；四个第二L型角件将第五连接板、第六连接板和两个第四连接板进行固定；
所述肘关节包括：第四电机、第三谐波减速器、第七连接板、第八连接板、第九连接板、第三输入轴、第三同步带轮、第四同步带轮、两个第三轴端挡片、第五输出轴、第六输出轴、两个第四轴承盖、两个第三深沟球轴承、两个第三弹性挡圈、第三铜柱、第二同步带、四个第三L型角件；
所述第四电机、所述第三谐波减速器、所述第三输入轴、所述第三同步带轮和所述第三轴端挡片轮顺次相连；第三谐波减速器固定在第八连接板的一侧；第八连接板和第九连接板分别固定在第七连接板的两端；第三铜柱的两端分别与第八连接板和第九连接板固定；两个第三深沟球轴承分别固定安装在第八连接板和第九连接板内；两个第三深沟球轴承分别安装在两个第四轴承盖内；两个第四轴承盖分别与第八连接板和第九连接板固定；第五输出轴依次通过第三深沟球轴承、第三弹性挡圈、第四轴承盖和第四同步带轮，并与第三轴端挡片相连；第六输出轴依次通过第三深沟球轴承、第三弹性挡圈和第四轴承盖；第二同步带分别与第三同步带轮和第四同步带轮啮合；四个第三L型角件将第七连接板、第八连接板和第九连接板固定；
所述小臂旋转关节包括：第五电机、第二行星减速器、第四输入轴、第一滑环、第七输出轴、第四轴端挡片、第五轴承盖、第四深沟球轴承、第四弹性挡圈、两个第四铜柱、两个第十连接板、第十一连接板、第十二连接板；
所述第五电机、所述第二行星减速器、所述第四输入轴依次相连；两个第四铜柱的两端分别固定在两个第十连接板的一侧；两个第十连接板分别固定在第十一连接板和第十二连接板的两端；第二行星减速器固定在第十一连接板上；第四深沟球轴承固定安装在第十二连接板内；第五轴承盖与第十二连接板固定；第四深沟球轴承安装在第五轴承盖内；第四输入轴通过第一滑环，与第七输出轴、第四轴端挡片相连；第一滑环与第十二连接板固定；
所述腕关节包括：第一舵机、第二舵机、第一舵机连接轴、第二舵机连接轴、第五同步带轮、第六同步带轮、第七同步带轮、第八同步带轮、四个第五轴端挡片、八个第五铜柱、第三同步带、第四同步带、第十三连接板、第十四连接板、第十五连接板、第十六连接板、第十七连接板、五个第六轴承盖、五个第五深沟球轴承、第一连接件、第二连接件、两个第三连接件、第四连接件、第五连接件、两个第六连接件、第七连接件、第八输出轴、第九输出轴、第十输出轴、第一输出件；
所述第一舵机、所述第一舵机连接轴、所述第五同步带轮、所述第五轴端挡片依次相连；第一舵机通过四个第五铜柱与第十四连接板固定；第二舵机、第二舵机连接轴、第六同步带轮、第五轴端挡片依次相连；第二舵机通过四个第五铜柱与第十五连接板固定；第十三连接板的两端分别与第十四连接板、第十七连接板相连；第十四连接板、第十七连接板的一侧与第十六连接板、第十五连接板分别固定；三个第五深沟球轴承分别固定安装在第十四连接板、第十五连接板和第十六连接板中；三个第六轴承盖与三个第五深沟球轴承组合，并分别与第十四连接板、第十五连接板和第十六连接板固定；第八输出轴依次通过第十六连接板、第五深沟球轴承和第六轴承盖；第九输出轴依次通过第十五连接板、第五深沟球轴承和第六轴承盖，并与第八同步带轮、第五轴端挡片相连；第十输出轴依次通过第十四连接板、第五深沟球轴承和第六轴承盖，并与第七同步带轮和第五轴端挡片相连；第五深沟球轴承安装在第一连接件和第六轴承盖内；两个第三连接件的两端分别与第一连接件和第二连接件相连；第八输出轴和第九输出轴分别与对应的第三连接件相连；第一输出件的两轴端分别通过第六连接件和第五深沟球轴承；两个第六轴承盖内分别安装第五深沟球轴承，并与第六连接件固定；第七连接件的两端与两个第六连接件固定；第七连接件的轴端依次通过第四连接件、第五深沟球轴承和第六轴承盖；第五连接件分别与第四连接件和第十输出轴相连固定；第一输出件的一个轴端依次通过第一连接件和第五深沟球轴承；第三同步带与第五同步带轮和第七同步带轮啮合、第四同步带与第六同步带轮和第八同步带轮啮合；
可选的，所述第一同步带轮和第二同步带轮的齿数比，所述第三同步带轮和第四同步带轮的齿数比，所述第五同步带轮与所述第七同步带轮的齿数比，所述第六同步带轮与所述第八同步带轮的齿数比均为预设值。
可选的，所述第一同步带轮与所述第二同步带轮的齿数比为1：1。
可选的，所述第三同步带轮与所述第四同步带轮的齿数比为1：1。
可选的，所述第五同步带轮与所述第七同步带轮的齿数比为1：1。
可选的，所述第六同步带轮与所述第八同步带轮的齿数比为1：1。
本发明提出的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置，对比已有技术，能够降低关节电机的成本，并采用不同的执行机构，降低电机负载的同时，解决走线问题，提高仿人的效果。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本发明的特征和优点，在附图中：
图1为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置外部的结构示意图；
图2为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的肩关节的结构示意图；
图3为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的大臂旋转关节的结构示意图；
图4为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的大臂旋转关节的剖视图；
图5为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的肘关节的结构示意图；
图6为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的小臂旋转关节的结构示意图；
图7为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的腕关节的结构示意图；
图8为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的腕关节的剖视图；
其中，1、肩关节；2、大臂旋转关节；3、肘关节；4、小臂旋转关节；5、腕关节；
1-1、第一电机；1-2、第一行星减速器；1-3、第一电机连接件；1-4、第一连接板；1-5、第二连接板；1-6、第三连接板；1-7、第一输入轴；1-8、第一输出轴；1-9、第二输出轴；1-10-1、第一轴承盖a；1-10-2、第一轴承盖b；1-11、第二电机；1-12、第一谐波减速器；1-13、第一同步带轮；1-14、第二同步带轮；1-15-1、第一深沟球轴承a；1-15-2、第一深沟球轴承b；1-16-1、第一弹性挡圈a；1-16-2、第一弹性挡圈b；1-17-1、第一轴端挡片a；1-17-2、第一轴端挡片b；1-18、第一铜柱；1-19、第一同步带；1-20、第一电机固定件；1-21-1、第一L型角件a；1-21-2、第一L型角件b；1-21-3、第一L型角件c；1-21-4、第一L型角件d；
2-1、第三电机；2-2、第二谐波减速器；2-3-1、第四连接板a；2-3-2、第四连接板b；2-4、第五连接板；2-5、第二输入轴；2-6、第二轴承盖；2-7、第三输出轴；2-8、第四输出轴；2-9、第二挡片；2-10、第六连接板；2-11、第三轴承盖；2-12、第一PCB板；2-13、第二PCB板；2-14、第二深沟球轴承；2-15、第二弹性挡圈；2-16、第二铜柱；2-17-1、第二L型角件a；2-17-2、第二L型角件b；2-17-3、第二L型角件c；2-17-4、第二L型角件d；
3-1、第四电机；3-2、第三谐波减速器；3-3、第八连接板；3-4、第九连接板；3-5、第七连接板；3-6、第三输入轴；3-7、第三同步带轮；3-8-1、第四轴承盖a；3-8-2、第四轴承盖b；3-9、第四同步带轮；3-10-1、第三轴端挡片a；3-10-2、第三轴端挡片b；3-11、第五输出轴；3-12、第六输出轴；3-13-1、第三深沟球轴承a；3-13-2、第三深沟球b；3-14-1、第三弹性挡圈a；3-14-2、第三弹性挡圈b；3-15、第三铜柱；3-16、第二同步带；3-17-1、第三L型角件a；3-17-2、第三L型角件b；3-17-3、第三L型角件c；3-17-4、第三L型角件d；
4-1、第五电机；4-2、第二行星减速器；4-3-1、第十连接板a；4-3-2、第十连接板b；4-4、第十一连接板；4-5、第十二连接板；4-6、第五轴承盖；4-7、第四深沟球轴承；4-8、第四弹性挡圈；4-9、第四输入轴；4-10、第七输出轴；4-11、第一滑环；4-12、第四轴端挡片；4-13-1、第四铜柱a；4-13-2、第四铜柱b；
5-1、第一舵机；5-2、第二舵机；5-3、第一舵机连接轴；5-4、第二舵机连接轴；5-5、第五同步带轮；5-6、第六同步带轮；5-7、第七同步带轮；5-8、第八同步带轮；5-9、第三同步带；5-10、第四同步带；5-11-1、第五轴端挡片a；5-11-2、第五轴端挡片b；5-11-3、第五轴端挡片c；5-11-4、第五轴端挡片d；5-12、第十三连接板；5-13、第十四连接板；5-14、第十五连接板；5-15、第十六连接板；5-16、第十七连接板；5-17-1、第五铜柱a；5-17-2、第五铜柱b；5-17-3、第五铜柱c；5-17-4、第五铜柱d；5-17-5、第五铜柱e；5-17-6、第五铜柱f；5-17-7、第五铜柱g；5-17-8、第五铜柱h；5-18、第六轴承盖；5-19-1、第五深沟球轴承a；5-19-2、第五深沟球轴承b；5-19-3、第五深沟球轴承c；5-19-4、第五深沟球轴承d；5-19-5、第五深沟球轴承e；5-20、第一连接件；5-21、第二连接件；5-22、第三连接件；5-23、第八输出轴；5-24、第九输出轴；5-25、第四连接件；5-26、第五连接件；5-27、第七连接件；5-28、第十输出轴；5-29-1、第六连接件a；5-29-2、第六连接件b；5-30、第一输出件；
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明的优选实施方式做详细说明，
图1示出了本发明提供的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂的装置，参见图1，包括以下部分：肩关节1、大臂旋转关节2、肘关节3、小臂旋转关节4、腕关节5，其中：
大臂旋转关节2分别与肩关节1和肘关节3相连；
小臂旋转关节4分别与肘关节3和腕关节5相连；
图2为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的肩关节的结构示意图，该肩关节1包括：第一电机1-1、第一行星减速器1-2、第一电机连接件1-3、第一电机固定件1-20、第一连接板1-4、第二连接板1-5、第三连接板1-6、第一输入轴1-7、第一输出轴1-8、第二输出轴1-9、两个第一轴承盖1-10、第二电机1-11、第一谐波减速器1-12、第一同步带轮1-13、第二同步带轮1-14、两个第一深沟球轴承1-15、两个第一弹性挡圈1-16、两个第一轴端挡片1-17、第一铜柱1-18、第一同步带1-19、四个第一L型角件1-21；
肩关节1中的各个组件连接关系如下：第一电机1-1、第一行星减速器1-2、第一电机连接件1-3、第一连接板1-4顺次相连；第一行星减速器1-2固定在第一电机固定件1-20的一侧；第二连接板1-5和第三连接板1-6分别固定在第一连接板1-4的两端；第二电机1-11、第一谐波减速器1-12、第一输入轴1-7、第一同步带轮1-13和第一轴端挡片1-17顺次相连；第一谐波减速器1-12固定在第二连接板1-5的一侧；两个第一深沟球轴承1-15分别固定安装在第二连接板1-5和第三连接板1-6内；第一输出轴1-8依次通过第二连接板1-5、第一深沟球轴承1-15、第一弹性挡圈1-16、第一轴承盖1-10和第二同步带轮1-14，并与第一轴端挡片1-17相连；第二输出轴1-9依次通过第三连接板1-6、第一深沟球轴承1-15、第一弹性挡圈1-16和第一轴承盖1-10；两个第一深沟球轴承1-15分别安装在两个第一轴承盖1-10内；两个第一轴承盖1-10分别与第二连接板1-5和第三连接板1-6通过螺栓固定；第一铜柱1-18的两端分别固定在第二连接板1-5和第三连接板1-6的一侧；第一同步带1-19分别与第一同步带轮1-13和第二同步带轮1-14啮合；四个第一L型角件1-21将第一连接板1-4、第二连接板1-5和第三连接板1-6固定。
图3、图4为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的大臂旋转关节的结构示意图以及剖视图，该大臂旋转关节2包括：第三电机2-1、第二谐波减速器2-2、第二铜柱2-16、两个第四连接板2-3、第五连接板2-4、第六连接板2-10、第二输入轴2-5、第三输出轴2-7、第四输出轴2-8、第一PCB板2-12、第二PCB板2-13、第二深沟球轴承2-14、第二轴承盖2-6、第三轴承盖2-11、第二弹性挡圈2-15、第二轴端挡片2-9；四个第二L型角件2-17；
大臂旋转关节2中的各个组件连接关系如下：第三电机2-1、第二谐波减速器2-2、第二输入轴2-5顺次相连；第二谐波减速器2-2通过螺栓固定在第五连接板2-4的一侧；两个第四连接板2-3分别固定在第五连接板2-4和第六连接板2-10的两端；第二铜柱2-16的两端分别固定在两个第四连接板2-3的一侧；第二输入轴2-5依次通过第二轴承盖2-6、第一PCB板2-12、第二PCB板2-13、第三输出轴2-7、第三轴承盖2-11，并与第四输出轴2-8、第二轴端挡片2-9相连；第二深沟球轴承2-14安装在第三轴承盖2-11内；第三输出轴2-7依次通过第二深沟球轴承2-14、第二弹性挡圈2-15和第三轴承盖2-11，并与第四输出轴2-8固定；第一PCB板2-12与第二轴承盖2-6通过螺栓固定；第二PCB板2-13与第三输出轴2-7通过螺栓固定；第三轴承盖2-11的两侧分别与第六连接板2-10和第二轴承盖2-6固定；四个第二L型角件2-17将第五连接板2-4、第六连接板2-10与两个第四连接板2-3固定；
图5为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的肘关节的结构示意图，该肘关节3包括：第四电机3-1、第三谐波减速器3-2、第七连接板3-5、第八连接板3-3、第九连接板3-4、第三输入轴3-6、第三同步带轮3-7、第四同步带轮3-9、两个第三轴端挡片3-10、第五输出轴3-11、第六输出轴3-12、两个第四轴承盖3-8、两个第三深沟球轴承3-13、两个第三弹性挡圈3-14、第三铜柱3-15、第二同步带3-16；四个第三L型角件3-17；
肘关节3中的各个组件连接关系如下：第四电机3-1、第三谐波减速器3-2、第三输入轴3-6、第三同步带轮3-7和第三轴端挡片3-10顺次相连；第三谐波减速器3-2固定在第八连接板3-3的一侧；第八连接板3-3和第九连接板3-4分别固定在第七连接板3-5的两端；第三铜柱3-15的两端分别与第八连接板3-3和第九连接板3-4固定；两个第三深沟球轴承3-13分别固定安装在第八连接板3-3和第九连接板3-4内；两个第三深沟球轴承3-13分别安装在两个第四轴承盖3-8内；两个第四轴承盖3-8分别通过螺栓与第八连接板3-3和第九连接板3-4固定；第五输出轴3-11依次通过第三深沟球轴承3-13、第三弹性挡圈3-14、第四轴承盖3-8和第四同步带轮3-9，并与第三轴端挡片3-10相连；第六输出轴3-12依次通过第三深沟球轴承3-13、第三弹性挡圈3-14和第四轴承盖3-8；第二同步带3-16分别与第三同步带轮3-7和第四同步带轮3-9啮合；四个第三L型角件3-17将第七连接板3-5、第八连接板3-3和第九连接板3-4固定；
图6为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的小臂旋转关节的结构示意图，该小臂旋转关节4包括：第五电机4-1、第二行星减速器4-2、第四输入轴4-9、第一滑环4-11、第七输出轴4-10、第四轴端挡片4-12、第五轴承盖4-6、第四深沟球轴承4-7、第四弹性挡圈4-8、两个第四铜柱4-13、两个第十连接板4-3、第十一连接板4-4、第十二连接板4-5；
小臂旋转关节4中的各个组件连接关系如下：第五电机4-1、第二行星减速器4-2、第四输入轴4-9依次相连；两个第四铜柱4-13的两端分别固定在两个第十连接板4-3的一侧；两个第十连接板4-3分别固定在第十一连接板4-4和第十二连接板4-5的两端；第二行星减速器4-2固定在第十一连接板4-4上；第四深沟球轴承4-7固定安装在第十二连接板4-5内；第五轴承盖4-6与第十二连接板4-5通过螺栓固定；第四深沟球轴承4-7安装在第五轴承盖4-6内；第四输入轴4-9通过第一滑环4-11，与第七输出轴4-10、第四轴端挡片4-12相连；第一滑环4-11与第十二连接板4-5固定；
图7、图8为本发明实施方式的一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂装置的腕关节的结构示意图以及剖视图，该腕关节5包括：第一舵机5-1、第二舵机5-2、第一舵机连接轴5-3、第二舵机连接轴5-4、第五同步带轮5-5、第六同步带轮5-6、第七同步带轮5-7、第八同步带轮5-8、四个第五轴端挡片5-11、八个第五铜柱5-17、第三同步带5-9、第四同步带5-10、第十三连接板5-12、第十四连接板5-13、第十五连接板5-14、第十六连接板5-15、第十七连接板5-16、五个第六轴承盖5-18、五个第五深沟球轴承5-19、第一连接件5-20、第二连接件5-21、两个第三连接件5-22、第四连接件5-25、第五连接件5-26、两个第六连接件5-29、第七连接件5-27、第八输出轴5-23、第九输出轴5-24、第十输出轴5-28、第一输出件5-30；
腕关节5中的各个组件连接关系如下：第一舵机5-1、第一舵机连接轴5-3、第五同步带轮5-5、第五轴端挡片5-11依次相连；第一舵机5-1通过四个第五铜柱5-17与第十四连接板5-13固定；第二舵机5-2、第二舵机连接轴5-4、第六同步带轮5-6、第五轴端挡片5-11依次相连；第二舵机5-2通过四个第五铜柱5-17与第十五连接板5-14固定；第十三连接板5-12的两端分别与第十四连接板5-13、第十七连接板5-16相连；第十四连接板5-13、第十七连接板5-16的一侧与第十六连接板5-15、第十五连接板5-14分别固定；三个第五深沟球轴承5-19分别固定安装在第十四连接板5-13、第十五连接板5-14和第十六连接板5-15中；三个第六轴承盖5-18与三个第五深沟球轴承5-19组合，并分别与第十四连接板5-13、第十五连接板5-14和第十六连接板5-15固定；第八输出轴5-23依次通过第十六连接板5-15、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18；第九输出轴5-24依次通过第十五连接板5-14、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18，并与第八同步带轮5-8、第五轴端挡片5-11相连；第十输出轴5-28依次通过第十四连接板5-13、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18，并与第七同步带轮5-7和第五轴端挡片5-11相连；第五深沟球轴承5-19安装在第一连接件5-20和第六轴承盖5-18内；两个第三连接件5-22的两端分别与第一连接件5-20和第二连接件5-21相连；第八输出轴5-23和第九输出轴5-24分别与对应的第三连接件5-22相连；第一输出件5-30的两轴端分别通过第六连接件5-29和第五深沟球轴承5-19；两个第六轴承盖5-18内分别安装第五深沟球轴承5-19，并与第六连接件5-29固定；第七连接件5-27的两端与两个第六连接件5-29固定；第七连接件5-27的轴端依次通过第四连接件5-25、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18；第五连接件5-26分别与第四连接件5-25和第十输出轴5-28相连固定；第一输出件5-30的一个轴端依次通过第一连接件5-20和第五深沟球轴承5-19；第三同步带5-9与第五同步带轮5-5和第七同步带轮5-7啮合、第四同步带5-10与第六同步带轮5-6和第八同步带轮5-8啮合；
本装置的具体工作过程如下：
1、肩关节运动：
第一电机1-1通过驱动旋转带动第一行星减速器1-2。第一行星减速器1-2的输出轴通过键传递到第一电机连接件1-3，继而带动第一连接板1-4、第二连接板1-5和第三连接板1-6的旋转运动。第二电机1-11通过驱动旋转带动第一谐波减速器1-12，传递给第一输入轴1-7和第一同步带轮1-13，第一轴端挡片1-17对第一同步带轮1-13进行轴向定位。第一同步带轮1-13与第二同步带1-14轮通过第一同步带1-19啮合传递旋转运动，继而带动第一输出轴1-8。由于第一输出轴1-8和第二输出轴1-9均通过螺栓与大臂旋转关节2固定，第二输出轴1-9跟随第一输出轴1-8转动。
2.大臂旋转关节运动：
第三电机2-1通过驱动旋转带动第二谐波减速器2-2，继而带动第二输入轴2-5。第二输入轴2-5依次穿过第二轴承盖2-6、第三轴承盖2-11和第三输出轴2-7，与第四输出轴2-8通过键连接。由于第四输出轴2-8与第三输出轴2-7固连，第二输入轴2-5带动第四输出轴2-8，继而带动第三输出轴2-7。第二PCB板2-13跟随第三输出轴2-7一起运动，由于第二轴承盖2-6与第三轴承盖2-11内含第二深沟球轴承2-14，并且第二轴承盖2-6与第三轴承盖2-11固定在第六连接板2-10上，第二PCB板2-13与第一PCB板2-12出现相对运动，从而实现旋转走线功能。
3.肘关节运动：
第四电机3-1通过驱动旋转带动第三谐波减速器3-2，继而带动第三输入轴3-6与第三同步带轮3-7，通过第二同步带3-16啮合传动，带动第四同步带轮3-9，从而带动第五输出轴3-11。由于第五输出轴3-11与第六输出轴3-12均与小臂旋转关节4固定，第五输出轴3-11带动第六输出轴3-12转动。
4.小臂旋转关节运动：
第五电机4-1通过驱动旋转带动第二行星减速器4-2，继而带动第四输入轴4-9与第七输出轴4-10。由于第一滑环4-11上方通过螺栓与第十二连接板4-5固定，下方通过螺栓顶丝与第四输入轴4-9固定，从而实现旋转走线功能。
5.腕关节运动：
第一舵机5-1通过驱动旋转带动第一舵机连接轴5-3与第五同步带轮5-5，通过第三同步带5-9啮合，使第七同步带轮5-7转动，从而带动第十输出轴5-28、第五连接件5-26和第四连接件5-25。由于第四连接件5-25与第六轴承盖5-18、第五深沟球轴承5-19配合，从而带动第七连接件5-27、两个第六连接件5-29以及第一输出件5-30。第一输出件5-30的一端轴通过第一连接件5-20，第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18，依靠第五深沟球轴5-19承实现与第一连接件5-20的相对运动。第二舵机5-2通过驱动旋转带动第二舵机连接轴5-4与第六同步带轮5-6，通过第四同步带5-10啮合，使第八同步带轮5-8转动，从而带动第九输出轴5-24。由于第一连接件5-20、第二连接件5-21和两个第三连接件5-22相互连接，并且第八输出轴5-23通过第十六连接板5-15、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18，第九输出轴5-24与第三连接件5-22固定，第九输出轴5-24旋转带动第八输出轴5-23旋转。由于第一输出件5-30的两侧存在各有一个轴端，每端依次通过第六连接件5-29、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18，第八输出轴5-23和第九输出轴5-24的转动会带动第一输出件5-30的两侧轴发生转动。第七连接件5-27的轴端通过第四连接件5-25、第五深沟球轴承5-19和第六轴承盖5-18的配合，可以实现两个舵机在两个自由度上的联合运动。
虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但是对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于串并混联的七自由度仿人机械臂，其特征在于：肩关节，大臂旋转关节，肘关节，小臂旋转关节和腕关节，大臂旋转关节用来连接肩关节和肘关节，小臂旋转关节用来连接肘关节和腕关节；
所述大臂旋转关节包括：第三电机、第二谐波减速器、第二铜柱、两个第四连接板、第五连接板、第六连接板、第二输入轴、第三输出轴、第四输出轴、第一PCB板、第二PCB板、第二深沟球轴承、第二轴承盖、第三轴承盖、第二弹性挡圈、第二轴端挡片、四个第二L型角件；
所述第三电机、所述第二谐波减速器、所述第二输入轴顺次相连；第二谐波减速器固定在第五连接板的一侧；两个第四连接板分别固定在第五连接板和第六连接板的两端；第二铜柱的两端分别固定在两个第四连接板的一侧；第二输入轴依次通过第二轴承盖、第一PCB板、第二PCB板、第三输出轴、第三轴承盖，并与第四输出轴、第二轴端挡片相连；第二深沟球轴承安装在第三轴承盖内；第三输出轴依次通过第二深沟球轴承、第二弹性挡圈和第三轴承盖，并与第四输出轴固定；第一PCB板与第二轴承盖固定；第二PCB板与第三输出轴固定；第三轴承盖的两侧分别与第六连接板和第二轴承盖固定；四个第二L型角件将第五连接板、第六连接板和两个第四连接板进行固定；
所述小臂旋转关节包括：第五电机、第二行星减速器、第四输入轴、第一滑环、第七输出轴、第四轴端挡片、第五轴承盖、第四深沟球轴承、第四弹性挡圈、两个第四铜柱、两个第十连接板、第十一连接板、第十二连接板；
所述第五电机、所述第二行星减速器、所述第四输入轴依次相连；两个第四铜柱的两端分别固定在两个第十连接板的一侧；两个第十连接板分别固定在第十一连接板和第十二连接板的两端；第二行星减速器固定在第十一连接板上；第四深沟球轴承固定安装在第十二连接板内；第五轴承盖与第十二连接板固定；第四深沟球轴承安装在第五轴承盖内；第四输入轴通过第一滑环，与第七输出轴、第四轴端挡片相连；第一滑环与第十二连接板固定；
所述腕关节包括：第一舵机、第二舵机、第一舵机连接轴、第二舵机连接轴、第五同步带轮、第六同步带轮、第七同步带轮、第八同步带轮、四个第五轴端挡片、八个第五铜柱、第三同步带、第四同步带、第十三连接板、第十四连接板、第十五连接板、第十六连接板、第十七连接板、五个第六轴承盖、五个第五深沟球轴承、第一连接件、第二连接件、两个第三连接件、第四连接件、第五连接件、两个第六连接件、第七连接件、第八输出轴、第九输出轴、第十输出轴、第一输出件；
所述第一舵机、所述第一舵机连接轴、所述第五同步带轮、所述第五轴端挡片依次相连；第一舵机通过四个第五铜柱与第十四连接板固定；第二舵机、第二舵机连接轴、第六同步带轮、第五轴端挡片依次相连；第二舵机通过四个第五铜柱与第十五连接板固定；第十三连接板的两端分别与第十四连接板、第十七连接板相连；第十四连接板、第十七连接板的一侧与第十六连接板、第十五连接板分别固定；三个第五深沟球轴承分别固定安装在第十四连接板、第十五连接板和第十六连接板中；三个第六轴承盖与三个第五深沟球轴承组合，并分别与第十四连接板、第十五连接板和第十六连接板固定；第八输出轴依次通过第十六连接板、第五深沟球轴承和第六轴承盖；第九输出轴依次通过第十五连接板、第五深沟球轴承和第六轴承盖，并与第八同步带轮、第五轴端挡片相连；第十输出轴依次通过第十四连接板、第五深沟球轴承和第六轴承盖，并与第七同步带轮和第五轴端挡片相连；第五深沟球轴承安装在第一连接件和第六轴承盖内；两个第三连接件的两端分别与第一连接件和第二连接件相连；第八输出轴和第九输出轴分别与对应的第三连接件相连；第一输出件的两轴端分别通过第六连接件和第五深沟球轴承；两个第六轴承盖内分别安装第五深沟球轴承，并与第六连接件固定；第七连接件的两端与两个第六连接件固定；第七连接件的轴端依次通过第四连接件、第五深沟球轴承和第六轴承盖；第五连接件分别与第四连接件和第十输出轴相连固定；第一输出件的一个轴端依次通过第一连接件和第五深沟球轴承；第三同步带与第五同步带轮和第七同步带轮啮合、第四同步带与第六同步带轮和第八同步带轮啮合；
所述大臂旋转关节的第四输出轴与肘关节的第七连接板紧固；所述小臂旋转关节的第七输出轴与腕关节的第十三连接板紧固。
2.根据权利要求1所述的仿人机械臂，其特征在于，所述第五同步带轮与所述第七同步带轮的齿数比，所述第六同步带轮与所述第八同步带轮的齿数比均为预设值。
3.根据权利要求1所述的仿人机械臂，其特征在于，所述第五同步带轮与所述第七同步带轮的齿数比为1：1。
4.根据权利要求1所述的仿人机械臂，其特征在于，所述第六同步带轮与所述第八同步带轮的齿数比为1：1。
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