CN206795836U - 一种五自由度的仿人机器人机械臂 - Google Patents
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Abstract
一种五自由度的仿人机器人机械臂，包括肩部关节组件，肘部关节组件和小臂关节，整个机械臂在两个舵机、三个直流电机及锥齿轮的配合下以及各个构件不同的连接方式和配合实现了肩部的三个自由度，肘部一个自由度，小臂一个自由度，其中肩部关节的三个自由度解决仿人机器人肩部运动的灵活性问题，肘部关节通过直流电机与一对直齿圆锥齿轮的配合，模拟了人类肘部关节的运动特性，在小臂旋转电机的安全机械性能下小臂关节采用电机与法兰盘直接连接的固定方式，能够有效地解决仿人服务机器人机械臂的自由度少的问题，具有结构简单、成本低、运行平稳、结构性能稳定、便于装配调试的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种仿人服务机器人手臂，特别涉及一种五自由度的仿人机器人机械臂。
背景技术
市场上存在的仿人服务的机器人机械臂，大多具有较少的自由度，且结构较为庞大，机械臂整体结构复杂，导致运行不稳定、加工成本高，不利于其广泛地应用于市场。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提出一种五自由度的仿人机器人机械臂，能够有效地解决仿人服务机器人机械臂的自由度少的问题，具有结构简单、成本低、运行平稳、结构性能稳定、便于装配调试的特点。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
一种五自由度的仿人机器人机械臂，包括肩部关节、肘部关节及小臂关节；
所述肩部关节包括回转舵机4，回转舵机4与胸腔固定件20固定连接，回转舵机4的输出轴与回转舵机法兰盘19连接配合，胸腔固定件20通过弹性挡圈、回转舵机法兰盘19上的轴肩配合固定一深沟球轴承，回转舵机法兰盘19与肩部回转舵机连接板17固定连接，肩部回转舵机连接板17的一侧与俯仰舵机16连接固定，在肩部回转舵机连接板17的另一侧与俯仰承重件21固定连接；俯仰舵机16的输出轴与俯仰法兰盘15连接配合，在俯仰承重件21内孔中通过弹性挡圈与俯仰法兰盘15配合固定一深沟球轴承，俯仰法兰盘15与大臂承重件14固定连接，大臂承重件14与上臂旋转电机壳25固定连接，上臂旋转电机24与上臂旋转电机壳25固定连接，上臂旋转电机24 输出轴与胀套联轴器27的一端固定连接；
所述肘部关节包括胀套联轴器27，胀套联轴器27的另一端与联轴器连接件23过盈配合连接，在上臂旋转电机壳25与下臂电机壳 31的过渡处，大臂中部轴承承接件30与上臂旋转电机壳25固定连接，在大臂中部轴承承接件30内部通过弹性挡圈与胀套联轴器27的配合固定一深沟球轴承，联轴器连接件23与大臂下电机壳31固定连接，大臂下直流电机壳31与大臂下直流电机1固定连接，大臂下直流电机1的输出轴与小臂肘部小锥齿轮5通过顶丝固定连接，大臂下电机壳31与小臂连接件2固定连接，小臂连接件2与肘部中间件3 固定连接，在肘部中间件3的内部通过肘部中心轴7的轴肩配合固定一角接触球轴承，肘部中心轴7的右侧与手臂肘部大锥齿轮6固定连接，手臂肘部大锥齿轮6与大锥齿轮连接件8固定连接，肘部中心轴 7左侧与肘部中心轴连接件9固定连接，在手臂肘部连接轴连接件9 中通过与肘部中心轴7与弹性挡圈的配合固定一深沟球轴承；
所述小臂关节包括小臂旋转电机壳连接件10，小臂旋转电机壳连接件10与小臂旋转电机壳11固定连接，小臂旋转电机壳11与小臂旋转电机12固定连接，小臂旋转电机12输出轴通过顶丝与小臂旋转电机输出轴连接件13固定连接，小臂旋转电机输出轴连接件13与手部连杆18固定连接。
本实用新型各个构件不同的连接方式和配合实现了肩部的三个自由度，肘部一个自由度，小臂一个自由度，通过两个舵机、三个直流电机提供动能，一对锥齿轮啮合配合传动，使此机械臂在较小的结构设计空间下达到较多的运动空间范围，完成仿人服务机器人所需求的运动能力，目的性强，具有功能完善、机构简单、运动平稳的特点。本实用新型通过结构上的仿生设计、结构间的合理连接和配合、动力机构间的有效搭配，实现了仿人机器人机械臂较大运动范围的运动，结构科学合理，机构性能稳定，便于生产调试。
附图说明
图1为本实用新型机构的整体结构图。
图2为本实用新型机构的肩部结构图。
图3为本实用新型机构的肘部与小臂结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
参见图1、图2，一种五自由度的仿人机器人机械臂，包括肩部关节、肘部关节及小臂关节。
所述肩部关节包括回转舵机4，回转舵机4与胸腔固定件20通过螺钉固定连接，对回转舵机4进行固定，回转舵机4的输出轴与回转舵机法兰盘19连接配合，胸腔固定件20通过弹性挡圈、回转舵机法兰盘19上的轴肩配合固定一深沟球轴承，回转舵机法兰盘19与肩部回转舵机连接板17通过螺栓固定连接，肩部回转舵机连接板17的一侧通过螺钉与俯仰舵机16连接固定，在肩部回转舵机连接板17的另一侧通过螺钉与俯仰承重件21固定连接，俯仰舵机16的输出轴与俯仰法兰盘15连接配合，在俯仰承重件21内孔中通过弹性挡圈与俯仰法兰盘15配合固定一深沟球轴承，俯仰法兰盘15通过螺栓与大臂承重件14固定连接，大臂承重件14通过螺栓与上臂旋转电机壳25 固定连接，上臂旋转电机24通过螺钉与上臂旋转电机壳25固定连接，上臂旋转电机24输出轴与Z11型胀套联轴器27的一端固定连接。
所述肘部关节包括Z11型胀套联轴器27，Z11型胀套联轴器27 的另一端与联轴器连接件23通过过盈配合连接，在上臂旋转电机壳 25与下臂电机壳31的过渡处，大臂中部轴承承接件30通过螺栓与上臂旋转电机壳25固定连接，在大臂中部轴承承接件30内部通过弹性挡圈与Z11型胀套联轴器27的配合固定一深沟球轴承，联轴器连接件23通过螺栓与大臂下电机壳31固定连接，大臂下直流电机壳 31通过螺钉与大臂下直流电机1固定连接，大臂下直流电机1的输出轴与小臂肘部小锥齿轮5通过顶丝固定连接，大臂下电机壳31通过螺钉与小臂连接件2固定连接，小臂连接件2通过螺钉与肘部中间件3固定连接，在肘部中间件3的内部通过肘部中心轴7的轴肩配合固定一角接触球轴承，肘部中心轴7的右侧通过螺帽与手臂肘部大锥齿轮6固定连接，手臂肘部大锥齿轮6与大锥齿轮连接件8通过螺钉固定连接，肘部中心轴7左侧与肘部中心轴连接件9固定连接，在手臂肘部连接轴连接件9中通过与肘部中心轴7与弹性挡圈的配合固定一深沟球轴承。
参见图3，所述小臂关节包括小臂旋转电机壳连接件10，小臂旋转电机壳连接件10通过螺钉与小臂旋转电机壳11固定连接，小臂旋转电机壳11通过螺钉与小臂旋转电机12固定连接，小臂旋转电机 12输出轴通过顶丝与小臂旋转电机输出轴连接件13固定连接，小臂旋转电机输出轴连接件13通过螺栓与手部连杆18固定连接。
根据人体工程学，我国成年人上臂长度95％在338mm左右，前臂长度95％在258mm左右，本实用新型上臂尺寸限定为350mm，前臂尺寸限定为261mm。其大小尺寸接近人体尺寸，使用方便。
本实用新型的工作原理是：
肩部关节的回转、俯仰运动能力由回转舵机4与俯仰舵机16的旋转性能直接提供。机械臂做回转运动、俯仰运动时，舵机输出轴所承受的较大的径向力均由胸腔支撑件、俯仰承重件与深沟球轴承的配合来卸载。
在上臂旋转电机壳25与联轴器连接件23的配合处，肘部关节及小臂关节的重量传递到联轴器连接件23上，联轴器连接件23又与 Z11型胀套联轴器27连接，将重力传递到Z11型胀套联轴器27上， Z11型胀套联轴器27与大臂中部连接件配合固定一深沟球轴承，通过深沟球轴承的传递最终将重力传递到上臂旋转电机壳25上。
肘部关节的屈伸通过大臂下直流电机1将旋转运动传递到小臂肘部小锥齿轮5，小臂肘部小锥齿轮5与手臂肘部大锥齿轮6啮合传递运动，带动与手臂肘部大锥齿轮6固定连接的大锥齿轮连接件8进行运动，进而带动整个肘部关节进行伸屈运动。
小臂旋转电机12将旋转运动通过小臂旋转电机输出轴连接件13 传递到手部杆件18上，进而带动整个小臂做旋转运动。
Claims (1)
1.一种五自由度的仿人机器人机械臂，包括肩部关节、肘部关节及小臂关节，其特征在于，
所述肩部关节包括回转舵机(4)，回转舵机(4)与胸腔固定件(20)固定连接，回转舵机(4)的输出轴与回转舵机法兰盘(19)连接配合，胸腔固定件(20)通过弹性挡圈、回转舵机法兰盘(19)上的轴肩配合固定一深沟球轴承，回转舵机法兰盘(19)与肩部回转舵机连接板(17)固定连接，肩部回转舵机连接板(17)的一侧与俯仰舵机(16)连接固定，在肩部回转舵机连接板(17)的另一侧与俯仰承重件(21)固定连接；俯仰舵机(16)的输出轴与俯仰法兰盘(15)连接配合，在俯仰承重件(21)内孔中通过弹性挡圈与俯仰法兰盘(15)配合固定一深沟球轴承，俯仰法兰盘(15)与大臂承重件(14)固定连接，大臂承重件(14)与上臂旋转电机壳(25)固定连接，上臂旋转电机(24)与上臂旋转电机壳(25)固定连接，上臂旋转电机(24)输出轴与胀套联轴器(27)的一端固定连接；
所述肘部关节包括胀套联轴器(27)，胀套联轴器(27)的另一端与联轴器连接件(23)过盈配合连接，在上臂旋转电机壳(25)与下臂电机壳(31)的过渡处，大臂中部轴承承接件(30)与上臂旋转电机壳(25)固定连接，在大臂中部轴承承接件(30)内部通过弹性挡圈与胀套联轴器(27)的配合固定一深沟球轴承，联轴器连接件(23)与大臂下电机壳(31)固定连接，大臂下直流电机壳(31)与大臂下直流电机(1)固定连接，大臂下直流电机(1)的输出轴与小臂肘部小锥齿轮(5)通过顶丝固定连接，大臂下电机壳(31)与小臂连接件(2)固定连接，小臂连接件(2)与肘部中间件(3)固定连接，在肘部中间件(3)的内部通过肘部中心轴(7)的轴肩配合固定一角接触球轴承，肘部中心轴(7)的右侧与手臂肘部大锥齿轮(6)固定连接，手臂肘部大锥齿轮(6)与大锥齿轮连接件(8)固定连接，肘部中心轴(7)左侧与肘部中心轴连接件(9)固定连接，在手臂肘部连接轴连接件(9)中通过与肘部中心轴(7)与弹性挡圈的配合固定一深沟球轴承；
所述小臂关节包括小臂旋转电机壳连接件(10)，小臂旋转电机壳连接件(10)与小臂旋转电机壳(11)固定连接，小臂旋转电机壳(11)与小臂旋转电机(12)固定连接，小臂旋转电机(12)输出轴通过顶丝与小臂旋转电机输出轴连接件(13)固定连接，小臂旋转电机输出轴连接件(13)与手部连杆(18)固定连接。
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|---|---|---|---|---|
| CN108309593A (zh) * | 2018-02-22 | 2018-07-24 | 哈尔滨工业大学 | 一种轮足同构变形式轮椅外骨骼机器人 |
| CN109436704A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-08 | 沈阳慧远自动化设备有限公司 | 一种超高速轻载空中运输系统 |
| CN109500802A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-03-22 | 昆明理工大学 | 一种多自由度的仿生机械臂 |
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