CN207327031U - 一种机器人手臂装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是指一种机器人手臂装置，包括上臂、下臂、肩部和手掌，上臂通过第一转轴与肩部转动地连接，下臂通过第二转轴与上臂转动地连接，手掌装置安装于下臂下端；本实用新型的下大臂可相对于上大臂旋转360度，下小臂相对于上小臂可旋转360度，且上臂可相对于肩部转动180度，下臂可相对于上臂转动350度，相比于传统的锥齿轮传动，本机器人手臂结构简单、设计合理，质量较轻，生产成本低，且本机器人手臂自由度高，可完成高难度的动作，且本实用新型的手掌可实现不同不同种类、不同形状物体的准确抓取，且采用拟人化的外形设计，使其具有了一定的表意功能，可以做出一些手势表示一些简单的手语。

Description

一种机器人手臂装置

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是指一种机器人手臂装置。

背景技术

随着科技的发展，现在的机器人在某些领域已经可完全取代人工操作了，但是目前机器人的手臂装置自由度设置的少，并且一般都是一个电机控制需要控制一个自由度，如果需要多个自由度的话，控制电机过多，不好控制，还有目前机器人手臂的肘部和肩部的关节普遍采用锥齿轮传动，结构复杂，重量较大，没有充足的走线空间。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术的问题提供一种方便灵活、自由度高的机器人手臂装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型提供的一种机器人手臂装置，包括上臂、下臂、肩部和手掌，所述上臂通过第一转轴与所述肩部转动地连接，所述下臂通过第二转轴与所述上臂转动地连接，所述手掌装置安装于所述下臂下端，所述上臂包括第一上大臂、第二上大臂和下大臂，所述第一上大臂和所述第二上大臂卡接组成上大臂，所述上大臂与所述下大臂通过第三转轴旋转连接，所述下臂包括第一上小臂、第二上小臂和下小臂，所述第一上小臂与所述第二上小臂卡接组成上小臂，所述上小臂和所 述下小臂通过第四转轴旋转连接，所述下小臂下部设置有用于连接手掌的连接凸块和连接槽，所述上臂内部和下臂内部分别安装有控制电机，所述手掌包括手掌座、手掌盖、手指和大拇指，所述手掌座和所述手掌盖卡接，所述手掌座底部设置有手指安装孔，所述手掌座侧部设置有大拇指安装孔，所述手指的一端安装于所述手指安装孔内，所述大拇指的一端安装于所述大拇指安装孔内。

作为优选，所述大拇指包括大拇指掌骨、大拇指第一中节骨、大拇指第二中节骨和大拇指远节骨，所述手指包括手指掌骨、手指第一中节骨、手指第二中节骨和手指远节骨。

作为优选，所述机器人手臂装置还包括微型控制电机，所述微型控制电机设置有五个，分别用于控制所述大拇指和所述手指，所述微型控制电机安装于所述下臂内部。

作为优选，所述下小臂设置窗口。

作为优选，所述控制电机包括第一控制电机、第二控制电机、第三控制电机和第四控制电机，所述第一控制电机用于控制所述上臂相对于所述肩部的转动，所述第二控制电机用于控制所述下大臂相对于所述上大臂的旋转，所述第三控制电机用于控制所述下臂相对于所述上臂的转动，所述第四控制电机用于控制所述下小臂相对于所述上小臂的旋转。

作为优选，所述第一转轴上安装有用于测量上臂旋转角度的第一肘部电位计，所述第二转轴上安装有测量下臂旋转角度的第二肘部电位计，所述第三转轴上安装有用于测量下大臂旋转角度的第三肘部电 位计，所述第四转轴上安装有用于测量所述下小臂旋转角度的第四肘部电位计。

作为优选，所述大拇指与所述手指分别安装角度传感器。

作为优选，所述大拇指与所述手指采用中空结构。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的一种机器人手臂装置，包括上臂、下臂、肩部和手掌，所述上臂通过第一转轴与所述肩部转动地连接，所述下臂通过第二转轴与所述上臂转动地连接，所述手掌装置安装于所述下臂下端，所述上臂包括第一上大臂、第二上大臂和下大臂，所述第一上大臂和所述第二上大臂卡接组成上大臂，所述上大臂与所述下大臂通过第三转轴旋转连接，所述下臂包括第一上小臂、第二上小臂和下小臂，所述第一上小臂与所述第二上小臂卡接组成上小臂，所述上小臂和所述下小臂通过第四转轴旋转连接，所述下小臂下部设置有用于连接手掌的连接凸块和连接槽，所述上臂内部和下臂内部分别安装有控制电机，所述手掌包括手掌座、手掌盖、手指和大拇指，所述手掌座和所述手掌盖卡接，所述手掌座底部设置有手指安装孔，所述手掌座侧部设置有大拇指安装孔，所述手指的一端安装于所述手指安装孔内，所述大拇指的一端安装于所述大拇指安装孔内；本实用新型的下大臂可相对于上大臂旋转360度，下小臂相对于上小臂可旋转360度，且上臂可相对于肩部转动180度，下臂可相对于上臂转动350度，相比于传统的锥齿轮传动，本机器人手臂结构简单、设计合理，质量较轻，生产成本低，且本机器人手臂自由度高，可完成高难度的动作，且本 实用新型的手掌可实现不同不同种类、不同形状物体的准确抓取，且采用拟人化的外形设计，使其具有了一定的表意功能，可以做出一些手势表示一些简单的手语。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。

图2为本实用新型的另一视角整体结构示意图。

图3为本实用新型的手臂结构示意图。

图4为本实用新型的手掌结构示意图。

附图标记分别为：

上臂--1，第一上大臂--11，第二上大臂--12，下大臂--13，上大臂--14，第三转轴--15，下臂--2，第一上小臂--21，第二上小臂--22，下小臂--23，连接凸块--231，连接槽--232，上小臂--24，第四转轴--25，窗口--26，肩部--3，手掌--4，手掌座--41，手掌盖--42，手指--43，手指掌骨--431，手指第一中节骨--432，手指第二中节骨--433，手指远节骨--434，第二铰接孔--435，大拇指--44，大拇指掌骨--441，大拇指第一中节骨--442，大拇指第二中节骨--443，大拇指远节骨--444，手指安装孔--45，大拇指安装孔--46，微型控制电机--47，第一转轴--5，第二转轴--6，控制电机--7，第一控制电机--71，第二控制电机--72，第三控制电机--73，第四控制电机--74，第一肘部电位计--81，第二肘部电位计--82，第三肘部电位计--83，第四肘部电位计--84，角度传感器--9。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本实 用新型作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本实用新型的限定。以下结合附图对本实用新型进行详细的描述。

如图1-4所示，本实用新型提供的一种机器人手臂装置，包括上臂1、下臂2、肩部3和手掌4，所述上臂1通过第一转轴5与所述肩部3转动地连接，所述下臂2通过第二转轴6与所述上臂1转动地连接，所述手掌4装置安装于所述下臂2下端，所述上臂1包括第一上大臂141、第二上大臂142和下大臂13，所述第一上大臂141和所述第二上大臂142卡接组成上大臂14，所述上大臂14与所述下大臂13通过第三转轴15旋转连接，所述下臂2包括第一上小臂241、第二上小臂242和下小臂23，所述第一上小臂241与所述第二上小臂242卡接组成上小臂24，所述上小臂24和所述下小臂23通过第四转轴25旋转连接，所述下小臂23下部设置有用于连接手掌4的连接凸块231和连接槽232，所述上臂1内部和下臂2内部分别安装有控制电机7，所述手掌4包括手掌座41、手掌盖42、手指43和大拇指44，所述手掌座41和所述手掌盖42卡接，所述手掌座41底部设置有手指安装孔45，所述手掌座41侧部设置有大拇指安装孔46，所述手指43的一端安装于所述手指安装孔45内，所述大拇指44的一端安装于所述大拇指安装孔46内；本实用新型的下大臂13可相对于上大臂14旋转360度，下小臂23相对于上小臂24可旋转360度，且上臂1可相对于肩部3转动180度，下臂2可相对于上臂1转动350度，相比于传统的锥齿轮传动，本机器人手臂结构简单、设计合理，质量较轻，生产成本低，且本机器人手臂自由度高，可完成高难度的动作，且本实用新型的手掌4可实现不同不同种类、不同形状物体的 准确抓取，且采用拟人化的外形设计，使其具有了一定的表意功能，可以做出一些手势表示一些简单的手语。

所述大拇指44包括大拇指掌骨441、大拇指第一中节骨442、大拇指第二中节骨443和大拇指远节骨444，所述手指43包括手指掌骨431、手指第一中节骨432、手指第二中节骨433和手指远节骨434，大拇指和手指均设置有四个四个自由度。

所述机器人手臂装置还包括微型控制电机47，所述微型控制电机47设置有五个，分别用于控制所述大拇指44和所述手指43，所述微型控制电机47安装于所述下臂2内部；大拇指44、四个手指43都用独立的微型电机控制，可使机器人仿真手掌4装置手指43实现不同的动作，可抓握凹凸不平的物体，且手指43或者大拇指444与物体之间的贴合度高，防止被抓握的物体掉落

所述下小臂23设置窗口26，使用时当内部线路发生问题时，方便观察和及时维修。

所述控制电机7包括第一控制电机71、第二控制电机72、第三控制电机73和第四控制电机74，所述第一控制电机71用于控制所述上臂1相对于所述肩部3的转动，所述第二控制电机72用于控制所述下大臂13相对于所述上大臂14的旋转，所述第三控制电机73用于控制所述下臂2相对于所述上臂1的转动，所述第四控制电机74用于控制所述下小臂23相对于所述上小臂24的旋转，控制电机7根据不同的命令来控制实现机器人手臂的不同部位执行不同的动作。

所述第一转轴5上安装有用于测量上臂1旋转角度的第一肘部电 位计81，所述第二转轴6上安装有测量下臂2旋转角度的第二肘部电位计82，所述第三转轴15上安装有用于测量下大臂13旋转角度的第三肘部电位计83，所述第四转轴25上安装有用于测量所述下小臂23旋转角度的第四肘部电位计84；当上臂1旋转时，第一肘部电位计81会测量上臂1旋转的角度并且将测量的数据传送于控制系统，控制系统根据反馈的数据来控制上臂1的转动；当下臂2旋转时，第二肘部电位计82会测量下臂2旋转的角度并且将测量的数据传送于控制系统，控制系统根据反馈的数据来控制下臂2的转动；当下大臂13旋转时，第三肘部电位计83会测量下大臂13旋转的角度并且将测量的数据传送于控制系统，控制系统根据反馈的数据来控制下大臂13的转动，当下大臂13旋转360度时，启动保护模式，可使下大臂13沿着相反的方向转动360度，当反方向旋转360度，再次启动保护模式，依次往复；当下小臂23旋转时，第四肘部电位计84会测量下小臂23旋转的角度并且将测量的数据传送于控制系统，控制系统根据反馈的数据来控制下小臂23的转动，当下小臂23旋转360度时，启动保护模式，可使下小臂23沿着相反的方向转动360度，当反方向旋转360度，再次启动保护模式，依次往复。

所述大拇指44与所述手指43分别安装角度传感器9，所述角度传感器9将检测到微型电机的转子的转角信息向所述控制系统输送，通过机器人仿真手掌4装置的手指43或者大拇指44的位置信息，实现对各手指43的动作实时控制。

所述大拇指44与所述手指43采用中空结构，可使本实用新型的 制造成本低，且质量轻。

以上所述，仅是本实用新型较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型以较佳实施例公开如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当利用上述揭示的技术内容作出些许变更或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型技术是指对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种机器人手臂装置，其特征在于：包括上臂(1)、下臂(2)、肩部(3)和手掌(4)，所述上臂(1)通过第一转轴(5)与所述肩部(3)转动地连接，所述下臂(2)通过第二转轴(6)与所述上臂(1)转动地连接，所述手掌(4)装置安装于所述下臂(2)下端，所述上臂(1)包括第一上大臂(141)、第二上大臂(142)和下大臂(13)，所述第一上大臂(141)和所述第二上大臂(142)卡接组成上大臂(14)，所述上大臂(14)与所述下大臂(13)通过第三转轴(15)旋转连接，所述下臂(2)包括第一上小臂(241)、第二上小臂(242)和下小臂(23)，所述第一上小臂(241)与所述第二上小臂(242)卡接组成上小臂(24)，所述上小臂(24)和所述下小臂(23)通过第四转轴(25)旋转连接，所述下小臂(23)下部设置有用于连接手掌(4)的连接凸块(231)和连接槽(232)，所述上臂(1)内部和下臂(2)内部分别安装有控制电机(7)，所述手掌(4)包括手掌座(41)、手掌盖(42)、手指(43)和大拇指(44)，所述手掌座(41)和所述手掌盖(42)卡接，所述手掌座(41)底部设置有手指安装孔(45)，所述手掌座(41)侧部设置有大拇指安装孔(46)，所述手指(43)的一端安装于所述手指安装孔(45)内，所述大拇指(44)的一端安装于所述大拇指安装孔(46)内。

2.根据权利要求1所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述大拇指(44)包括大拇指掌骨(441)、大拇指第一中节骨(442)、大拇指第二中节骨(443)和大拇指远节骨(444)，所述手指(43)包括手指掌骨(431)、手指第一中节骨(432)、手指第二中节骨(433) 和手指远节骨(434)。

3.根据权利要求2所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述机器人手臂装置还包括微型控制电机(47)，所述微型控制电机(47)设置有五个，分别用于控制所述大拇指(44)和所述手指(43)，所述微型控制电机(47)安装于所述下臂(2)内部。

4.根据权利要求3所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述下小臂(23)设置窗口(26)。

5.根据权利要求1所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述控制电机(7)包括第一控制电机(71)、第二控制电机(72)、第三控制电机(73)和第四控制电机(74)，所述第一控制电机(71)用于控制所述上臂(1)相对于所述肩部(3)的转动，所述第二控制电机(72)用于控制所述下大臂(13)相对于所述上大臂(14)的旋转，所述第三控制电机(73)用于控制所述下臂(2)相对于所述上臂(1)的转动，所述第四控制电机(74)用于控制所述下小臂(23)相对于所述上小臂(24)的旋转。

6.根据权利要求1所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述第一转轴(5)上安装有用于测量上臂(1)旋转角度的第一肘部电位计(81)，所述第二转轴(6)上安装有测量下臂(2)旋转角度的第二肘部电位计(82)，所述第三转轴(15)上安装有用于测量下大臂(13)旋转角度的第三肘部电位计(83)，所述第四转轴(25)上安装有用于测量所述下小臂(23)旋转角度的第四肘部电位计(84)。

7.根据权利要求1所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述大 拇指(44)与所述手指(43)分别安装角度传感器(9)。

8.根据权利要求1所述的一种机器人手臂装置，其特征在于：所述大拇指(44)与所述手指(43)采用中空结构。