CN207710796U - 一种七自由度仿人机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域，公开了一种七自由度仿人机械臂，包括大臂组件、小臂组件；所述大臂组件的一端设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节；所述小臂组件的一端设置有用于和所述大臂组件连接的肘部俯仰关节和肘部横滚关节，所述小臂组件的另一端设置有用于连接机械手的腕部俯仰关节和腕部偏航关节。本实用新型提供的七自由度仿人机械臂，实现了机械臂对人体肩部球状关节、肘部关节、腕部关节的高度仿生，与现有技术中的机械臂相比，本实用新型中的仿人机械臂增多了运动自由度，且大幅度提高了仿人机械臂的控制精度与力矩输出，缩减了机械臂成本，提高了仿人机械臂的控制精度与灵活性。

Description

一种七自由度仿人机械臂

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别是涉及一种七自由度仿人机械臂。

背景技术

随着生产力的不断发展，传统的机器人在精细化作业中渐渐难以满足作业要求，例如在核燃料的清理、外科手术和康复护理等高强度或高精度工作中。同时，劳动力成本的不断升高，使得研究仿人机械臂以使其具备代替人手完成相应特种工作的需求愈加迫切。

专利号为CN206048245U，名称为“一种仿人机械手”的专利，公开了一种仿人机械手臂，包括有六个自由度的手臂，六个自由度分别为肩部的俯仰运动、偏航运动和横滚运动；肘部的俯仰运动、横滚运动；腕部的上下摆动一个自由度。

该仿生机械手的机械臂存在以下的不足：1、该机械臂在腕部仅有一个自由度，不能很好地模拟人手臂腕部关节的运动，仿生程度较低；2、机械臂的机械结构复杂，机械臂灵活性较差，使用过程中会增加机械臂的受力以及舵机的运动负荷，进而降低机械臂的使用寿命。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型的目的是提供一种七自由度仿人机械臂，以解决现有的机械臂仿生程度低、结构复杂、力矩输出不足、控制精度不高的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种七自由度仿人机械臂，包括：大臂组件、小臂组件；所述大臂组件的一端设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节；所述小臂组件的一端设置有用于和所述大臂组件连接的肘部俯仰关节和肘部横滚关节，所述小臂组件的另一端设置有用于连接机械手的腕部俯仰关节和腕部偏航关节。

其中，所述肩部俯仰关节包括沿肩宽方向依次连接的第一直流无刷电机、第一谐波减速器、第一固定件、第二固定件、第一电位器；所述第一直流无刷电机带动所述第一谐波减速器围绕第一轴心转动，所述第一轴心沿肩宽方向；所述第一谐波减速器的输出端与所述第二固定件、所述第一电位器沿肩宽方向依次连接；所述第一固定件的一端固定在机体上，另一端与所述第一电位器连接。

其中，所述肩部偏航关节包括沿肩厚方向从后向前依次连接的第二直流无刷电机、第二谐波减速器、第二固定件、大臂连接板；所述第二直流无刷电机带动所述第二谐波减速器围绕第二轴心转动，且所述第二轴心沿肩厚方向延伸，所述第二固定件上设置有用于安装第二电位器的第三固定件；所述大臂连接板与所述大臂组件中的臂部固定连接。

其中，所述肩部横滚关节包括沿大臂方向从上向下连接的大臂连接板、第三谐波减速器、第五固定件、第三直流无刷电机，所述第三谐波减速器与所述第三直流无刷电机依次设置于所述第五固定件的上下两侧，所述第五固定件下方固定连接有大臂内侧板与大臂外侧板，所述第三直流无刷电机带动所述第三谐波减速器围绕第三轴心转动，且所述第三轴心沿大臂方向延伸，所述第五固定件上设置有用于安装第三电位器的第四固定件。

其中，所述肘部俯仰关节固定连接在所述大臂内侧板和所述大臂外侧板上，所述肘部俯仰关节包括第四直流无刷电机、第四谐波减速器，所述第四直流无刷电机固定设置于所述大臂内侧板与所述大臂外侧板之间，所述第四谐波减速器固定连接在所述第四直流无刷电机下方且固定于所述大臂外侧板上；所述第四直流无刷电机通过同步带带动所述第四谐波减速器围绕第四轴心转动，所述第四轴心沿肩宽方向延伸，所述大臂外侧板上设置有第四电位器和用于安装所述第四电位器的第六固定件。

其中，所述肘部横滚关节安装在小臂连接板的下端，所述肘部横滚关节包括第五谐波减速器、第八固定件、第五直流无刷电机；所述小臂连接板的一端与所述第四谐波减速器的输出端连接，所述第五谐波减速器与第五电位器依次安装于所述第八固定件的上侧和下侧，所述第八固定件下方固定连接有小臂内侧板与小臂外侧板，所述第五直流无刷电机带动所述第五谐波减速器围绕第五轴心转动，所述第五轴心沿小臂方向延伸，所述第八固定件设置有用于安装所述第五电位器的第七固定件。

其中，所述腕部偏航关节设置在所述第八固定件下方，所述腕部偏航关节包括第一直流有刷电机、第一行星齿轮箱、第一锥形齿轮、第三锥形齿轮、第六电位器；所述第一直流有刷电机带动所述第一行星齿轮箱围绕第六轴心转动，所述第六轴心沿小臂长度方向延伸；所述第一锥形齿轮设置于所述第一行星齿轮箱的下方且与所述第三锥形齿轮啮合；所述第三锥形齿轮绕第七轴心旋转，所述第七轴心沿肩宽方向延伸；所述第七轴心上设有第十一固定件，所述第十一固定件上设有所述第六电位器；所述第三锥形齿轮与第九固定件相连。

其中，所述腕部俯仰关节设置在所述第八固定件下方，所述腕部俯仰关节包括第二直流有刷电机、第二行星齿轮箱、第二锥形齿轮、双头锥形齿轮、第四锥形齿轮；所述第二直流有刷电机带动所述第二行星齿轮箱沿第八轴心转动，所述第八轴心沿小臂长度方向延伸；所述第二锥形齿轮设置于所述第八轴心上且与所述第二行星齿轮箱输出端相连，所述第二锥形齿轮与所述双头锥形齿轮的一个齿轮头啮合，所述双头锥形齿轮的另一个齿轮头与所述第四锥形齿轮相啮合，所述第四锥形齿轮设置于第九轴心上，所述第九轴心沿肩厚方向延伸；所述第九轴心上设有第十固定件，所述第十固定件上设置有第七电位器。

(三)有益效果

本实用新型提供的七自由度仿人机械臂包括大臂组件与小臂组件，大臂组件上设置有用于连接肩部的肩部俯仰关节、肩部偏航关节、肩部横滚关节，小臂组件上设置有用于连接大臂的肘部俯仰关节和肘部横滚关节，小臂腕部设置有用于和机械手连接的腕部偏航关节和腕部俯仰关节。通过肩部俯仰关节、肩部偏航关节、肩部横滚关节的配合实现了机械臂对人体肩部球状关节的仿生；通过肘部俯仰关节和肘部横滚关节的配合实现了肘部关节的仿生；通过腕部偏航关节和腕部俯仰关节的配合实现了机械臂对人手腕部的高度仿生。与现有技术中的机械臂相比，本实用新型中的仿人机械臂增多了运动自由度，且大幅度提高了仿人机械臂的控制精度与力矩输出，机械臂采用非定制直流电机以及减速器机构有效地缩减了机械臂成本，通过应用该仿人机械臂，可以代替人完成一些特定任务，提高了仿人机械臂的控制精度与灵活性。

附图说明

图1为本实用新型提供的七自由度仿人机械臂的整体结构示意图；

图2为本实用新型提供的七自由度仿人机械臂的侧视图之一；

图3为本实用新型提供的七自由度仿人机械臂的侧视图之二；

图4是肩部俯仰关节和肩部偏航关节的结构示意图；

图5是肩部横滚关节和肘部俯仰关节的结构示意图；

图6是肘部横滚关节、腕部俯仰关节和腕部偏航关节的结构示意图；

图7是腕部俯仰关节与腕部偏航关节的传动机构结构示意图；

图中，1、大臂组件；2、小臂组件；3、腕部；4、第一直流无刷电机；5、第一谐波减速器；6、第一固定件；7、第一电位器；8、第二固定件；9、第二直流无刷电机；10、第二谐波减速器；11、第三固定件；12、第二电位器；13、大臂连接板；14、第三电位器；15、第四固定件；16、第三谐波减速器；17、第五固定件；18、大臂内侧板；19、大臂外侧板；20、第四直流无刷电机；21、同步带；22、第四谐波减速器；23、第四电位器；24、第六固定件；25、小臂连接板；26、第五电位器；27、第七固定件；28、第五谐波减速器；29、第八固定件；30、小臂内侧板；31、小臂外侧板；32、第一直流有刷电机；33、第一行星齿轮箱；34、第一锥形齿轮；35、第九固定件；36、第二直流有刷电机；37、第二行星齿轮箱；38、第二锥形齿轮；39、腕部偏航关节转轴；40、第十一固定件；41、双头锥形齿轮；42、腕部俯仰关节转轴；43、第十固定件；44、第三直流无刷电机；45、第七电位器；46、第六电位器；47、第三锥形齿轮；48、第四锥形齿轮；49、第五直流无刷电机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“竖直”、“水平”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系，为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位构造和操作，因此不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

图1为本实用新型提供的七自由度仿人机械臂的整体结构示意图；图2为本实用新型提供的七自由度仿人机械臂的侧视图之一；图3为本实用新型提供的七自由度仿人机械臂的侧视图之二；图4是肩部俯仰关节和肩部偏航关节的结构示意图；图5是肩部横滚关节和肘部俯仰关节的结构示意图；图6是肘部横滚关节、腕部俯仰关节和腕部偏航关节的结构示意图；图7是腕部俯仰关节与腕部偏航关节的传动机构结构示意图。

如图1-7中所示，本实用新型实施例提供的七自由度仿人机械臂，包括大臂组件1和小臂组件2。大臂组件1的一端设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节。肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节依次串接，配合实现对人体肩部球形关节结构的仿生。小臂组件2的一端设置有用于和大臂组件连接的肘部俯仰关节和肘部横滚关节。肘部俯仰关节、肘部横滚关节依次串接，实现手肘关节的仿生设计。小臂组件的另一端为机械臂的腕部3，腕部设置有用于连接机械手的腕部俯仰关节和腕部偏航关节。腕部俯仰关节和腕部偏航关节并接，配合实现对人体腕部的仿生设计。

在本实用新型实施例中，串接的连接方式指在后的部件会随在前的部件一起运动，如本实施例中，肩部偏航关节会随肩部俯仰关节的运动而运动，而肩部偏航关节的运动又会影响肩部横滚关节的运动；并接的连接方式是指各部件间能独立运动，本实施例中，腕部俯仰关节的运动不影响腕部偏航关节的运动，但二者只能单独运动，即腕部俯仰关节工作时腕部偏航关节不工作。

具体地，如图1-图4所示，肩部俯仰关节包括沿肩宽方向从内向外依次连接的第一直流无刷电机4、第一谐波减速器5、第一固定件6、第二固定件8、第一电位器7。第一直流无刷电机4的输出端与第一谐波减速器5相连，并分别固定于机器人的机体上，第一直流无刷电机4带动第一谐波减速器5围绕第一轴心转动，第一轴心沿肩宽方向。第一谐波减速器5的输出端与第二固定件8、第一电位器7沿肩宽方向依次连接；第一固定件6的一端固定在机体上，另一端与第一电位器7连接。肩宽方向指从人身体左臂指向右臂的方向。第一直流无刷电机4通过带动第一谐波减速器5旋转进而带动第二固定件8绕第一轴心转动，从而实现大臂的俯仰运动。

如图1-图4所示，肩部偏航关节包括沿肩厚方向从后向前依次连接的第二直流无刷电机9、第二谐波减速器10、第二固定件8、大臂连接板13。大臂连接板13的上端与第二谐波减速器10的输出端相连，沿肩厚方向上，大臂连接板13的一侧依次连接有第二直流无刷电机9、第二谐波减速器10和第二固定件8，另一侧连接有第二电位器12，第二电位器12固定于第三固定件11上，第三固定件11固定在第二固定件8上。第二直流无刷电机9带动第二谐波减速器10围绕第二轴心转动，进一步带动大臂连接板13围绕第二轴心转动，第二轴心沿肩厚方向延伸，从而实现了肩部偏航运动。“肩厚方向”指由背部指向胸部或由胸部指向背部时所指的方向。

如图3-图5所示，肩部横滚关节包括沿大臂方向从上向下连接的第三电位器14、大臂连接板13、第三谐波减速器16、第五固定件17、第三直流无刷电机44。肩部横滚关节安装在大臂连接板13的下端，第五固定件17的上下两侧依次固定有第三谐波减速器16和第三直流无刷电机44。第五固定件17下方固定连接有大臂内侧板18与大臂外侧板19，第三直流无刷电机44安装于大臂内侧板18与大臂外侧板19之间。第三电位器14与第四固定件15连接，第四固定件15与第五固定件17相连，第三直流无刷电机44通过带动第三谐波减速器16旋转进而带动第五固定件17、大臂内侧板18和大臂外侧板19围绕第三轴心转动，实现肩部横滚关节的运动。“第三轴心”指沿竖直方向延伸的中心轴线，第三轴心沿大臂方向延伸，“从上向下”指的是由靠近肩膀的一端指向手掌的一端。“大臂内侧”和“大臂外侧”指靠近身体的一侧为内侧，远离身体的一侧为外侧。

如图5所示，肘部俯仰关节固定连接在大臂内侧板18和大臂外侧板19上。肘部俯仰关节包括第四直流无刷电机20、第四谐波减速器22，第四直流无刷电机20固定设置于大臂内侧板18与大臂外侧板19之间，第四谐波减速器22固定连接在第四直流无刷电机20下方且固定于大臂外侧板19上。第四直流无刷电机20和第四谐波减速器22通过同步带21连接，第四电位器23固定于第六固定件24上，第六固定件24设置于大臂外侧板19的外侧，第四直流无刷电机20通过同步带21带动第四谐波减速器22围绕第四轴心转动，第四轴心沿肩宽方向延伸，进而带动小臂连接板25转动，实现肘部俯仰关节的运动。第四直流无刷电机通过同步带带动第四谐波减速器。同步带21置于大臂内侧板的外侧，“外侧”指手臂自然下垂时背离身体的一侧为外侧。

如图5和图6所示，肘部横滚关节安装在小臂连接板25的下端，包括第五谐波减速器28、第八固定件29、第五直流无刷电机49。小臂连接板25的一端连接在第四谐波减速器22的输出端上，第五谐波减速器28与第五电位器26依次安装于第八固定件的上侧和下侧，第五电位器26固定于第七固定件27上，第七固定件安装于第八固定件29上，第八固定件29下方固定连接有小臂内侧板30与小臂外侧板31，第八固定件29的上下两侧依次安装第五谐波减速器28和第五直流无刷电机49，且第五直流无刷电机49安装于小臂内侧板30与小臂外侧板31之间。第五直流无刷电机49带动第五谐波减速器28围绕第五轴心转动，第五轴心沿小臂方向延伸，从而带动小臂内侧板30与小臂外侧板31的转动，实现了肘部横滚关节的运动。

本实施例中肘部俯仰关节和肘部横滚关节串接，配合实现了对人体肘部关节的仿生设计。

如图3、图6和图7所示，腕部偏航关节设置在第八固定件29下方，腕部偏航关节包括第一直流有刷电机32、第一行星齿轮箱33、第一锥形齿轮34、第三锥形齿轮47、第六电位器46。第一直流有刷电机32带动第一行星齿轮箱33围绕第六轴心转动，第六轴心沿小臂长度方向延伸。第一锥形齿轮34设置于第一行星齿轮箱33的下方且与第三锥形齿轮47啮合。第三锥形齿轮47绕第七轴心旋转，第七轴心沿肩宽方向延伸。第七轴心上设有第十一固定件40，第十一固定件40上设有第六电位器46。第三锥形齿轮47与第九固定件35相连，第六电位器46设置于腕部偏航关节转轴39上。第一直流有刷电机32带动第一行星减速器33转动，并通过第一锥形齿轮34与第三锥形齿轮47的啮合传动，从而带动第九固定件35的转动，实现腕部偏航关节的运动。

如图2、图6和图7所示，第八固定件下方还设置有腕部俯仰关节，腕部俯仰关节包括第二直流有刷电机36、第二行星齿轮箱37、第二锥形齿轮38、双头锥形齿轮41、第四锥形齿轮48。第二直流有刷电机36带动第二行星齿轮箱37沿第八轴心转动，第八轴心沿小臂长度方向延伸。第二锥形齿轮38设置于第八轴心上且与第二行星齿轮箱输出端相连。第二锥形齿轮38与双头锥形齿轮41的一个齿轮头啮合，双头锥形齿轮41的另一个齿轮头与第四锥形齿轮48相啮合，第四锥形齿轮48与第九固定件35相连，且第四锥形齿轮48设置于第九轴心上，第九轴心沿肩厚方向延伸。第九轴心上设有第十固定件43，第十固定件43上设置有第七电位器45，第七电位器45设置于腕部俯仰关节转轴42上。第二直流有刷电机36带动第二行星减速器37转动，进而通过第二锥形齿轮38和双头锥形齿轮41的传动，带动第四锥形齿轮48旋转，进一步带动第九固定件35的转动，实现腕部俯仰关节的运动。

本实施例中腕部俯仰关节与腕部偏航关节并联，配合实现了对人体腕部关节的仿生设计。

本实用新型提供的七自由度仿人机械臂包括大臂组件与小臂组件，大臂组件上设置有用于连接肩部的肩部俯仰关节、肩部偏航关节、肩部横滚关节，小臂组件上设置有用于连接大臂的肘部俯仰关节和肘部横滚关节，小臂腕部设置有用于和机械手连接的腕部偏航关节和腕部俯仰关节。通过肩部俯仰关节、肩部偏航关节、肩部横滚关节的配合实现了机械臂对人体肩部球状关节的仿生；通过肘部俯仰关节和肘部横滚关节的配合实现了肘部关节的仿生；通过腕部偏航关节和腕部俯仰关节的配合实现了机械臂对人手腕部的高度仿生。与现有技术中的机械臂相比，本实用新型中的仿人机械臂增多了运动自由度，且大幅度提高了仿人机械臂的控制精度与力矩输出，机械臂采用非定制直流电机以及减速器机构有效地缩减了机械臂成本，通过应用该仿人机械臂，可以代替人完成一些特定任务，提高了仿人机械臂的控制精度与灵活性。

由于本实施例的仿人机械手包含有肩关节三个自由度，肘关节两个自由度，腕关节两个自由度，一共七个自由度。其活动范围，灵活度，能够与人体达到高度一致性，人体的运动姿态可以通过仿人机械臂完整的复现出来。因此可以代替人在某些特殊的情境下进行操作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种七自由度仿人机械臂，其特征在于，包括：大臂组件、小臂组件；所述大臂组件的一端设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节；所述小臂组件的一端设置有用于和所述大臂组件连接的肘部俯仰关节和肘部横滚关节，所述小臂组件的另一端设置有用于连接机械手的腕部俯仰关节和腕部偏航关节。

2.如权利要求1所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肩部俯仰关节包括沿肩宽方向依次连接的第一直流无刷电机、第一谐波减速器、第一固定件、第二固定件、第一电位器；所述第一直流无刷电机带动所述第一谐波减速器围绕第一轴心转动，所述第一轴心沿肩宽方向；所述第一谐波减速器的输出端与所述第二固定件、所述第一电位器沿肩宽方向依次连接；所述第一固定件的一端固定在机体上，另一端与所述第一电位器连接。

3.如权利要求2所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肩部偏航关节包括沿肩厚方向从后向前依次连接的第二直流无刷电机、第二谐波减速器、第二固定件、大臂连接板；所述第二直流无刷电机带动所述第二谐波减速器围绕第二轴心转动，且所述第二轴心沿肩厚方向延伸，所述第二固定件上设置有用于安装第二电位器的第三固定件；所述大臂连接板与所述大臂组件中的臂部固定连接。

4.如权利要求3所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肩部横滚关节包括沿大臂方向从上向下连接的大臂连接板、第三谐波减速器、第五固定件、第三直流无刷电机，所述第三谐波减速器与所述第三直流无刷电机依次设置于所述第五固定件的上下两侧，所述第五固定件下方固定连接有大臂内侧板与大臂外侧板，所述第三直流无刷电机带动所述第三谐波减速器围绕第三轴心转动，且所述第三轴心沿大臂方向延伸，所述第五固定件上设置有用于安装第三电位器的第四固定件。

5.如权利要求4所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肘部俯仰关节固定连接在所述大臂内侧板和所述大臂外侧板上，所述肘部俯仰关节包括第四直流无刷电机、第四谐波减速器，所述第四直流无刷电机固定设置于所述大臂内侧板与所述大臂外侧板之间，所述第四谐波减速器固定连接在所述第四直流无刷电机下方且固定于所述大臂外侧板上；所述第四直流无刷电机通过同步带带动所述第四谐波减速器围绕第四轴心转动，所述第四轴心沿肩宽方向延伸，所述大臂外侧板上设置有第四电位器和用于安装所述第四电位器的第六固定件。

6.如权利要求5所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肘部横滚关节安装在小臂连接板的下端，所述肘部横滚关节包括第五谐波减速器、第八固定件、第五直流无刷电机；所述小臂连接板的一端与所述第四谐波减速器的输出端连接，所述第五谐波减速器与第五电位器依次安装于所述第八固定件的上侧和下侧，所述第八固定件下方固定连接有小臂内侧板与小臂外侧板，所述第五直流无刷电机带动所述第五谐波减速器围绕第五轴心转动，所述第五轴心沿小臂方向延伸，所述第八固定件设置有用于安装所述第五电位器的第七固定件。

7.如权利要求6所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述腕部偏航关节设置在所述第八固定件下方，所述腕部偏航关节包括第一直流有刷电机、第一行星齿轮箱、第一锥形齿轮、第三锥形齿轮、第六电位器；所述第一直流有刷电机带动所述第一行星齿轮箱围绕第六轴心转动，所述第六轴心沿小臂长度方向延伸；所述第一锥形齿轮设置于所述第一行星齿轮箱的下方且与所述第三锥形齿轮啮合；所述第三锥形齿轮绕第七轴心旋转，所述第七轴心沿肩宽方向延伸；所述第七轴心上设有第十一固定件，所述第十一固定件上设有所述第六电位器；所述第三锥形齿轮与第九固定件相连。

8.如权利要求7所述的七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述腕部俯仰关节设置在所述第八固定件下方，所述腕部俯仰关节包括第二直流有刷电机、第二行星齿轮箱、第二锥形齿轮、双头锥形齿轮、第四锥形齿轮；所述第二直流有刷电机带动所述第二行星齿轮箱沿第八轴心转动，所述第八轴心沿小臂长度方向延伸；所述第二锥形齿轮设置于所述第八轴心上且与所述第二行星齿轮箱输出端相连，所述第二锥形齿轮与所述双头锥形齿轮的一个齿轮头啮合，所述双头锥形齿轮的另一个齿轮头与所述第四锥形齿轮相啮合，所述第四锥形齿轮设置于第九轴心上，所述第九轴心沿肩厚方向延伸；所述第九轴心上设有第十固定件，所述第十固定件上设置有第七电位器。