通用機械臂的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種通用機械臂，包括固定座、機械臂肩、上臂、肘關節、前臂、腕關節和手腕接口，手腕接口上設有用于與多種機械手卡接的卡槽，機械臂肩通過機械臂肩舵機轉動設置在固定座上；上臂通過上臂抬動舵機鉸接在機械臂肩上；肘關節通過上臂旋轉舵機轉動設置在上臂上；前臂通過肘關節舵機鉸接在肘關節上；手腕與上臂之間依次設有腕部上下舵機和腕部左右舵機。本實用新型，完全模擬人類上肢骨骼結構，具有七個自由度，具有更高的靈活性，將舵機內置在各部件內，結構緊湊，靈敏度和動作精度高，噪音小，污染少，能在極端的溫度環境下使用，可以根據需要安裝在任意傾斜角度的基座上，適用性強。
【專利說明】
通用機械臂
技術領域
[0001]本實用新型涉及機械臂，具體涉及通用機械臂。
【背景技術】
[0002]傳統的六自由度的機械臂已經可以抵達三維空間中的任意一點位置，然而，六自由度有其明顯的不足之處:六自由度的機械臂末端抵達空間任意一點位置的解法是唯一的，一旦中間出現障礙物，則會與之發生沖撞。也就是說，六自由度無法完全繞開空間當中可能出現的障礙物。理論上說，七個自由度才是機械臂需要的最少的自由度，同時，這也是人類的上肢自由度的數目。以七個自由度為目標的機械臂，將會是仿生機械臂未來的發展方向。
[0003]但是目前七個自由度為目標的機械臂有許多不足，如中國發明專利申請CN104608145 A公開的“一種基于人體工程學的七自由度仿人型機械臂系統”，以模擬人類骨骼為目的的機械臂，但是，它是以液壓來傳動，泄漏不可避免，因此不能實現嚴格的傳動比；其次，它對溫度敏感，使用和維修要求高。
[0004]由此可見，目前的七自由度機械臂存在靈活性差、精度不足的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是目前的七自由度機械臂存在靈活性差、精度不足的問題。
[0006]為了解決上述技術問題，本實用新型所采用的技術方案是提供了一種通用機械臂，包括固定座、機械臂肩、上臂、肘關節、前臂、腕關節和手腕接口，所述手腕接口上設有用于與多種機械手卡接的卡槽，其中:
[0007]所述機械臂肩通過機械臂肩舵機轉動設置在所述固定座上；
[0008]所述上臂內部設有上臂抬動舵機和上臂旋轉舵機，所述上臂通過所述上臂抬動舵機鉸接在所述機械臂肩上；
[0009]所述肘關節通過上臂旋轉舵機轉動設置在所述上臂上，所述肘關節內設有肘關節舵機；
[0010]所述前臂通過所述肘關節舵機鉸接在所述肘關節上，所述前臂內設有前臂旋轉舵機；
[0011 ] 所述腕關節包括腕部上下舵機和腕部左右舵機，所述腕部左右舵機通過所述前臂旋轉舵機轉動設置在所述前臂上，所述腕部上下舵機通過第一鉸接軸鉸接在所述腕部左右舵機上；
[0012]所述手腕接口通過第二鉸接軸鉸接在所述腕部上下舵機上，且所述第一鉸接軸與所述第二鉸接軸垂直設置。
[0013]在上述通用機械臂中，所述機械臂肩上設有兩延伸板，所述上臂鉸接在兩所述延伸板之間。
[0014]在上述通用機械臂中，所述前臂設有兩對稱的肘關節舵機臂，兩所述肘關節舵機臂鉸接在所述肘關節的兩側。
[0015]在上述通用機械臂中，所述手腕接口包括連接板和兩端的弧形板，所述弧形板鉸接在所述腕部上下舵機上，所述連接板的外側面上設有所述卡槽。
[0016]在上述通用機械臂中，所述上臂旋轉舵機與所述肘關節之間設有第一齒輪組件，所述前臂旋轉舵機與所述腕部左右舵機之間設有第二齒輪組件。
[0017]在上述通用機械臂中，所述上臂和所述前臂的殼體均由內、外兩部分扣接而成。
[0018]本實用新型，完全模擬人類上肢骨骼結構，具有七個自由度，具有更高的靈活性，將舵機內置在各部件內，結構緊湊，靈敏度和動作精度高，噪音小，污染少，能在極端的溫度環境下使用，可以根據需要安裝在任意傾斜角度的基座上，適用性強。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的正視圖；
[0020]圖2為本實用新型的右視圖；
[0021]圖3為本實用新型的后視圖；
[0022]圖4為本實用新型中手腕接口和機械手的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0023]本實用新型提供了一種通用機械臂，靈活性高，結構緊湊，適用性強。下面結合具體實施例和說明書附圖對本實用新型予以詳細說明。
[0024]如圖1和圖4所示，本實用新型提供的通用機械臂包括固定座1、機械臂肩3、上臂4、肘關節5、前臂6、腕關節和手腕接口 8，手腕接口 8上設有用于與多種機械手9卡接的卡槽83。
[0025]如圖2和圖3所示，機械臂肩3通過機械臂肩舵機2轉動設置在固定座I上;上臂4內部設有上臂抬動舵機41和上臂旋轉舵機42，上臂4通過上臂抬動舵機41鉸接在機械臂肩3上;肘關節5通過上臂旋轉舵機42轉動設置在上臂4上，肘關節5內設有肘關節舵機;前臂6通過肘關節舵機鉸接在肘關節5上，前臂6內設有前臂旋轉舵機61;腕關節包括腕部上下舵機72和腕部左右舵機71，腕部左右舵機71通過前臂旋轉舵機61轉動設置在前臂6上，腕部上下舵機7 2通過第一鉸接軸鉸接在腕部左右舵機71上;手腕接口 8通過第二鉸接軸鉸接在腕部上下舵機72上，且第一鉸接軸與第二鉸接軸垂直設置。
[0026]機械臂肩3上設有兩延伸板，上臂4鉸接在兩延伸板之間。前臂6設有兩對稱的肘關節舵機臂，兩肘關節舵機臂鉸接在肘關節5的兩側。
[0027]上臂旋轉舵機42與肘關節5之間設有第一齒輪組件，前臂旋轉舵機61與腕部左右舵機71之間設有第二齒輪組件，便于精確調節前臂6和腕關節的轉速。前臂6和腕關節的轉動位置均設有滾動軸承，便于提高轉動的精確度和平穩度，減小噪聲。
[0028]上臂4和前臂6的殼體均由內、外兩部分扣接而成，安裝方便，易于加工。
[0029]手腕接口8包括連接板和兩端的弧形板，弧形板鉸接在腕部左右舵機71上，連接板的外側面上設有卡槽83。機械手9卡接入卡槽83內，然后通過沉頭螺釘固定。卡槽83的結構使其可適用于多用機械手，不受型號的限制。
[0030]機械臂通過7個舵機實現7個自由度。7個舵機分別是機械臂肩舵機2、上臂抬動舵機41、上臂旋轉舵機42、肘關節舵機、前臂旋轉舵機61、腕部左右舵機71和腕部上下舵機72。機械臂肩舵機2用于實現肩部驅動，帶動整個手臂360°旋轉。上臂抬動舵機41用于實現機械臂肩3以外的部分的上下抬動，使上臂4能與機械臂肩3形成一定的角度范圍，跟機械臂肩舵機2配合，也就是說根據機械臂肩3不同的角度位置，整個手臂的抬動方向是可控的。上臂旋轉舵機42用于實現前臂6、腕關節和手腕接口 8等的整體旋轉。肘關節舵機用于實現前臂6的彎曲運動。前臂旋轉舵機61用于實現手腕接口 8和機械手9的轉動。腕部左右舵機71用于實現機械臂腕部左右動作，使手腕接口 8和機械手9能小范圍移動，定位更準確，移動更靈活；腕部上下舵機72用于實現機械手9的翻腕動作，腕部左右舵機71和腕部上下舵機72協同實現手腕接口 8和機械手9的水平或傾斜操作，使機械手9可以實現任意角度傾斜操作。整個機械臂通過7個舵機的協調動作，能夠實現如同人手一樣的全方位協調的自由動作，動作精準度高。
[0031 ]本實用新型，完全模擬人類上肢骨骼結構，具有七個自由度，具有更高的靈活性，將舵機內置在各部件內，結構緊湊，靈敏度和動作精度高，噪音小，污染少，能在極端的溫度環境下使用，可以根據需要安裝在任意傾斜角度的基座上，適用性強。
[0032]本實用新型不局限于上述最佳實施方式，任何人應該得知在本實用新型的啟示下作出的結構變化，凡是與本實用新型具有相同或相近的技術方案，均落入本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.通用機械臂，其特征在于，包括固定座、機械臂肩、上臂、肘關節、前臂、腕關節和手腕接口，所述手腕接口上設有用于與多種機械手卡接的卡槽，其中: 所述機械臂肩通過機械臂肩舵機轉動設置在所述固定座上； 所述上臂內部設有上臂抬動舵機和上臂旋轉舵機，所述上臂通過所述上臂抬動舵機鉸接在所述機械臂肩上； 所述肘關節通過上臂旋轉舵機轉動設置在所述上臂上，所述肘關節內設有肘關節舵機； 所述前臂通過所述肘關節舵機鉸接在所述肘關節上，所述前臂內設有前臂旋轉舵機；所述腕關節包括腕部上下舵機和腕部左右舵機，所述腕部左右舵機通過所述前臂旋轉舵機轉動設置在所述前臂上，所述腕部上下舵機通過第一鉸接軸鉸接在所述腕部左右舵機上； 所述手腕接口通過第二鉸接軸鉸接在所述腕部上下舵機上，且所述第一鉸接軸與所述第二鉸接軸垂直設置。2.如權利要求1所述的通用機械臂，其特征在于，所述機械臂肩上設有兩延伸板，所述上臂鉸接在兩所述延伸板之間。3.如權利要求1所述的通用機械臂，其特征在于，所述前臂設有兩對稱的肘關節舵機臂，兩所述肘關節舵機臂鉸接在所述肘關節的兩側。4.如權利要求1所述的通用機械臂，其特征在于，所述手腕接口包括連接板和兩端的弧形板，所述弧形板鉸接在所述腕部上下舵機上，所述連接板的外側面上設有所述卡槽。5.如權利要求1所述的通用機械臂，其特征在于，所述上臂旋轉舵機與所述肘關節之間設有第一齒輪組件，所述前臂旋轉舵機與所述腕部左右舵機之間設有第二齒輪組件。6.如權利要求1所述的通用機械臂，其特征在于，所述上臂和所述前臂的殼體均由內、外兩部分扣接而成。
【文檔編號】B25J18/00GK205497525SQ201620340562
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年4月21日
【發明人】孫天齊
【申請人】奇弩（北京）科技有限公司