一种多自由度的仿生机械臂的制作方法

本发明涉及一种多自由度的仿生机械臂，属于机器人领域。

背景技术：

伴随着人工智能的不断发展，越来越多的机器人被应用到日常生活中。人类对于仅靠简单的机械劳动已经不再满足，他们也希望在一些必要的场合运用一些新兴的科技来改变我们的生活方式，然而目前机械臂作为一种大型机械设备，广泛运用于工厂等地，并且这类机械臂笨拙，制造相对复杂。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供了一种多自由度的仿生机械臂，以解决目前各个领域内机械臂的工作不足的问题，并大大地提高生产力，节省人类劳动力资源。

本发明采用的技术方案是：一种多自由度的仿生机械臂，包括有机械手和机械臂，机械手包括联轴器1、电机2、电机支架i3、连杆i4、连杆ii7、手尖11、基体连杆i12、基体连杆ii13、基体14、背板15、传动蜗杆i16、传动蜗杆ii17、螺母i18、螺母ii19、销钉20、垫圈21、销钉头22、电机支架ii23、连杆支架i24、连杆支架ii25、连杆支架iii26；机械臂包括腕部舵机i27、腕部舵机ii28、舵盘i29、u型支架i30、l型支架31、肘部舵机32、支架间轴i33、舵盘ii34、u型支架ii35、u型支架iii36、肩部舵机支架37、支架间轴ii38、舵盘iii39、内部法兰盘i40、内部法兰盘ii41、外部法兰盘i42、外部法兰盘ii43、深沟球轴承44、舵盘iv45、肩部舵机i46、肩部舵机ii47、大臂外壳i48、大臂外壳ii49、小臂外壳i50、小臂外壳ii51；

电机2通过固定在背板15上的电机支架i3与电机支架ii23固定在背板15上，背板15上含有基体14运动的轨道，连杆4、基体连杆i12和基体连杆ii13的一端分别套在连杆支架i24、连杆支架ii25和连杆支架iii26上，连杆支架i24、连杆支架ii25、杆支架iii26的底端可滑动连接在背板15上，顶端与基体14连接，连杆4的另一端、连杆ii7的一端与基体连杆ii13的另一端连接，连杆ii7中间与基体连杆i12另一端连接，连杆ii7末端与手尖11进行固定连接，传动蜗杆i16一端通过联轴器1与电机2连接，传动蜗杆i16另一端与传动蜗杆ii17相互配合连接，传动蜗杆ii17前端中部设有螺母i18、螺母ii19，前端安装有销钉20，基体14底部设有可沿着背板15上的轨道进行往复运动的卡子，中间传动部分设有与螺母i18、螺母ii19配合的固定卡槽及与销钉20配合的销钉孔，销钉20与销钉头22之间设有一垫圈21，大臂外壳i48、大臂外壳ii49两部分别安装在u型支架ii35、u型支架iii36的内外两侧，小臂外壳i50、小臂外壳ii51两部分分别安装在u型支架i30的四周，腕部舵机i27一侧通过联轴器1与机械手部分电机2连接，另一侧连接腕部舵机ii28，腕部舵机28另一侧通过舵盘i29与u型支架i30一端连接，u型支架i30另一端连接有l型支架31，l型支架31的另一端与肘部舵机32连接，肘部舵机32上的舵盘ii34通过支架间轴i33与u型支架ii35一端连接，u型支架ii35另一端与u型支架iii36相互连接，肩部舵机i46一侧通过舵盘iii39与u型支架iii36连接，支架间轴ii38则穿过u型支架iii36、肩部舵机支架37将肩部舵机i46的输出轴、肩部舵机支架37与u型支架iii36三者连接，肩部舵机i46、肩部舵机ii47之间安装有深沟球轴承44，外部法兰盘i42、外部法兰盘ii43分别安装在深沟球轴承44的上端面和下端面，内部法兰盘i40位于外部法兰盘i42内部且与肩部舵机i46连接，内部法兰盘ii41位于外部法兰盘ii43内部且下端通过舵盘iv45与肩部舵机ii47连接。

具体地，还包括螺栓i5、螺栓ii6、螺栓iii8、螺栓iv9、螺栓v10，连杆4的另一端、连杆ii7的一端分别通过螺栓i5、螺栓ii6与基体连杆ii13的另一端连接，连杆ii7中间通过螺栓iii8与基体连杆i12另一端连接，连杆ii7末端分别通过间隔设置的螺栓iv9、螺栓v10与手尖11进行固定连接。

具体地，所述基体14的四侧分别有贯穿孔，连杆支架i24、连杆支架ii25和连杆支架iii26的顶部插入贯穿孔与基体14连接。

具体地，所述腕部舵机i27上设有孔眼，腕部舵机i27通过孔眼与腕部舵机ii28连接。

具体地，所述肩部舵机支架37上设有孔眼，肩部舵机i46的输出轴通过肩部舵机支架37上的孔眼与内部法兰盘i40连接。

具体地，所述电机支架i3与电机支架ii23焊接在背板15上，l型支架31焊接在u型支架i30一端，u型支架ii35、u型支架iii36焊接连接。

本发明的有益效果是：

1、传动机构较简单，容易拆装、修理，使得组装、维修人员极易对其进行组装和维修；

2、能够实现对物体的精准抓取，解决了目前在物体整理过程中整理效率低，易被损坏等问题；

3、所选取的五连杆机构制造较为容易，选材也为普通的铜管或铝合金钣金件，制造成本较低，符合当今社会轻便、简易、低耗的制造设计要求。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明去除外壳的结构示意图；

图3为本发明肩部舵机与法兰盘安装示意图；

图4为本发明肘部与腕部舵机安装示意图；

图5为本发明的机械手部分结构示意图；

图6为本发明的机械手部分去除基体与电机的结构示意图；

图7为本发明机械手部分传动部分的结构示意图；

图8为本发明的机械手部分五连杆机构安装示意图；

图9为本发明的机械手部分的基体与背板安装示意图；

图10为本发明基体的结构示意图。

图中各标号为：联轴器1、电机2、电机支架i3、连杆i4、螺栓i5、螺栓ii6、连杆ii7、螺栓iii8、螺栓iv9、螺栓v10、手尖11、基体连杆i12、基体连杆ii13、基体14、背板15、传动蜗杆i16、传动蜗杆ii17、螺母i18、螺母ii19、销钉20、垫圈21、销钉头22、电机支架ii23、连杆支架i24、连杆支架ii25、连杆支架iii26、腕部舵机i27、腕部舵机ii28、舵盘i29、u型支架i30、l型支架31、肘部舵机32、支架间轴i33、舵盘ii34、u型支架ii35、u型支架iii36、肩部舵机支架37、支架间轴ii38、舵盘iii39、内部法兰盘i40、内部法兰盘ii41、外部法兰盘i42、外部法兰盘ii43、深沟球轴承44、舵盘iv45、肩部舵机i46、肩部舵机ii47、大臂外壳i48、大臂外壳ii49、小臂外壳i50、小臂外壳ii51。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明作进一步说明，但本发明的内容并不限于所述范围。

实施例1：如图1-10所示，一种多自由度的仿生机械臂，包括有机械手和机械臂，机械手包括联轴器1、电机2、电机支架i3、连杆i4、连杆ii7、手尖11、基体连杆i12、基体连杆ii13、基体14、背板15、传动蜗杆i16、传动蜗杆ii17、螺母i18、螺母ii19、销钉20、垫圈21、销钉头22、电机支架ii23、连杆支架i24、连杆支架ii25、连杆支架iii26；机械臂包括腕部舵机i27、腕部舵机ii28、舵盘i29、u型支架i30、l型支架31、肘部舵机32、支架间轴i33、舵盘ii34、u型支架ii35、u型支架iii36、肩部舵机支架37、支架间轴ii38、舵盘iii39、内部法兰盘i40、内部法兰盘ii41、外部法兰盘i42、外部法兰盘ii43、深沟球轴承44、舵盘iv45、肩部舵机i46、肩部舵机ii47、大臂外壳i48、大臂外壳ii49、小臂外壳i50、小臂外壳ii51；

电机2通过固定在背板15上的电机支架i3与电机支架ii23固定在背板15上，背板15上含有基体14运动的轨道，连杆4、基体连杆i12和基体连杆ii13的一端分别套在连杆支架i24、连杆支架ii25和连杆支架iii26上，连杆支架i24、连杆支架ii25、杆支架iii26的底端可滑动连接在背板15上，顶端与基体14连接，连杆4的另一端、连杆ii7的一端与基体连杆ii13的另一端连接，连杆ii7中间与基体连杆i12另一端连接，连杆ii7末端与手尖11进行固定连接，传动蜗杆i16一端通过联轴器1与电机2连接，传动蜗杆i16另一端与传动蜗杆ii17相互配合连接，传动蜗杆ii17前端中部设有螺母i18、螺母ii19，前端安装有销钉20，基体14底部设有可沿着背板15上的轨道进行往复运动的卡子，中间传动部分设有与螺母i18、螺母ii19配合的固定卡槽及与销钉20配合的销钉孔，销钉20与销钉头22之间设有一垫圈21，大臂外壳i48、大臂外壳ii49两部分别安装在u型支架ii35、u型支架iii36的内外两侧，小臂外壳i50、小臂外壳ii51两部分分别安装在u型支架i30的四周，腕部舵机i27一侧通过联轴器1与机械手部分电机2连接，另一侧连接腕部舵机ii28，腕部舵机28另一侧通过舵盘i29与u型支架i30一端连接，u型支架i30另一端连接有l型支架31，l型支架31的另一端与肘部舵机32连接，肘部舵机32上的舵盘ii34通过支架间轴i33与u型支架ii35一端连接，u型支架ii35另一端与u型支架iii36相互连接，肩部舵机i46一侧通过舵盘iii39与u型支架iii36连接，支架间轴ii38则穿过u型支架iii36、肩部舵机支架37将肩部舵机i46的输出轴、肩部舵机支架37与u型支架iii36三者连接，肩部舵机i46、肩部舵机ii47之间安装有深沟球轴承44，外部法兰盘i42、外部法兰盘ii43分别安装在深沟球轴承44的上端面和下端面，内部法兰盘i40位于外部法兰盘i42内部且与肩部舵机i46连接，内部法兰盘ii41位于外部法兰盘ii43内部且下端通过舵盘iv45与肩部舵机ii47连接。

进一步地，还包括螺栓i5、螺栓ii6、螺栓iii8、螺栓iv9、螺栓v10，连杆4的另一端、连杆ii7的一端分别通过螺栓i5、螺栓ii6与基体连杆ii13的另一端连接，连杆ii7中间通过螺栓iii8与基体连杆i12另一端连接，连杆ii7末端分别通过间隔设置的螺栓iv9、螺栓v10与手尖11进行固定连接。结构简单，安装方便。

进一步地，所述基体14的四侧分别有贯穿孔，连杆支架i24、连杆支架ii25和连杆支架iii26的顶部插入贯穿孔与基体14连接。

进一步地，所述腕部舵机i27上设有孔眼，腕部舵机i27通过孔眼与腕部舵机ii28连接。

进一步地，所述肩部舵机支架37上设有孔眼，肩部舵机i46的输出轴通过肩部舵机支架37上的孔眼与内部法兰盘i40连接。

进一步地，所述电机支架i3与电机支架ii23焊接在背板15上，l型支架31焊接在u型支架i30一端，u型支架ii35、u型支架iii36焊接连接，固定牢靠，结构稳定。

所述机械手的五连杆机构中，包括连杆i4、连杆ii7、手尖11、基体连杆i12和基体连杆ii13共五个部分。

所述机械手传动机构中，包括电机2、传动蜗杆i16、传动蜗杆ii17、基体14共四部分。其中电机2工作时，传动蜗杆i16、ii17带动基体14往复运动，五连杆机构相互配合，实现机械手的抓取与释放。

所述背板15上焊接有8个支架，其中电机支架i3与电机支架ii23为固定电机2所焊接，连杆支架i24、连杆支架ii25、连杆支架iii26则用于连杆和基体14与背板15的连接并实现传动。背板15底部有基体14往复运动的轨道，通过基体14在轨道上的往复运动实现五连杆机构的相互配合。

本发明的安装过程是：组装时各部分舵机通过舵盘与支架间轴与u型支架进行连接，内外部法兰盘与深沟球轴承44进行安装，并与两个肩部舵机连接，舵机之间通过u型支架相互连接，联轴器1将电机2、腕部舵机27与传动蜗杆16进行横向固定，电机2和基体14则通过背板15上焊接的支架进行整体固定，其余连杆部分通过螺栓与基体14和背板15连接固定。

本发明的工作原理为：使用时，肩部舵机ii47工作，带动舵盘iv45旋转，舵盘iv45旋转带动与其相连的内部法兰盘ii41转动，内部法兰盘ii41转动带动内部法兰盘i40、外部法兰盘i42、外部法兰盘ii43、深沟球轴承44转动，进而带动肩部舵机i46转动，肩部舵机i46转动带动肘部舵机32转动，肘部舵机32转动带动腕部舵机i27、腕部舵机ii28转动，可实现机械手的移动与转动，最后腕部舵机i27、腕部舵机ii28与电机2的工作依次通过传动蜗杆ii17、传动蜗杆i16将动力传输给基体14，此时基体14沿着背板15上的轨道进行往复运动，从而使得与基体相连的连杆i12、ii13进行摆动，从而整个五连杆机构进行往复运动，实现抓取任务。

本发明高度仿生，拥有多自由度，可以极大地满足人类生活中对物体的抓取不便的需求，且加工制造较为方便，节约了人力资源成本。

上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。