通用机械臂的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种通用机械臂，包括固定座、机械臂肩、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手腕接口，手腕接口上设有用于与多种机械手卡接的卡槽，机械臂肩通过机械臂肩舵机转动设置在固定座上；上臂通过上臂抬动舵机铰接在机械臂肩上；肘关节通过上臂旋转舵机转动设置在上臂上；前臂通过肘关节舵机铰接在肘关节上；手腕与上臂之间依次设有腕部上下舵机和腕部左右舵机。本实用新型，完全模拟人类上肢骨骼结构，具有七个自由度，具有更高的灵活性，将舵机内置在各部件内，结构紧凑，灵敏度和动作精度高，噪音小，污染少，能在极端的温度环境下使用，可以根据需要安装在任意倾斜角度的基座上，适用性强。
【专利说明】
通用机械臂
技术领域
[0001]本实用新型涉及机械臂，具体涉及通用机械臂。
【背景技术】
[0002]传统的六自由度的机械臂已经可以抵达三维空间中的任意一点位置，然而，六自由度有其明显的不足之处:六自由度的机械臂末端抵达空间任意一点位置的解法是唯一的，一旦中间出现障碍物，则会与之发生冲撞。也就是说，六自由度无法完全绕开空间当中可能出现的障碍物。理论上说，七个自由度才是机械臂需要的最少的自由度，同时，这也是人类的上肢自由度的数目。以七个自由度为目标的机械臂，将会是仿生机械臂未来的发展方向。
[0003]但是目前七个自由度为目标的机械臂有许多不足，如中国发明专利申请CN104608145 A公开的“一种基于人体工程学的七自由度仿人型机械臂系统”，以模拟人类骨骼为目的的机械臂，但是，它是以液压来传动，泄漏不可避免，因此不能实现严格的传动比；其次，它对温度敏感，使用和维修要求高。
[0004]由此可见，目前的七自由度机械臂存在灵活性差、精度不足的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是目前的七自由度机械臂存在灵活性差、精度不足的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供了一种通用机械臂，包括固定座、机械臂肩、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手腕接口，所述手腕接口上设有用于与多种机械手卡接的卡槽，其中:
[0007]所述机械臂肩通过机械臂肩舵机转动设置在所述固定座上；
[0008]所述上臂内部设有上臂抬动舵机和上臂旋转舵机，所述上臂通过所述上臂抬动舵机铰接在所述机械臂肩上；
[0009]所述肘关节通过上臂旋转舵机转动设置在所述上臂上，所述肘关节内设有肘关节舵机；
[0010]所述前臂通过所述肘关节舵机铰接在所述肘关节上，所述前臂内设有前臂旋转舵机；
[0011 ] 所述腕关节包括腕部上下舵机和腕部左右舵机，所述腕部左右舵机通过所述前臂旋转舵机转动设置在所述前臂上，所述腕部上下舵机通过第一铰接轴铰接在所述腕部左右舵机上；
[0012]所述手腕接口通过第二铰接轴铰接在所述腕部上下舵机上，且所述第一铰接轴与所述第二铰接轴垂直设置。
[0013]在上述通用机械臂中，所述机械臂肩上设有两延伸板，所述上臂铰接在两所述延伸板之间。
[0014]在上述通用机械臂中，所述前臂设有两对称的肘关节舵机臂，两所述肘关节舵机臂铰接在所述肘关节的两侧。
[0015]在上述通用机械臂中，所述手腕接口包括连接板和两端的弧形板，所述弧形板铰接在所述腕部上下舵机上，所述连接板的外侧面上设有所述卡槽。
[0016]在上述通用机械臂中，所述上臂旋转舵机与所述肘关节之间设有第一齿轮组件，所述前臂旋转舵机与所述腕部左右舵机之间设有第二齿轮组件。
[0017]在上述通用机械臂中，所述上臂和所述前臂的壳体均由内、外两部分扣接而成。
[0018]本实用新型，完全模拟人类上肢骨骼结构，具有七个自由度，具有更高的灵活性，将舵机内置在各部件内，结构紧凑，灵敏度和动作精度高，噪音小，污染少，能在极端的温度环境下使用，可以根据需要安装在任意倾斜角度的基座上，适用性强。
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型的正视图；
[0020]图2为本实用新型的右视图；
[0021]图3为本实用新型的后视图；
[0022]图4为本实用新型中手腕接口和机械手的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]本实用新型提供了一种通用机械臂，灵活性高，结构紧凑，适用性强。下面结合具体实施例和说明书附图对本实用新型予以详细说明。
[0024]如图1和图4所示，本实用新型提供的通用机械臂包括固定座1、机械臂肩3、上臂4、肘关节5、前臂6、腕关节和手腕接口 8，手腕接口 8上设有用于与多种机械手9卡接的卡槽83。
[0025]如图2和图3所示，机械臂肩3通过机械臂肩舵机2转动设置在固定座I上;上臂4内部设有上臂抬动舵机41和上臂旋转舵机42，上臂4通过上臂抬动舵机41铰接在机械臂肩3上;肘关节5通过上臂旋转舵机42转动设置在上臂4上，肘关节5内设有肘关节舵机;前臂6通过肘关节舵机铰接在肘关节5上，前臂6内设有前臂旋转舵机61;腕关节包括腕部上下舵机72和腕部左右舵机71，腕部左右舵机71通过前臂旋转舵机61转动设置在前臂6上，腕部上下舵机7 2通过第一铰接轴铰接在腕部左右舵机71上;手腕接口 8通过第二铰接轴铰接在腕部上下舵机72上，且第一铰接轴与第二铰接轴垂直设置。
[0026]机械臂肩3上设有两延伸板，上臂4铰接在两延伸板之间。前臂6设有两对称的肘关节舵机臂，两肘关节舵机臂铰接在肘关节5的两侧。
[0027]上臂旋转舵机42与肘关节5之间设有第一齿轮组件，前臂旋转舵机61与腕部左右舵机71之间设有第二齿轮组件，便于精确调节前臂6和腕关节的转速。前臂6和腕关节的转动位置均设有滚动轴承，便于提高转动的精确度和平稳度，减小噪声。
[0028]上臂4和前臂6的壳体均由内、外两部分扣接而成，安装方便，易于加工。
[0029]手腕接口8包括连接板和两端的弧形板，弧形板铰接在腕部左右舵机71上，连接板的外侧面上设有卡槽83。机械手9卡接入卡槽83内，然后通过沉头螺钉固定。卡槽83的结构使其可适用于多用机械手，不受型号的限制。
[0030]机械臂通过7个舵机实现7个自由度。7个舵机分别是机械臂肩舵机2、上臂抬动舵机41、上臂旋转舵机42、肘关节舵机、前臂旋转舵机61、腕部左右舵机71和腕部上下舵机72。机械臂肩舵机2用于实现肩部驱动，带动整个手臂360°旋转。上臂抬动舵机41用于实现机械臂肩3以外的部分的上下抬动，使上臂4能与机械臂肩3形成一定的角度范围，跟机械臂肩舵机2配合，也就是说根据机械臂肩3不同的角度位置，整个手臂的抬动方向是可控的。上臂旋转舵机42用于实现前臂6、腕关节和手腕接口 8等的整体旋转。肘关节舵机用于实现前臂6的弯曲运动。前臂旋转舵机61用于实现手腕接口 8和机械手9的转动。腕部左右舵机71用于实现机械臂腕部左右动作，使手腕接口 8和机械手9能小范围移动，定位更准确，移动更灵活；腕部上下舵机72用于实现机械手9的翻腕动作，腕部左右舵机71和腕部上下舵机72协同实现手腕接口 8和机械手9的水平或倾斜操作，使机械手9可以实现任意角度倾斜操作。整个机械臂通过7个舵机的协调动作，能够实现如同人手一样的全方位协调的自由动作，动作精准度高。
[0031 ]本实用新型，完全模拟人类上肢骨骼结构，具有七个自由度，具有更高的灵活性，将舵机内置在各部件内，结构紧凑，灵敏度和动作精度高，噪音小，污染少，能在极端的温度环境下使用，可以根据需要安装在任意倾斜角度的基座上，适用性强。
[0032]本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.通用机械臂，其特征在于，包括固定座、机械臂肩、上臂、肘关节、前臂、腕关节和手腕接口，所述手腕接口上设有用于与多种机械手卡接的卡槽，其中: 所述机械臂肩通过机械臂肩舵机转动设置在所述固定座上； 所述上臂内部设有上臂抬动舵机和上臂旋转舵机，所述上臂通过所述上臂抬动舵机铰接在所述机械臂肩上； 所述肘关节通过上臂旋转舵机转动设置在所述上臂上，所述肘关节内设有肘关节舵机； 所述前臂通过所述肘关节舵机铰接在所述肘关节上，所述前臂内设有前臂旋转舵机；所述腕关节包括腕部上下舵机和腕部左右舵机，所述腕部左右舵机通过所述前臂旋转舵机转动设置在所述前臂上，所述腕部上下舵机通过第一铰接轴铰接在所述腕部左右舵机上； 所述手腕接口通过第二铰接轴铰接在所述腕部上下舵机上，且所述第一铰接轴与所述第二铰接轴垂直设置。2.如权利要求1所述的通用机械臂，其特征在于，所述机械臂肩上设有两延伸板，所述上臂铰接在两所述延伸板之间。3.如权利要求1所述的通用机械臂，其特征在于，所述前臂设有两对称的肘关节舵机臂，两所述肘关节舵机臂铰接在所述肘关节的两侧。4.如权利要求1所述的通用机械臂，其特征在于，所述手腕接口包括连接板和两端的弧形板，所述弧形板铰接在所述腕部上下舵机上，所述连接板的外侧面上设有所述卡槽。5.如权利要求1所述的通用机械臂，其特征在于，所述上臂旋转舵机与所述肘关节之间设有第一齿轮组件，所述前臂旋转舵机与所述腕部左右舵机之间设有第二齿轮组件。6.如权利要求1所述的通用机械臂，其特征在于，所述上臂和所述前臂的壳体均由内、外两部分扣接而成。
【文档编号】B25J18/00GK205497525SQ201620340562
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】孙天齐
【申请人】奇弩（北京）科技有限公司