专利名称：一种六自由度机器人灵巧手臂的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机器人手臂。
背景技术：
机器人手臂是机器人系统实现大范围宏操作的重要工具，对机器人系统的作业能 力、作业水平具有重要的影响。特别是近年来发展迅速的服务机器人、特种操作机器人等， 对操作手臂提出了更高的要求。目前市场上成熟的机器人手臂，具有重量大、集成度低等问 题，限制了灵巧手与机器人系统的集成。
发明内容
本发明的目的是提供一种六自由度机器人灵巧手臂，以解决现有机器人手臂重量 大、集成度低，限制了灵巧手与机器人系统集成的问题。 本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是本发明的手臂由第一肩关节、第 二肩关节、第一肘关节、第二肘关节、两自由度腕关节、基座、第一肩关节连接件、第二肩关 节连接件、上臂、第一肘关节连接件、第二肘关节连接件、前臂、第一肩关节电路板、第二肩 关节电路板、第一肘关节电路板、第二肘关节电路板、腕关节电路板和多根导线组成，所述 上臂和前臂均设有内腔；第一肩关节的第一固定端与基座相连接，第一肩关节的第一输出 端通过第一肩关节连接件与第二肩关节的第二输出端连接，第二肩关节的第二固定端通过 第二肩关节连接件与上臂的上端连接，上臂的下端通过第一肘关节连接件与第一肘关节的 第三固定端连接，第一肘关节的第三输出端通过第二肘关节连接件与第二肘关节的第四输 出端连接，第二肘关节的第四固定端与前臂的上端连接，前臂的下端与两自由度腕关节连 接；第一肩关节的旋转中心轴线、第二肘关节的旋转中心轴线及两自由度腕关节的侧摆中 心轴线三者在同一平面内，且均与第二肩关节的俯仰中心轴线、第一肘关节的俯仰中心轴 线及两自由度腕关节的俯仰中心轴线垂直；第一肩关节的旋转中心轴线与第二肩关节的 俯仰中心轴线正交，两自由度腕关节的侧摆中心轴线与两自由度腕关节的俯仰中心轴线正 交，第二肘关节的旋转中心轴线与第一肘关节的俯仰中心轴线、两自由度腕关节的俯仰中 心轴线及两自由度腕关节的侧摆中心轴线正交；第一肩关节电路板固装在基座与第二肩 关节相邻一侧端面上，第二肩关节电路板靠近第二肩关节设置且与上臂的上端固接，第一 肘关节电路板靠近第一肘关节设置且与上臂的下端固接，第二肘关节电路板和腕关节电路 板均固装在前臂上，第一肩关节电路板的输出端与第二肩关节电路板的输入端之间、第二 肩关节电路板的输出端与第一肘关节电路板的输入端之间、第一肘关节电路板的输出端与 第二肘关节电路板的输入端之间、第二肘关节电路板的输出端与腕关节电路板的输入端之 间、第一肩关节的第一输出端与第一肩关节的第一电气系统之间、第一肩关节的第一固定 端与第一肩关节的第一电气系统之间、第二肩关节的第二输出端与第二肩关节的第二电气 系统之间、第二肩关节的第二固定端与第二肩关节的第二电气系统之间、第一肘关节的第 三输出端与第一肘关节的第三电气系统之间、第一肘关节的第三固定端与第一肘关节的第三电气系统之间、第二肘关节的第四输出端与第二肘关节的第四电气系统之间及第二肘关 节的第四固定端与第二肘关节的第四电气系统之间分别通过导线连接。 本发明的有益效果是本发明具有结构简单、紧凑、重量轻、集成度高、可靠性高的 优点。本发明能够实现肩关节的旋转和俯仰、肘关节的旋转和俯仰以及腕关节的侧摆和俯 仰运动；采用各连接件、上臂和前臂将各模块化关节相互连接构成机械臂，同时设置了各关 节的运动范围，实现了灵巧手臂与人手臂相近的工作空间；关节电路板集成在靠近关节的 基座、上臂及前臂上，采用关节上臂及前臂内腔走线的方式，实现手腕及各关节间的串行电 气连接。
图1是本发明的整体结构主视图，图2是图1的右视图，图3是本发明的机械臂各 关节的运动范围主视图，图4是图3的右视图，图5是图4的仰视图，图6是各关节间的机 械连接结构主视图，图7是图6的右视图，图8是各关节电路板布置位置轴测图(主视)，图 9是各关节电路板布置位置轴测图(后视)，图10a-图10c是各关节与电路板之间的走线 图(其中图10a是第一导线15从第一肩关节电路板14-1的输出端引出，绕过基座6后从 第一肩关节1的第一轴向中心孔1-5穿过的走线图，图10b是导线15绕过第一肩关节连接 件7后穿过第二肩关节2的第二轴向中心孔2-5的走线图，图10c是导线15绕过第二肩关 节连接件8后向下走线，最后从前臂12的侧壁引出的走线图)，图11是第一肩关节1或第 二肩关节2的主视结构图，图12是第一肘关节3或第二肘关节4的主视结构图，图13是第 一肩关节1或第二肩关节2的主视剖视图，图14是第一肘关节3或第二肘关节4的主视剖 视图。
具体实施例方式
具体实施方式
一 结合图1-图14说明本实施方式，本实施方式的手臂由第一肩关 节1、第二肩关节2、第一肘关节3、第二肘关节4、两自由度腕关节5、基座6、第一肩关节连 接件7、第二肩关节连接件8、上臂9、第一肘关节连接件10、第二肘关节连接件11、前臂12、 第一肩关节电路板14-1、第二肩关节电路板14-2、第一肘关节电路板14-3、第二肘关节电 路板14-4、腕关节电路板14-5和多根导线15组成，所述上臂9和前臂12均设有内腔；第 一肩关节1的第一固定端1-3与基座6相连接，第一肩关节1的第一输出端l-4通过第一 肩关节连接件7与第二肩关节2的第二输出端2-4连接，第二肩关节2的第二固定端2-3 通过第二肩关节连接件8与上臂9的上端连接，上臂9的下端通过第一肘关节连接件10与 第一肘关节3的第三固定端3-3连接，第一肘关节3的第三输出端3-4通过第二肘关节连 接件11与第二肘关节4的第四输出端4-4连接，第二肘关节4的第四固定端4-3与前臂12 的上端连接，前臂12的下端与两自由度腕关节5连接；第一肩关节1的旋转中心轴线1-1、 第二肘关节4的旋转中心轴线4-1及两自由度腕关节5的侧摆中心轴线5-2三者在同一平 面内，且均与第二肩关节2的俯仰中心轴线2-l、第一肘关节3的俯仰中心轴线3-1及两自 由度腕关节5的俯仰中心轴线5-1垂直；第一肩关节1的旋转中心轴线1-1与第二肩关节 2的俯仰中心轴线2-1正交，两自由度腕关节5的侧摆中心轴线5-2与两自由度腕关节5的 俯仰中心轴线5-1正交，第二肘关节4的旋转中心轴线4-1与第一肘关节3的俯仰中心轴线3-l、两自由度腕关节5的俯仰中心轴线5-1及两自由度腕关节5的侧摆中心轴线5-2正 交；第一肩关节电路板14-1固装在基座6与第二肩关节2相邻一侧端面上，第二肩关节电 路板14-2靠近第二肩关节2设置且与上臂9的上端固接，第一肘关节电路板14-3靠近第 一肘关节3设置且与上臂9的下端固接，第二肘关节电路板14-4和腕关节电路板14-5均 固装在前臂12上，第一肩关节电路板14-1的输出端与第二肩关节电路板14-2的输入端之 间、第二肩关节电路板14-2的输出端与第一肘关节电路板14-3的输入端之间、第一肘关节 电路板14-3的输出端与第二肘关节电路板14-4的输入端之间、第二肘关节电路板14-4的 输出端与腕关节电路板14-5的输入端之间、第一肩关节1的第一输出端1-4与第一肩关节 1的第一电气系统1-10之间、第一肩关节1的第一固定端1-3与第一肩关节1的第一电气 系统1-10之间、第二肩关节2的第二输出端2-4与第二肩关节2的第二电气系统2-10之 间、第二肩关节2的第二固定端2-3与第二肩关节2的第二电气系统2-10之间、第一肘关 节3的第三输出端3-4与第一肘关节3的第三电气系统3-10之间、第一肘关节3的第三固 定端3-3与第一肘关节3的第三电气系统3-10之间、第二肘关节4的第四输出端4-4与第 二肘关节4的第四电气系统4-10之间及第二肘关节4的第四固定端4-3与第二肘关节4 的第四电气系统4-10之间分别通过导线15连接。
具体实施方式
二 结合图10a-图10c说明本实施方式，本实施方式的第一肩关节 电路板14-1的输出端与第二肩关节电路板14-2的输入端之间的走线路径是导线15绕过 基座6从第一肩关节1的第一轴向中心孔1-5穿过，并绕过肩关节连接件7，再穿过第二肩 关节2的第二轴向中心孔2-5及绕过第二肩关节连接件8，穿入上臂9的内腔，从上臂9的 侧壁中间位置穿出连接至第二肩关节电路板14-2的输入端；第一肘关节电路板14-3的输 出端与第二肘关节电路板14-4的输入端之间的走线路径是导线15从上臂9的侧壁穿入， 沿上臂9的内腔走线，绕过第一肘关节连接件10，穿过第一肘关节3的第三轴向中心孔3-5 并绕过第二肘关节连接件11 ，再穿过第二肘关节4的第四轴向中心孔4-5进入前臂12的内 腔中，最后从前臂12的侧壁引出连接至第二肘关节电路板14-4。如此设置，避免关节转动 引起导线的缠绕。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1、图2、图13和图14说明本实施方式，本实施方式的第 一肩关节1的第一输出端l-4与第一肩关节1的第一电气系统l-10之间的走线路径是导 线15从第一肩关节1的第一输出端1-4引出穿过第一肩关节1的第一轴向中心孔1-5与 第一肩关节1的第一电气系统1-10连接；第二肩关节2的第二输出端2-4与第二肩关节2 的第二电气系统2-10之间的走线路径是导线15从第二肩关节2的第二输出端2-4引出 穿过第二肩关节2的第二轴向中心孔2-5与第二肩关节2的第二电气系统2-10连接；第一 肘关节3的第三输出端3-4与第一肘关节3的第三电气系统3-10之间的走线路径是导线 15从第一肘关节3的第三输出端3-4引出穿过第一肘关节3的第三轴向中心孔3-5与第一 肘关节3的第三电气系统3-10连接；第二肘关节4的第四输出端4-4与第二肘关节4的第 四电气系统4-10之间的走线路径是导线15从第二肘关节4的第四输出端4-4引出穿过 第二肘关节4的第四轴向中心孔4-5与第二肘关节4的第四电气系统4-10连接。如此设 置，避免关节转动引起导线的缠绕。其它与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图2说明本实施方式，本实施方式的第二肩关节2的第二肩 关节俯仰中心轴线2-1与第一肘关节3的第一肘关节俯仰中心轴线3-1的距离H1为260mm，第一肘关节3的第一肘关节俯仰中心轴线3-1与两自由度腕关节5的腕关节俯仰中心轴线5-1的距离H2为250mm。如此设置，满足了灵巧手臂的设计要求。其它与具体实施方式
一、二或三相同。
具体实施方式
五结合图1和图4说明本实施方式，本实施方式的第一肩关节1绕第一肩关节旋转中心轴线1-1转动的角度为-90°至180° ，第一肩关节l转动角度定义如下手臂垂直向下位置定义为0° ，第一肩关节1绕第一肩关节旋转中心轴线1-1由手臂垂直向下位置向机器人躯体后上方转动的角度定义为负值，第一肩关节1绕第一肩关节旋转中心轴线l-l由手臂垂直向下位置向机器人躯体前上方转动的角度定义为正值。如此设置，满足了灵巧手臂的设计要求。其它与具体实施方式
一至四中的任意一个相同。
具体实施方式
六结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的第二肩关节2绕第二肩关节俯仰中心轴线2-l的俯仰角度为0。至180° ，第二肩关节2俯仰角度定义如下手臂垂直向下位置定义为O。，第二肩关节2绕第二肩关节俯仰中心轴线2-l由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧上方转动的角度定义为正值(即第二肩关节2的俯仰轨迹与机器人躯体在同一平面内)。如此设置，满足了灵巧手臂的设计要求。其它与具体实施方式
一至五中的任意一个相同。
具体实施方式
七结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的第一肘关节3绕第一肘关节俯仰中心轴线3-1的俯仰角度为-30°至120° ，第一肘关节3的俯仰角度定义如下手臂垂直向下位置定义为0° ，第一肘关节3绕第一肘关节俯仰中心轴线3-1由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧方向俯仰的角度定义为负值，第一肘关节3绕第一肘关节俯仰中心轴线3-l由手臂垂直向下位置向机器人躯体内侧方向俯仰的角度定义为正值(即第一肘关节3的俯仰轨迹与机器人躯体平行)。如此设置，满足了灵巧手臂的设计要求。其它与具体实施方式
一至六中任意一个相同。
具体实施方式
八结合图1、图2和图5说明本实施方式，本实施方式的第二肘关节4以第二肘关节旋转中心轴线4-1为回转轴回转的角度为-90°至90° ，第二肘关节4的回转角度定义如下手臂垂直向下位置定义为O。，第二肘关节4以第二肘关节旋转中心轴线4-1为回转轴由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧及前侧方向水平回转的角度定义为正值，第二肘关节4以第二肘关节旋转中心轴线4-l为回转轴由手臂垂直向下位置向机器人躯体内侧及前侧方向水平回转的角度定义为负值。如此设置，满足了灵巧手臂的设计要求。其它与具体实施方式
一至七中任意一个相同。
具体实施方式
九结合图1-图4说明本实施方式，本实施方式的两自由度腕关节5绕腕关节俯仰中心轴线5-1的俯仰角度为-90°至90° ;两自由度腕关节5绕腕关节侧摆中心轴线5-2摆动的角度为-60°至60° ，手臂垂直向下位置定义为O。，两自由度腕关节5的俯仰角度定义如下两自由度腕关节5绕腕关节俯仰中心轴线5-1由手臂垂直向下位置向机器人躯体内侧方向转动的角度定义为正值，两自由度腕关节5绕腕关节俯仰中心轴线5-l由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧方向转动的角度定义为负值；两自由度腕关节5的侧摆角度定义如下两自由度腕关节5绕腕关节侧摆中心轴线5-2由手臂垂直向下位置向机器人躯体前侧方向转动的角度定义为正值，两自由度腕关节5绕腕关节侧摆中心轴线5-2由手臂垂直向下位置向机器人躯体后侧方向转动的角度定义为负值。如此设置，满足了灵巧手臂的设计要求。本实施方式与具体实施方式
五至八的方案组合在一起可完全
8满足灵巧手臂的设计要求。
具体实施方式
十结合图1、图2、图11和图12说明本实施方式，本实施方式的第一肩关节1、第二肩关节2、第一肘关节3和第二肘关节4采用模施方式的第一肩关节1、第二肩关节2、第一肘关节3和第二肘关节4采用模块化设计，第一肩关节1由第一固定端l-3、第一输出端l-4、第一固定端挡块l-8、第一输出端限位块1-9及第一电气系统1-10组成；所述第一固定端挡块1-8设置在第一固定端1-3内，第一固定端1-3与第一输出端1-4之间通过轴承连接，第一肩关节1上设有第一轴向中心孔l-5，第一固定端1-3的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有六个第一螺钉孔l-6，第一输出端1-4的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有至少六个第二螺钉孔l-7，实现关节的上下机械连接，第一输出端限位块
1- 9装在第一固定端1-3的外壁上且与第一输出端l-4相邻一侧端面可拆卸连接，第一电气系统1-10设置在第一固定端1-3上；第二肩关节2由第二固定端2-3、第二输出端2-4、第二固定端挡块2-8、第二输出端限位块2-9及第二电气系统2-10组成；所述第二固定端挡块2-8设置在第二固定端2-3内，第二固定端2-3与第二输出端2-4之间通过轴承连接，第二肩关节2上设有第二轴向中心孔2-5，第二固定端2-3的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有六个第三螺钉孔2-6，第二输出端2-4的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有至少六个第四螺钉孔2-7，实现关节的上下机械连接，第二输出端限位块2-9装在第二固定端
2- 3的外壁上且与第二输出端2-4相邻一侧端面可拆卸连接，第二电气系统2-10设置在第二固定端2-3上；第一肘关节3由第三固定端3-3、第三输出端3-4、第三固定端挡块3_8、第三输出端限位块3-9及第三电气系统3-10组成；所述第三固定端挡块3-8设置在第三固定端3-3内，第三固定端3-3与第三输出端3-4之间通过轴承连接，第一肘关节3上设有第三轴向中心孔3-5，第三固定端3-3的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有六个第五螺钉孔3-6，第三输出端3-4的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有至少六个第六螺钉孔3-7，实现关节的上下机械连接，第三输出端限位块3-9装在第三固定端3-3的外壁上且与第三输出端3-4相邻一侧端面可拆卸连接，第三电气系统3-10设置在第三固定端3-3上；第二肘关节4由第四固定端4-3、第四输出端4-4、第四固定端挡块4-8、第四输出端限位块4_9及第四电气系统4-10组成；所述第四固定端挡块4-8设置在第四固定端4-3内，第四固定端4-3与第四输出端4-4之间通过轴承连接，第二肘关节4上设有第四轴向中心孔4-5，第四固定端4-3的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有六个第七螺钉孔4-6，第四输出端4-4的外圆周端面上沿其圆周方向均布设有至少六个第八螺钉孔4-7，实现关节的上下机械连接，第四输出端限位块4-9装在第四固定端4-3的外壁上且与第四输出端4-4相邻一侧端面可拆卸连接，第四电气系统4-10设置在第四固定端4-3上。如此设置，可实现各关节的上下机械连接，并能限定各关节运动范围。 工作原理每个关节固定端(包括第一固定端l-3、第二固定端2-3、第三固定端
3- 3和第四固定端4-3)与相应的一个电机定子固接，每个关节输出端(包括第一输出端l-4、第二输出端2-4、第三输出端3-4和第四输出端4-4)与相应的一个力矩传感器连接，每个关节固定端与该关节输出端相对转动，形成了该关节的运动。设定每个关节固定端与该关节输出端的相对运动范围，限制了机械手臂各关节的运动范围(具有与人手臂相近的关
节运动范围旋转(第一肩关节l) :-90°至180° ;俯仰(第二肩关节2) :0° -180° ;俯仰(第一肘关节3) :_30° _120° ;旋转(第二肘关节4) :-90° _90° ;俯仰(两自由度腕关节5):-90° -90° ;侧摆(两自由度腕关节5) :-60° -6(T
权利要求
一种六自由度机器人灵巧手臂，所述手臂由第一肩关节(1)、第二肩关节(2)、第一肘关节(3)、第二肘关节(4)、两自由度腕关节(5)、基座(6)、第一肩关节连接件(7)、第二肩关节连接件(8)、上臂(9)、第一肘关节连接件(10)、第二肘关节连接件(11)、前臂(12)、第一肩关节电路板(14-1)、第二肩关节电路板(14-2)、第一肘关节电路板(14-3)、第二肘关节电路板(14-4)、腕关节电路板(14-5)和多根导线(15)组成，所述上臂(9)和前臂(12)均设有内腔；其特征在于第一肩关节(1)的第一固定端(1-3)与基座(6)相连接，第一肩关节(1)的第一输出端(1-4)通过第一肩关节连接件(7)与第二肩关节(2)的第二输出端(2-4)连接，第二肩关节(2)的第二固定端(2-3)通过第二肩关节连接件(8)与上臂(9)的上端连接，上臂(9)的下端通过第一肘关节连接件(10)与第一肘关节(3)的第三固定端(3-3)连接，第一肘关节(3)的第三输出端(3-4)通过第二肘关节连接件(11)与第二肘关节(4)的第四输出端(4-4)连接，第二肘关节(4)的第四固定端(4-3)与前臂(12)的上端连接，前臂(12)的下端与两自由度腕关节(5)连接；第一肩关节(1)的旋转中心轴线(1-1)、第二肘关节(4)的旋转中心轴线(4-1)及两自由度腕关节(5)的侧摆中心轴线(5-2)三者在同一平面内，且均与第二肩关节(2)的俯仰中心轴线(2-1)、第一肘关节(3)的俯仰中心轴线(3-1)及两自由度腕关节(5)的俯仰中心轴线(5-1)垂直；第一肩关节(1)的旋转中心轴线(1-1)与第二肩关节(2)的俯仰中心轴线(2-1)正交，两自由度腕关节(5)的侧摆中心轴线(5-2)与两自由度腕关节(5)的俯仰中心轴线(5-1)正交，第二肘关节(4)的旋转中心轴线(4-1)与第一肘关节(3)的俯仰中心轴线(3-1)、两自由度腕关节(5)的俯仰中心轴线(5-1)及两自由度腕关节(5)的侧摆中心轴线(5-2)正交；第一肩关节电路板(14-1)固装在基座(6)与第二肩关节(2)相邻一侧端面上，第二肩关节电路板(14-2)靠近第二肩关节(2)设置且与上臂(9)的上端固接，第一肘关节电路板(14-3)靠近第一肘关节(3)设置且与上臂(9)的下端固接，第二肘关节电路板(14-4)和腕关节电路板(14-5)均固装在前臂(12)上，第一肩关节电路板(14-1)的输出端与第二肩关节电路板(14-2)的输入端之间、第二肩关节电路板(14-2)的输出端与第一肘关节电路板(14-3)的输入端之间、第一肘关节电路板(14-3)的输出端与第二肘关节电路板(14-4)的输入端之间、第二肘关节电路板(14-4)的输出端与腕关节电路板(14-5)的输入端之间、第一肩关节(1)的第一输出端(1-4)与第一肩关节(1)的第一电气系统(1-10)之间、第一肩关节(1)的第一固定端(1-3)与第一肩关节(1)的第一电气系统(1-10)之间、第二肩关节(2)的第二输出端(2-4)与第二肩关节(2)的第二电气系统(2-10)之间、第二肩关节(2)的第二固定端(2-3)与第二肩关节(2)的第二电气系统(2-10)之间、第一肘关节(3)的第三输出端(3-4)与第一肘关节(3)的第三电气系统(3-10)之间、第一肘关节(3)的第三固定端(3-3)与第一肘关节(3)的第三电气系统(3-10)之间、第二肘关节(4)的第四输出端(4-4)与第二肘关节(4)的第四电气系统(4-10)之间及第二肘关节(4)的第四固定端(4-3)与第二肘关节(4)的第四电气系统(4-10)之间分别通过导线(15)连接。
2. 根据权利要求1所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于第一肩关节电 路板(14-1)的输出端与第二肩关节电路板(14-2)的输入端之间的走线路径是导线(15) 绕过基座(6)从第一肩关节(1)的第一轴向中心孔(1-5)穿过，并绕过肩关节连接件(7)， 再穿过第二肩关节(2)的第二轴向中心孔(2-5)及绕过第二肩关节连接件(8)，穿入上臂 (9)的内腔，从上臂(9)的侧壁中间位置穿出连接至第二肩关节电路板(14-2)的输入端；第一肘关节电路板(14-3)的输出端与第二肘关节电路板(14-4)的输入端之间的走线路 径是导线(15)从上臂(9)的侧壁穿入，沿上臂(9)的内腔走线，绕过第一肘关节连接件 (IO)，穿过第一肘关节(3)的第三轴向中心孔(3-5)并绕过第二肘关节连接件(ll)，再穿过 第二肘关节(4)的第四轴向中心孔(4-5)进入前臂(12)的内腔中，最后从前臂(12)的侧 壁引出连接至第二肘关节电路板(14-4)。
3. 根据权利要求l所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于第一肩关节(1) 的第一输出端(1-4)与第一肩关节(1)的第一电气系统(1-10)之间的走线路径是导线 (15)从第一肩关节(1)的第一输出端(1-4)引出穿过第一肩关节(1)的第一轴向中心孔 (1-5)与第一肩关节(1)的第一电气系统(1-10)连接；第二肩关节(2)的第二输出端(2-4) 与第二肩关节(2)的第二电气系统(2-10)之间的走线路径是导线(15)从第二肩关节(2) 的第二输出端(2-4)引出穿过第二肩关节(2)的第二轴向中心孔(2-5)与第二肩关节(2) 的第二电气系统(2-10)连接；第一肘关节(3)的第三输出端(3-4)与第一肘关节(3)的第 三电气系统(3-10)之间的走线路径是导线(15)从第一肘关节(3)的第三输出端(3-4)引 出穿过第一肘关节(3)的第三轴向中心孔(3-5)与第一肘关节(3)的第三电气系统(3-10) 连接；第二肘关节(4)的第四输出端(4-4)与第二肘关节(4)的第四电气系统(4-10)之间 的走线路径是导线(15)从第二肘关节(4)的第四输出端(4-4)引出穿过第二肘关节(4) 的第四轴向中心孔(4-5)与第二肘关节(4)的第四电气系统(4-10)连接。
4. 根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于所述第 二肩关节(2)的第二肩关节俯仰中心轴线(2-1)与第一肘关节(3)的第一肘关节俯仰中心 轴线(3-1)的距离(HI)为260mm，第一肘关节(3)的第一肘关节俯仰中心轴线(3_1)与两 自由度腕关节(5)的腕关节俯仰中心轴线(5-1)的距离(H2)为250rnm。
5. 根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于所述第 一肩关节(1)绕第一肩关节旋转中心轴线(1-1)转动的角度为-90°至180° ，第一肩关节(1) 转动角度定义如下手臂垂直向下位置定义为0° ，第一肩关节(1)绕第一肩关节旋转 中心轴线(1-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体后上方转动的角度定义为负值，第一肩 关节(1)绕第一肩关节旋转中心轴线(1-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体前上方转动 的角度定义为正值。
6. 根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于所述第 二肩关节(2)绕第二肩关节俯仰中心轴线(2-1)的俯仰角度为O。至18(T ，第二肩关节(2) 俯仰角度定义如下手臂垂直向下位置定义为0° ，第二肩关节(2)绕第二肩关节俯仰 中心轴线(2-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧上方转动的角度定义为正值。
7. 根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于所述第 一肘关节(3)绕第一肘关节俯仰中心轴线3-l的俯仰角度为-30°至12(T ，第一肘关节(3) 的俯仰角度定义如下手臂垂直向下位置定义为O。，第一肘关节(3)绕第一肘关节俯 仰中心轴线(3-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧方向俯仰的角度定义为负值，第 一肘关节(3)绕第一肘关节俯仰中心轴线(3-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体内侧方 向俯仰的角度定义为正值。
8. 根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于所述第 二肘关节(4)以第二肘关节旋转中心轴线(4-1)为回转轴回转的角度为-90°至90° ，第二肘关节(4)的回转角度定义如下手臂垂直向下位置定义为0。，第二肘关节(4)以第二 肘关节旋转中心轴线(4-1)为回转轴由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧及前侧方向 水平回转的角度定义为正值，第二肘关节(4)以第二肘关节旋转中心轴线(4-1)为回转轴 由手臂垂直向下位置向机器人躯体内侧及前侧方向水平回转的角度定义为负值。
9.根据权利要求1、2或3所述的一种六自由度机器人灵巧手臂，其特征在于所述两 自由度腕关节(5)绕腕关节俯仰中心轴线(5-1)的俯仰角度为-90°至90° ;两自由度腕 关节(5)绕腕关节侧摆中心轴线(5-2)摆动的角度为-60°至60° ，手臂垂直向下位置定 义为0° ，两自由度腕关节(5)的俯仰角度定义如下两自由度腕关节(5)绕腕关节俯仰中 心轴线(5-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体内侧方向转动的角度定义为正值，两自由 度腕关节(5)绕腕关节俯仰中心轴线(5-1)由手臂垂直向下位置向机器人躯体外侧方向转 动的角度定义为负值；两自由度腕关节(5)的侧摆角度定义如下两自由度腕关节(5)绕 腕关节侧摆中心轴线(5-2)由手臂垂直向下位置向机器人躯体前侧方向转动的角度定义 为正值，两自由度腕关节(5)绕腕关节侧摆中心轴线(5-2)由手臂垂直向下位置向机器人 躯体后侧方向转动的角度定义为负值。
全文摘要
一种六自由度机器人灵巧手臂，它涉及一种机器人手臂。以解决现有机器人手臂重量大、集成度低，限制了灵巧手与机器人系统集成问题。第一肩关节与基座相连接，第一肩关节通过第一肩关节连接件与第二肩关节连接，第二肩关节通过第二肩关节连接件与上臂连接，上臂通过第一肘关节连接件与第一肘关节连接，第一肘关节通过第二肘关节连接件与第二肘关节连接，第二肘关节与前臂连接，前臂与两自由度腕关节连接，第一肩关节电路板固装在基座上，第二肩关节电路板及第一肘关节电路板与上臂固接，第二肘关节电路板和腕关节电路板固装在前臂上。导线与第一、二肩关节电路板及第一、二肘关节电路板以及腕关节电路板依次连接。本发明重量轻、集成度和可靠性高。
文档编号B25J9/08GK101745913SQ200910073469
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月21日 优先权日2009年12月21日
发明者刘伊威, 刘宏, 张奇, 谢宗武, 赵京东 申请人:哈尔滨工业大学