一种排爆机器人的机械手臂的制作方法
【专利摘要】一种排爆机器人的机械手臂，涉及机器人领域，本实用新型通过在机械手臂的腕关节和肘关节处分别设置蜗轮蜗杆，并分别通过电机驱动蜗杆旋转，同时在小臂和大臂的中部设置腕转轴和肘转轴，并分别通过电机驱动腕转轴和肘转轴旋转，实现机械手臂的大臂摆动、小臂摆动和转动以及腕转等动作，本实用新型所述的机械手臂既可以单独使用又可以配合使用，其控制方式可以是手动控制也可以事先将程序输入单片机中来控制，进而使排爆机器人能完成各种情况下的排爆工作，本实用新型具有定位精度高、自锁性能好等特点，适合大范围的推广和应用。
【专利说明】一种排爆机器人的机械手臂
[0001]【【技术领域】】
[0002]本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人的机械手臂，具体涉及一种排爆机器人的机械手臂。
[0003]【【背景技术】】
[0004]已知的，排爆工作是一项复杂的、涉及人身安全的工作，这就要求排爆工作人员不仅胆大，还要心细，但是据报道，每年都有许多排爆工作人员伤亡，如果有台能帮助排爆工作人员工作的机器人，对保护排爆人员的人身安全和减少排爆人员的生命伤亡都会起有益的作用，正是基于这样的创造思想，各国都制造出各种各样的排爆机器人，比如英国是最早研制排爆机器人的国家，由于英国与北爱尔兰长期的民族矛盾，不断受到爆炸物的威胁，因此，较早研制出爆炸物处理机器人，其生产的履带式“手推车”及“超级手推车”排爆机器人，已经出售到50多个国家的军警机构，最近又将“手推车”加以优化，研制出“土拔鼠”及“野牛”两种遥控电动排爆机器人，并在最近的伊拉克战争中用来探测和处理爆炸物；还有法国比较有名的排爆机器人是Cy-bernetics公司研制的RS200机器人，法国的空军、陆军、警察署都购买了这种机器人，此外DM公司研制的RM35机器人也被用到巴黎机场，该机器人装有内置望远镜的机械长臂达2.Sm,有效载荷30kg，通过采用全履带式底盘，使其具有极好的越野能力，另外，还装有一些特殊功能的仪器；再有美国是对排爆机器人的研究是十分重视，把它作为下一代战斗力的重要组成部分，投入了大量的资金和人力物力，美国Romotec公司研制的Andros系列机器人受到各国军警部门的欢迎，白宫和国会大厦警察局都购买了这种机器人，海湾战争后，美国曾用这种机器人在沙特阿拉伯和科威特的空军基地清理地雷和未爆炸的弹药，这种机器人有一个可升高到4.5m的支架，可在上面装彩色摄象机、昼夜瞄准具、双耳音频探测器、化学探测器、微型定位系统、红外线传感器等，遥控距离达IOm,另外，美国Wolstenholme机器人公司生产的MR5和MR7排爆机器人是用于户内和户外环境、适应所 有地形的排爆机器人；同时以色列长期受到恐怖活动的威胁，对反恐十分重视，为了对付自杀性爆炸袭击，研制和购买了多种型号的排爆机器人，另外，加拿大、德国、澳大利亚、日本、韩国等国都相继投入相当的人力物力来研制排爆机器人；而我国在排爆机器人的研制能力方面，明显落后于上述发达国家，但是，我国的科技研究人员经过努力，在一些方面已经接近了国际的先进水平，已有几种排爆机器人投入使用，比如上海交通大学是我国最早从事机器人研究的单位之一，承担过多项国家的重点项目攻关、“八六三”计划、国家自然科技基金有关的机器人项目，该学校先后研制出消防机器人、教学机器人、喷涂机器人、弧焊机器人等，自2002年以来也在致力于排爆机器人的研制，目前已经生产出性能样机；还有华南理工大学也是我国较早从事机器人研究的单位之一，也是广东第一个从事机器人研究的单位，目前有华南理工大学与广东省公安厅及京亮发展有限公司联合开发的排爆机器人已经在2005年中国的反恐防爆机器人展览会上展出，该机器人具有六个自由度，最大行驶速度0.8m/s,最大的爬行坡度35度,最大的抓取重量30kg,机械手前端配有爆炸物销毁器两套和带红外瞄准器的连发散弹枪一支，末端配有手爪、电钻、电锯、电剪和拾音器一枚，并可根据控制指令自动更换，行走小车配有X光探测仪和活动成像板，扩音器和报警器；再有中国沈阳自动化研究所自行研制的反恐防爆机器人“灵蜥-A”型和“灵蜥-B”型也先后获得成功，“灵蜥-B”型属于遥控移动式作业机，是一种具有抓取、销毁爆炸物等功能的新型机器人产品，它形体矫健，自重180kg,最大行驶速度为40m/min,可以跨越
0.45m高的障碍，爬行不超过45度的斜坡和楼梯，同时可以根据要求装备爆炸物销毁器、连发弹枪、催泪弹等武器，完成相应的功能等，但是由于排爆机器人比一般的工业机器人更加复杂、智能化程度更高，所涉及的技术越来越广、难度越来越高，其核心技术主要包括移动行走技术、遥控技术、半自主和自主技术、多传感器信息融合技术、导航和定位技术、仿生技术、多智能协调技术、微小化技术等，然而，无论是国内还是国外以往推出的各类排爆机器人都是仅具有较少的几个自由度，无法使机器人的手臂实现大臂摆动、小臂摆动和转动以及腕转等动作，这样以来使得排爆机器人所到达空间和完成的任务都很有限，无法满足排爆工作的需求。
[0005]【
【发明内容】
】
[0006]为克服【背景技术】中存在的不足，本实用新型提供了一种排爆机器人的机械手臂，本实用新型通过在机械手臂的腕关节和肘关节处分别设置蜗轮蜗杆，并通过电机驱动蜗杆旋转，同时在小臂和大臂的中部设置腕转轴和肘转轴，并分别通过电机驱动腕转轴和肘转轴旋转，实现机械手臂的大臂摆动、小臂摆动和转动以及腕转等动作，进而使排爆机器人能完成各种情况下的排爆工作。
[0007]为实现如上所述的发明目的，本实用新型采用如下所述的技术方案:
[0008]一种排爆机器人的机械手臂，包括腕关节、小臂、肘关节和大臂，在所述腕关节的上部设有蜗轮轴A，在蜗轮轴A的中部设有蜗轮A，在所述蜗轮A的下部设有与蜗轮A啮合的蜗杆A，所述蜗杆A的任意一端通过联轴器A连接电机A，在蜗轮轴A上蜗轮A的两侧分别设有手腕侧板，所述两手腕侧板与蜗轮A固联，在两手腕侧板的上端设有法兰盘，所述法兰盘连接夹持机构，其中腕关节的底部通过螺母A固联腕转轴的上端，所述腕转轴设置在小臂的中部，腕转轴的下端穿`过腕转轴支撑板通过联轴器C连接电机D，在小臂的下端设有肘关节，所述肘关节的上部活动设有蜗轮轴B，所述蜗轮轴B与小臂固联，在蜗轮轴B的中部设有蜗轮B，所述蜗轮B的下部设有与蜗轮B啮合的蜗杆B，所述蜗杆B的任意一端通过联轴器B连接电机B，其中肘关节的底部通过螺母B固联肘转轴的上端，所述肘转轴设置在大臂的中部，肘转轴的下端穿过肘转轴支撑板通过联轴器D连接电机C形成所述的排爆机器人的机械手臂。
[0009]所述的排爆机器人的机械手臂，所述腕关节包括腕关节底板和腕关节侧板，在所述腕关节底板上面的两端分别对应设有腕关节侧板，在对应两腕关节侧板之间的上部设有蜗轮轴A，所述蜗轮轴A的两端与两腕关节侧板之间分别设有轴承D。
[0010]所述的排爆机器人的机械手臂，所述腕关节的底部与腕转轴的上端之间设有键。
[0011]所述的排爆机器人的机械手臂，所述腕转轴的上端与小臂的顶板之间设有轴承B，腕转轴的下部与腕转轴支撑板之间设有轴承。
[0012]所述的排爆机器人的机械手臂，所述肘关节包括肘关节底板和肘关节侧板，在所述肘关节底板上面的两端分别对应设有肘关节侧板，在对应两肘关节侧板之间的上部设有蜗轮轴B，在蜗轮轴B的中部通过键连接蜗轮B，在蜗轮轴B的两端与两肘关节侧板之间分别设有轴承，其中两肘关节侧板的内侧分别通过键连接小臂的下端，在蜗轮B的下端设有蜗杆B，所述蜗杆B设置在肘关节的对应两肘关节侧板之间，在蜗杆B与对应两肘关节侧板之间分别设有轴承A。
[0013]所述的排爆机器人的机械手臂，所述肘关节的底部通过键连接肘转轴的上端。
[0014]所述的排爆机器人的机械手臂，所述肘转轴的上端与大臂上端的顶板之间设有轴承E，肘转轴的下端与肘转轴支撑板之间设有轴承C。
[0015]所述的排爆机器人的机械手臂，所述电机D通过螺栓B固定在腕转电机固定板上。
[0016]所述的排爆机器人的机械手臂，所述电机C通过螺栓A固定在肘转轴电机固定板上。
[0017]所述的排爆机器人的机械手臂，所述小臂包括小臂上板和小臂下板，所述小臂上板和小臂下板通过紧固螺钉连接。
[0018]采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下所述的优越性:
[0019]本实用新型所述的一种排爆机器人的机械手臂，本实用新型通过在机械手臂的腕关节和肘关节处分别设置蜗轮蜗杆，并分别通过电机驱动蜗杆旋转，同时在小臂和大臂的中部设置腕转轴和肘转轴，并分别通过电机驱动腕转轴和肘转轴旋转，实现机械手臂的大臂摆动、小臂摆动和转动以及腕转等动作，本实用新型所述的机械手臂既可以单独使用又可以配合使用，其控制方式可以是手动控制也可以事先将程序输入单片机中来控制，进而使排爆机器人能完成各种情况下的排爆工作，本实用新型具有定位精度高、自锁性能好等特点，适合大范围的推广和应用
[0020]【【专利附图】
【附图说明】】
[0021]图1是本实用新型机械手臂的结构示意图；
[0022]图2是图1的左视结构示意图；
[0023]在图中:1、法兰盘；2、手腕侧板；3、蜗杆A ;4、螺母A ;5、腕转轴；6、小臂；7、紧固螺钉；8、蜗杆B ;9、轴承A ;10、肘关节；11、螺母B ;12、键；13、肘转轴；14、大臂；15、螺栓A ;16、联轴器A ;17、电机A ;18、联轴器B ;19、电机B ;20、电机C ;21、蜗轮A ;22、蜗轮轴A ;23、轴承B ;24、腕转轴支撑板；25、联轴器C ;26、腕转电机固定板；27、螺栓B ;28、电机D ;29、蜗轮B ;30、蜗轮轴B ;31、轴承C ;32、联轴器D ;33、轴承D ;34、腕关节；35、轴承E ;36、肘转轴支撑板；37、肘转轴电机固定板。
[0024]【【具体实施方式】】
[0025]通过下面的实施例可以更详细的解释本实用新型，本实用新型并不局限于下面的实施例；
[0026]结合附图1~2所述的一种排爆机器人的机械手臂，包括腕关节34、小臂6、肘关节10和大臂14，在所述腕关节34的上部设有蜗轮轴A22，在蜗轮轴A22的中部设有蜗轮A21，在所述蜗轮A21的下部设有与蜗轮A21啮合的蜗杆A3，所述腕关节34包括腕关节底板和腕关节侧板，在所述腕关节底板上面的两端分别对应设有腕关节侧板，在对应两腕关节侧板之间的上部设有蜗轮轴A22，所述蜗轮轴A22的两端与两腕关节侧板之间分别设有轴承D33，所述蜗杆A3的任意一端通过联轴器A16连接电机A17，由电机A17带动蜗杆A3旋转，进而使腕关节34上的法兰盘I实现转动，在蜗轮轴A22上蜗轮A21的两侧分别设有手腕侧板2，所述两手腕侧板2与蜗轮A21固联，在两手腕侧板2的上端设有法兰盘1，所述法兰盘I连接夹持机构， 其中夹持机构为机械手，机械手本实用新型人已另案申请，在此不予累述，其中腕关节34的底部通过螺母A4固联腕转轴5的上端，腕关节34的底部与腕转轴5的上端之间设有键，所述键为平键或半圆键或花键，在腕转轴5的上端与小臂6的顶板之间设有轴承B23，所述腕转轴5设置在小臂6的中部，所述小臂6包括小臂上板和小臂下板，所述小臂上板和小臂下板通过紧固螺钉7连接，腕转轴5的下端穿过腕转轴支撑板24通过联轴器C25连接电机D28，所述电机D28通过螺栓B27固定在腕转电机固定板26上，腕转轴5的下部与腕转轴支撑板24之间设有轴承，在小臂6的下端设有肘关节10，所述肘关节10的上部活动设有蜗轮轴B30，所述蜗轮轴B30与小臂6固联，在蜗轮轴B30的中部设有蜗轮B29，所述蜗轮B29的下部设有与蜗轮B29啮合的蜗杆B8，所述蜗杆B8的任意一端通过联轴器B18连接电机B19，所述肘关节10包括肘关节底板和肘关节侧板，在所述肘关节底板上面的两端分别对应设有肘关节侧板，在对应两肘关节侧板之间的上部设有蜗轮轴B30，在蜗轮轴B30的中部通过平键或半圆键或花键连接蜗轮B29，在蜗轮轴B30的两端与两肘关节侧板之间分别设有轴承，其中两肘关节侧板的内侧分别通过键连接小臂6的下端，在蜗轮B29的下端设有蜗杆B8，所述蜗杆B8设置在肘关节10的对应两肘关节侧板之间，在蜗杆B8与对应两肘关节侧板之间分别设有轴承A9，其中肘关节10的底部通过螺母Bll固联肘转轴13的上端，所述肘关节10的底部通过键12连接肘转轴13的上端，其中肘转轴13的上端与大臂14上端的顶板之间设有轴承E35，所述肘转轴13设置在大臂14的中部，肘转轴13的下端穿过肘转轴支撑板36通过联轴器D32连接电机C20形成所述的排爆机器人的机械手臂，其中肘转轴13的下端与肘转轴支撑板36之间设有轴承C31，所述电机C20通过螺栓A15固定在肘转轴电机固定板37上。
[0027]本实用新型所述的一种排爆机器人的机械手臂，在实际应用过程中，不仅可以应用到于排爆领域，在其它领域也有非常广阔的用途，比如用到自动化程度较高的工业生产线上，通过更换机械手臂上端的夹持机构来实现夹持不同形状的零件的工作要求，从而改善工人的劳动强度，提高劳动生产率，降低产品的生产成本，增加企业的经济效益，另外，若将其用到对人体有伤害的劳动环境中，可改善工人的劳动条件，减少环境对工人身体的伤害等。
[0028]本实用新型未详述部分为现有技术。
[0029]为了公开本实用新型的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本实用新型旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。
【权利要求】
1.一种排爆机器人的机械手臂，包括腕关节(34)、小臂(6)、肘关节(10)和大臂(14)，其特征是:在所述腕关节(34)的上部设有蜗轮轴A (22)，在蜗轮轴A (22)的中部设有蜗轮A (21)，在所述蜗轮A (21)的下部设有与蜗轮A (21)啮合的蜗杆A (3)，所述蜗杆A (3)的任意一端通过联轴器A (16)连接电机A (17)，在蜗轮轴A (22)上蜗轮A (21)的两侧分别设有手腕侧板(2)，所述两手腕侧板(2)与蜗轮A (21)固联，在两手腕侧板(2)的上端设有法兰盘(1)，所述法兰盘(I)连接夹持机构，其中腕关节(34)的底部通过螺母A (4)固联腕转轴(5)的上端，所述腕转轴(5)设置在小臂(6)的中部，腕转轴(5)的下端穿过腕转轴支撑板(24)通过联轴器C (25)连接电机D (28)，在小臂(6)的下端设有肘关节(10)，所述肘关节(10)的上部活动设有蜗轮轴B (30)，所述蜗轮轴B (30)与小臂(6)固联，在蜗轮轴B (30)的中部设有蜗轮B (29)，所述蜗轮B (29)的下部设有与蜗轮B (29)啮合的蜗杆B(8)，所述蜗杆B (8)的任意一端通过联轴器B (18)连接电机B (19)，其中肘关节(10)的底部通过螺母B (11)固联肘转轴(13)的上端，所述肘转轴(13)设置在大臂(14)的中部，肘转轴(13)的下端穿过肘转轴支撑板(36)通过联轴器D (32)连接电机C (20)形成所述的排爆机器人的机械手臂。
2.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述腕关节(34)包括腕关节底板和腕关节侧板，在所述腕关节底板上面的两端分别对应设有腕关节侧板，在对应两腕关节侧板之间的上部设有蜗轮轴A (22)，所述蜗轮轴A (22)的两端与两腕关节侧板之间分别设有轴承D (33)。
3.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述腕关节(34)的底部与腕转轴(5)的上端之间设有键。
4.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述腕转轴(5)的上端与小臂(6)的顶板之间设有轴承B (23)，腕转轴(5)的下部与腕转轴支撑板(24)之间设有轴承。`
5.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述肘关节(10)包括肘关节底板和肘关节侧板，在所述肘关节底板上面的两端分别对应设有肘关节侧板，在对应两肘关节侧板之间的上部设有蜗轮轴B (30)，在蜗轮轴B (30)的中部通过键连接蜗轮B(29)，在蜗轮轴B (30)的两端与两肘关节侧板之间分别设有轴承，其中两肘关节侧板的内侧分别通过键连接小臂(6)的下端，在蜗轮B (29)的下端设有蜗杆B (8)，所述蜗杆B (8)设置在肘关节(10)的对应两肘关节侧板之间，在蜗杆B (8)与对应两肘关节侧板之间分别设有轴承A (9)。
6.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述肘关节(10)的底部通过键(12)连接肘转轴(13)的上端。
7.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述肘转轴(13)的上端与大臂(14)上端的顶板之间设有轴承E (35)，肘转轴(13)的下端与肘转轴支撑板(36)之间设有轴承C (31)。
8.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述电机D(28)通过螺栓B (27)固定在腕转电机固定板(26)上。
9.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述电机C(20)通过螺栓A (15)固定在肘转轴电机固定板(37)上。
10.根据权利要求1所述的排爆机器人的机械手臂，其特征是:所述小臂(6)包括小臂上板和小臂下板，所述小臂上`板和小臂下板通过紧固螺钉(7)连接。
【文档编号】B25J18/00GK203510240SQ201320383335
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2013年7月1日 优先权日:2013年7月1日
【发明者】朱德荣, 吕远好, 曹超, 谢科 申请人:洛阳理工学院