一种智能机器人的仿生手臂结构的制作方法

本发明涉及一种智能机器人的仿生手臂与本体连接结构。

背景技术：

智能制造里，有一个很重要的角色就是机器人，因为机器人比较灵活，配置比较方便。第一台机器人诞生至今，机器人主要是在汽车工业里得到极大成功，机器人在国防安全、家庭护理、康复医疗、资源勘探方面也都有很多应用。机器人将带来怎样的未来，人类发明机器人有三个目的。最早是代替人，人干不动的机器人来干，慢慢是服务人，人老了，走路走不动了可能就需要看护机器人，将来可能会扩展人，就是“武侠大侠”的功能可能帮助你实现，大脑意念控制机器人就能动起来。机器人未来将与作业环境、操作者和其他机器人之间自然交互，自主适应复杂环境和动态环境。将来机器人可能会有很多自由度，可能是一个泛在机器人概念，不是看到几个手在动，可能机器人无所不在。比如自动驾驶，它也是机器人驾驶，旋翼飞机也是机器人技术，还有很多做手术的机器人，将来机器人技术应该是泛在的概念。由此可以看出，未来对于机器人要求能够实现很多复杂的肢体动作，本发明就是基于这个背景发明的。

智能机器人是模拟人类行为或思想，亦或者模拟其他生物的机械（如机器狗，机器猫等）。智能机器人具备内部信息传感器和外部信息传感器，如视觉、听觉、触觉或嗅觉，除具有感受器外，它还有动作机构作为作用于响应周围环境的手段，多为减速电动机，类似于筋肉关节，它们使手、脚或头动起来，还有一些灯光或声音作为回应。

一般智能机器人根据不同的用途，有些需要身体能够完成转动或摆动的动作，有些需要手臂能够完成伸展或旋转的动作，本发明人研制出一种仿生的智能机器人，该机器人要求其手臂能够实现伸展和旋转动作，鉴于此本发明人专门研制出一种手臂与本体的连接结构，通过该连接结构实现伸展和旋转，本案由此产生。

技术实现要素：

本发明提供的一种智能机器人的仿生手臂与本体连接结构，实现了手臂的伸展和旋转动作。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种智能机器人的仿生手臂与本体连接结构，其特征在于：包括固定手臂、伸缩手臂、旋转手臂、伸缩电机、伸缩霍尔传感器、旋转电机、旋转霍尔传感器和控制器，旋转手臂以可旋转运动的方式安装在伸缩手臂上，固定手臂固定安装伸缩电机，伸缩电机的电机轴和固定手臂固定连接；伸缩手臂以可伸缩运动的方式安装在固定手臂上，伸缩手臂固定安装旋转电机，旋转电机的电机轴和旋转手臂固定连接；固定手臂和伸缩手臂之间安装用于检测伸缩手臂伸缩长度的伸缩霍尔传感器，旋转手臂和伸缩手臂之间安装用于检测旋转手臂旋转角度的旋转霍尔传感器，伸缩电机、伸缩霍尔传感器、旋转电机和旋转霍尔传感器分别与控制器电连接，通过控制器控制转动电机和旋转电机工作。

所述固定手臂外固定安装于机器人本体上，伸缩电机固定安装在固定手臂上。伸缩手臂和旋转手臂相互固定后通过齿条的导轨安装在固定手臂的导轨中，伸缩电机的电机轴上安装旋转齿轮，伸缩手臂的齿条导轨与伸缩电机上的旋转齿轮啮合传动。

所述伸缩电机轴上安装码盘，固定手臂上安装霍尔传感器，用以检测伸缩手臂的运动伸缩长度。固定导轨上安装限位凸块，伸缩手臂上位于限位伸缩轨迹的左右两端安装限位挡块。固定手臂上开设供伸缩手臂伸出的燕尾通槽，伸缩手臂在燕尾槽中作伸缩运动。

所述旋转手臂呈直线形，其一端固定旋转电机，在这个端部固定圆柱形销轴，伸缩手臂的末端孔与该圆柱形销轴配合连接。

所述旋转电机的电机轴与旋转手臂的圆柱形销轴是同轴连接的，通过电机轴上的扁平面配合。旋转手臂上的旋转电机轴上安装码盘，旋转手臂上安装霍尔传感器，用以检测旋转手臂的旋转角度。

采用上述方案后，本发明控制器接收到伸缩指令时，控制伸缩电机工作，从而带动伸缩手臂做伸缩运动，实现伸缩功能，当控制器接收到伸缩霍尔传感器检测到伸缩手臂伸缩长度和指令长度一致时，控制伸缩电机停止工作。

控制器接收到旋转指令时，控制旋转手臂上的旋转电机工作，旋转手臂作旋转动作，当控制器接收到旋转霍尔传感器检测到旋转手臂转过的角度和指令角度一致时，控制旋转电机停止工作；当伸缩手臂和旋转手臂同时动作时，可以完成组合的位置运动，达到活动范围之内的任一点，实现智能化运动方式。

附图说明

图1是本实施例的立体结构图。

图2是本实施例正视的立体结构图。

图3是本实施例仰视的立体结构图。

标号说明

固定手臂1，固定导轨11，轴承12，内圈121，伸缩感应板13，限位挡块14，伸缩手臂2，齿条21，限位凸块22，燕尾槽导轨24，限位凸块25，旋转手臂3，销轴31，旋转感应板32，伸缩电机4，齿轮41，码盘411，伸缩霍尔传感器5，伸缩霍尔元器件51，旋转电机6，限位片61，码盘611，旋转霍尔传感器7，旋转霍尔元器件71。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

如图1-3所示，是本发明揭示的一种智能机器人的仿生手臂与本体连接结构，包括固定手臂1、伸缩手臂2、旋转手臂3、伸缩电机4、伸缩霍尔传感器5、旋转电机6、旋转霍尔传感器7和控制器。伸缩手臂2以可伸缩运动的方式安装在旋转手臂3上。

实现伸缩功能的结构如下：

固定手臂1内固定安装固定导轨11，伸缩电机4固定安装在固定导轨11上。伸缩电机4的电机轴和齿轮41固定连接。伸缩手臂2和齿条21固定连接。齿轮41和齿条21相互啮合进行传动。伸缩电机4的电机轴上固定安装齿轮41，如图1-3所示，齿轮41抵靠在轴承12的内圈121的上下端面并可随内圈121转动，从而实现将伸缩手臂2以可直线运动的方式安装在固定手臂1上。

当控制器接收到伸缩指令时，控制伸缩电机4工作，伸缩电机4固定不动，其电机轴带动齿轮41和轴承12的内圈121转动，齿轮41带动齿条21进行直线运动，从而带动伸缩手臂2伸缩运动，实现伸缩功能。伸缩电机4正转和反转分别控制不同的伸缩方向。

固定手臂1和伸缩手臂2之间安装伸缩霍尔传感器5，伸缩霍尔传感器5用于检测伸缩手臂2伸缩长度。霍尔传感器用于检测伸缩长度为常用的现有技术，霍尔传感器主要分两部分，一部分为霍尔元器件，另一部分为磁铁，当磁铁靠近霍尔元器件时，霍尔元器件即发出一个信号。

本实施例优选采用的伸缩霍尔传感器5安装位置为，在固定导轨11固定安装伸缩感应板13，伸缩感应板13上安装伸缩霍尔传感器5的伸缩霍尔元器件51，齿轮41上形成码盘411。

当控制器接收到伸缩霍尔传感器5检测到伸缩手臂2伸缩距离和指令距离一致时，控制伸缩电机4停止工作。

为了防止控制器失效导致伸缩过限损坏构件，从而造成更大的损失，因此需设置机械限位，即在伸缩手臂2上形成限位凸块22，固定手臂1上位于限位凸块22转动轨迹的左右两端安装限位挡块14。当齿轮41转动时，限位凸块22碰触到限位挡块14时，伸缩电机4无法继续带动齿轮41转动，伸缩手臂2停止运动。

实现旋转功能的结构如下：

旋转手臂3呈直线型，旋转手臂3端部安装旋转感应板32，伸缩手臂2连接在该旋转感应板32上，从而实现将伸缩手臂2以可伸缩运动的方式安装在旋转手臂3上。

旋转手臂3固定安装旋转电机6，旋转电机6的电机轴和旋转手臂3固定连接。本实施例采用的安装方式为，在伸缩手臂2端部安装销轴31，销轴31固定安装在旋转手臂3端部，作为旋转手臂3的旋转轴，旋转电机6与销轴31同轴安装固定在旋转手臂3上。旋转电机6的电机轴上的扁平面与旋转手臂3的内孔配合安装。

控制器接收到旋转指令时，控制旋转电机6工作，从而带动旋转手臂3作旋转动作。

旋转手臂3和伸缩手臂2之间安装旋转霍尔传感器7，旋转霍尔传感器7用于检测旋转手臂3旋转角度。

本实施例优选采用的旋转霍尔传感器7安装位置为，在旋转电机6的电机轴和旋转感应板32之间安装旋转感应板32，旋转感应板32与旋转电机6的电机轴固定安装，伸缩手臂2上安装旋转霍尔传感器7的旋转磁铁72。旋转电机6上安装旋转感应板23，旋转感应板23上安装旋转霍尔传感器7的旋转霍尔元器件71。

当控制器接收到旋转霍尔传感器7检测到旋转手臂3转过的角度和指令角度一致时，控制旋转电机6停止工作。

为了防止控制器失效导致旋转过限而损坏构件，从而造成更大的损失，因此需设置机械限位，针对本实施例的结构，采用如下简单的机械限位，如图1所示，即在旋转电机6的电机轴上安装限位片61，设置两个极限位置，在伸缩手臂2上开设限位凸块25，限位凸块25限制了限位片61的极限旋转角度。旋转动作时，销轴31将保持不动，旋转电机6转动从而带动旋转手臂3转动，当限位片61的两端碰触到伸缩手臂2上的限位凸块25时，限位凸块25即可限制旋转手臂3继续转动。

以上仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明的保护范围的限定。凡依本案的设计思路所做的等同变化，均落入本案的保护范围。