一种新型仿真机器人的智能手臂的制作方法

本发明涉及机器人领域，更具体地说，涉及一种新型仿真机器人的智能手臂。

背景技术：

人型机器人(英语：android)，又称仿生人，音译安卓，是一种旨在模仿人类外观和行为的机器人(robot)尤其特指具有和人类相似肌体的种类，直到最近，人型机器人的概念还主要停留在科学幻想领域，常见于电影、电视、漫画、小说等，机器人学方面的进展已经可以设计出功能化拟真化的人形机器人(humanoidrobot)，仿生人拟真的程度有很多，有些可以从外观上识别，也没有真人的思想和感情。

但是现有的仿真机器人的手臂驱动一般都是单纯利用舵机进行驱动，在运作时，舵机需要承受机器手臂整体重力的情况下做工，能量耗费迅速，且在运作时显得僵硬，导致舵机的设置根据功率需要增加，体积以及重量也不可避免的增加，让需求舵机的功率再次增加，形成恶性循环，故而提出了一种新型仿真机器人的智能手臂来解决上述问题。

技术实现要素：

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型仿真机器人的智能手臂，具备运作省力、轻量化、更灵活的优点，解决了现有的仿真机器人的手臂驱动一般都是单纯利用舵机进行驱动，在运作时，舵机需要承受机器手臂整体重力的情况下做工，能量耗费迅速，且在运作时显得僵硬的问题。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种新型仿真机器人的智能手臂，包括腕关节机构，腕关节机构固定连接有肘关节机构，所述肘关节机构的右侧转动连接有肩关节机构；

肘关节机构包含有手臂，所述手臂顶部的右侧固定连接有第一肘关节下盖，所述手臂底部的右侧固定连接有第二肘关节下盖，所述第一肘关节下盖的底部与第二肘关节下盖固定连接，所述第一肘关节下盖与第二肘关节下盖之间的右侧铰接有胳膊连接套，所述胳膊连接套的底部固定连接有胳膊连接盖，所述胳膊连接套右侧的顶部铰接有第一肘关节上盖，所述第一肘关节上盖的底部固定连接有第二肘关节上盖，所述胳膊连接盖的内侧穿插有等距离排列的小拉簧，所述小拉簧远离胳膊连接盖的一端分别与第二肘关节下盖及第二肘关节上盖固定连接，

所述肩关节机构包含有胳膊关节，所述胳膊关节的右侧铰接有肩关节，所述肩关节的右侧固定连接有肩部轴，所述肩部轴上套设有与其固定连接的第二轴承与两个第三轴承，两个所述第三轴承分别位于第二轴承的左右两侧，右侧的所述第三轴承的右侧设置有安装盘，所述安装盘的左侧固定连接有肩部轴套，所述第二轴承与两个第三轴承均位于肩部轴套的内侧并与肩部轴套的内壁固定连接，所述胳膊关节的顶部固定连接有两个拉伸弹簧，两个所述拉伸弹簧的另一端均与肩关节固定连接。

优选的，所述腕关节机构包含有手掌，所述机器手掌的右侧铰接有腕关节，所述腕关节的右侧与手臂固定连接。

优选的，所述第一肘关节上盖的右侧固定安装有第一轴承，所述第一轴承的内侧固定连接有胳膊连接轴，所述胳膊连接轴上套设有与其固定连接的第四轴承，所述第四轴承的外圈与胳膊关节固定连接，所述第二肘关节上盖通过第一轴承及第四轴承与胳膊关节转动连接。

优选的，所述腕关节的内部固定安装有第一舵机，所述机器手掌正面的右侧固定安装有第一主动舵盘，所述机器手掌背面的右侧固定安装有第一从动舵盘，所述第一舵机的输出轴与第一主动舵盘固定连接，所述第一从动舵盘与第一主动舵盘均与腕关节铰接。

优选的，所述第一肘关节下盖与第一肘关节上盖的内侧均固定连接有舵机支撑板，两个所述舵机支撑板相对的一侧均固定安装有第二舵机，所述第一肘关节下盖与第一肘关节上盖相对的一侧均固定安装有第二主动舵盘与第二从动舵盘，两个所述第二舵机的输出轴分别与两个第二主动舵盘固定连接，两个所述第二主动舵盘与两个第二从动舵盘均与胳膊连接套铰接。

优选的，所述胳膊关节的内部固定安装有直流减速电机的输出轴与胳膊连接轴固定连接，所述胳膊关节的背面固定安装有行程开关，所述行程开关与直流减速电机电性连接。

优选的，所述胳膊关节的内部固定安装有第三舵机，所述胳膊关节的正面与背面铰接有第三主动舵盘与第三从动舵盘，所述第三舵机的输出轴与第三主动舵盘固定连接，所述第三主动舵盘与第三从动舵盘均与肩关节固定连接，所述安装盘的右侧固定安装有第四舵机。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案，小拉簧与拉伸弹簧均是平衡弹簧，在特定位置是不需要舵机力维持姿态或维持姿态时只需要极小的力，故而可以省力；另外，手臂水平度展开时可以先由肩关节与身体对接的第四舵机转动度，再由第三舵机向外展开，此时肩关节处的拉伸弹簧和肘部的小拉簧就处于自然收缩状态，只需要肩关节处的第三舵机和肘部第二舵机极小的力即可水平完全展开，故而比直接提拉展开会非常省力。

(2)本方案，在肩关节和胳膊关节与小臂处分别采用了小拉簧与拉伸弹簧平衡助力弹簧，不仅可以提高产品仿真动作的灵活度，还可以有效降低该处的舵机功率，使产品可以小型化，身体与肩关节增加了一个自由度，当整个手臂纵向举高或横向展开时，可以在助力弹簧作用下和肩关节结构件的作用下，可以省力。

附图说明

图1为本发明的仰视剖视结构示意图；

图2为本发明的正视剖视结构示意图；

图3为本发明图2中a部的正视剖视结构示意图；

图4为本发明图2中b部的正视剖视结构示意图。

图中标号说明：

1、机器手掌；2、第一舵机；3、腕关节；4、手臂；5、第二肘关节下盖；6、第一肘关节下盖；7、第二舵机；8、胳膊连接盖；9、胳膊连接套；10、小拉簧；11、第二肘关节上盖；12、第一肘关节上盖；13、舵机支撑板；14、第一轴承；15、胳膊连接轴；16、直流减速电机；17、胳膊关节；18、拉伸弹簧；19、第三舵机；20、肩关节；21、肩部轴套；22、第二轴承；23、肩部轴；24第三轴承；25、第四舵机；26、第三主动舵盘；27、第三从动舵盘；28、行程开关；29、第四轴承；30、第二主动舵盘；31、第二从动舵盘；32、第一主动舵盘；33、第一从动舵盘；34、安装盘；35、腕关节机构；36、肘关节机构；37、肩关节机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1-4，一种新型仿真机器人的智能手臂，包括腕关节机构35，腕关节机构35固定连接有肘关节机构36，肘关节机构36的右侧转动连接有肩关节机构37；

肘关节机构36包含有手臂4，手臂4顶部的右侧固定连接有第一肘关节下盖6，手臂4底部的右侧固定连接有第二肘关节下盖5，第一肘关节下盖6的底部与第二肘关节下盖5固定连接，第一肘关节下盖6与第二肘关节下盖5之间的右侧铰接有胳膊连接套9，胳膊连接套9的底部固定连接有胳膊连接盖8，胳膊连接套9右侧的顶部铰接有第一肘关节上盖12，第一肘关节上盖12的底部固定连接有第二肘关节上盖11，胳膊连接盖8的内侧穿插有等距离排列的小拉簧10，小拉簧10远离胳膊连接盖8的一端分别与第二肘关节下盖5及第二肘关节上盖11固定连接，

肩关节机构37包含有胳膊关节17，胳膊关节17的右侧铰接有肩关节20，肩关节20的右侧固定连接有肩部轴23，肩部轴23上套设有与其固定连接的第二轴承22与两个第三轴承24，两个第三轴承24分别位于第二轴承22的左右两侧，右侧的第三轴承24的右侧设置有安装盘34，安装盘34的左侧固定连接有肩部轴套21，第二轴承22与两个第三轴承24均位于肩部轴套21的内侧并与肩部轴套21的内壁固定连接，胳膊关节17的顶部固定连接有两个拉伸弹簧18，两个拉伸弹簧18的另一端均与肩关节20固定连接，通过第一舵机2为第一主动舵盘32的转动提供动力，由于机器手掌1与腕关节3通过第一主动舵盘32与第一从动舵盘33铰接，进而带动腕关节部位处转动，同理，由于手臂4与胳膊关节17之间通过第二肘关节下盖5、第一肘关节下盖6、胳膊连接盖8、胳膊连接套9、小拉簧10、第二肘关节上盖11、第一肘关节上盖12组成肘关节部位，利用第二舵机7带动，通过胳膊关节17与小臂处采用了小拉簧10，不仅可以提高产品仿真动作的灵活度，还可以有效降低该处的舵机功率，使产品可以小型化，肩关节部位通过第三舵机19，带动第三主动舵盘26与第三从动舵盘27，进而调整肩关节部位的转动角度，利用拉伸弹簧18，在身体与肩关节20增加了一个自由度，当整个手臂4纵向举高或横向展开时，可以在助力弹簧作用下和肩关节20结构件的作用下，可以省力，小拉簧10与拉伸弹簧18均是平衡弹簧，在特定位置是不需要舵机力维持姿态或维持姿态时只需要极小的力，故而可以省力；手臂4水平180度展开时可以先由肩关节20与身体对接的第四舵机25转动90度，再由第三舵机19向外展开，此时肩关节20处的拉伸弹簧18和肘部的小拉簧10就处于自然收缩状态，只需要肩关节20处的第三舵机19和肘部第二舵机7极小的力即可水平完全展开，故而比直接提拉展开会非常省力。

进一步的，腕关节机构35包含有手掌1，机器手掌1的右侧铰接有腕关节3，腕关节3的右侧与手臂4固定连接，由于手掌1与腕关节3铰接，进而手掌1与腕关节3组成机械手臂的手腕部分，能够进行活动，并通过手臂4与机械手臂部分进行连接。

进一步的，第一肘关节上盖12的右侧固定安装有第一轴承14，第一轴承14的内侧固定连接有胳膊连接轴15，胳膊连接轴15上套设有与其固定连接的第四轴承29，第四轴承29的外圈与胳膊关节17固定连接，第二肘关节上盖11通过第一轴承14及第四轴承29与胳膊关节17转动连接，由于手臂4与胳膊关节17之间通过第二肘关节下盖5、第一肘关节下盖6、胳膊连接盖8、胳膊连接套9、小拉簧10、第二肘关节上盖11、第一肘关节上盖12组成肘关节部位，利用第二舵机7带动，通过胳膊关节17与小臂处采用了小拉簧10，不仅可以提高产品仿真动作的灵活度，还可以有效降低该处的舵机功率，使产品可以小型化。

进一步的，腕关节3的内部固定安装有第一舵机2，机器手掌1正面的右侧固定安装有第一主动舵盘32，机器手掌1背面的右侧固定安装有第一从动舵盘33，第一舵机2的输出轴与第一主动舵盘32固定连接，第一从动舵盘33与第一主动舵盘32均与腕关节3铰接，通过第一舵机2为第一主动舵盘32的转动提供动力，由于机器手掌1与腕关节3通过第一主动舵盘32与第一从动舵盘33铰接，进而带动腕关节部位处转动。

进一步的，第一肘关节下盖6与第一肘关节上盖12的内侧均固定连接有舵机支撑板13，两个舵机支撑板13相对的一侧均固定安装有第二舵机7，第一肘关节下盖6与第一肘关节上盖12相对的一侧均固定安装有第二主动舵盘30与第二从动舵盘31，两个第二舵机7的输出轴分别与两个第二主动舵盘30固定连接，两个第二主动舵盘30与两个第二从动舵盘31均与胳膊连接套9铰接，手臂4与胳膊关节17之间通过第二肘关节下盖5、第一肘关节下盖6、胳膊连接盖8、胳膊连接套9、小拉簧10、第二肘关节上盖11、第一肘关节上盖12组成肘关节部位，方便第二舵机7带动调整肘关节部位的转动角度。

进一步的，胳膊关节17的内部固定安装有直流减速电机16的输出轴与胳膊连接轴15固定连接，胳膊关节17的背面固定安装有行程开关28，行程开关28与直流减速电机16电性连接，通过直流减速电机16与胳膊连接轴15的固定连接，进而带动胳膊关节17与第一肘关节上盖12之间的转动，从而提高智能手臂的灵活性。

进一步的，胳膊关节17的内部固定安装有第三舵机19，胳膊关节17的正面与背面铰接有第三主动舵盘26与第三从动舵盘27，第三舵机19的输出轴与第三主动舵盘26固定连接，第三主动舵盘26与第三从动舵盘27均与肩关节20固定连接，安装盘34的右侧固定安装有第四舵机25，手臂4水平180度展开时可以先由肩关节20与身体对接的第四舵机25转动90度，再由第三舵机19向外展开，此时肩关节20处的拉伸弹簧18和肘部的小拉簧10就处于自然收缩状态，只需要肩关节20处的第三舵机19和肘部第二舵机7极小的力即可水平完全展开，故而比直接提拉展开会非常省力。

工作原理：通过第一舵机2为第一主动舵盘32的转动提供动力，由于机器手掌1与腕关节3通过第一主动舵盘32与第一从动舵盘33铰接，进而带动腕关节部位处转动，同理，由于手臂4与胳膊关节17之间通过第二肘关节下盖5、第一肘关节下盖6、胳膊连接盖8、胳膊连接套9、小拉簧10、第二肘关节上盖11、第一肘关节上盖12组成肘关节部位，利用第二舵机7带动，通过胳膊关节17与小臂处采用了小拉簧10，不仅可以提高产品仿真动作的灵活度，还可以有效降低该处的舵机功率，使产品可以小型化，肩关节部位通过第三舵机19，带动第三主动舵盘26与第三从动舵盘27，进而调整肩关节部位的转动角度，利用拉伸弹簧18，在身体与肩关节20增加了一个自由度，当整个手臂4纵向举高或横向展开时，可以在助力弹簧作用下和肩关节20结构件的作用下，可以省力，小拉簧10与拉伸弹簧18均是平衡弹簧，在特定位置是不需要舵机力维持姿态或维持姿态时只需要极小的力，故而可以省力；手臂4水平180度展开时可以先由肩关节20与身体对接的第四舵机25转动90度，再由第三舵机19向外展开，此时肩关节20处的拉伸弹簧18和肘部的小拉簧10就处于自然收缩状态，只需要肩关节20处的第三舵机19和肘部第二舵机7极小的力即可水平完全展开，故而比直接提拉展开会非常省力，解决了现有仿真机器人手臂单纯使用舵机带动运动，造成行动耗力大，活动僵硬的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。