CN101664933B - 基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂 - Google Patents

基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂。他包括n根传动轴，n为除零以外的自然数，n根传动轴通过n-1个万向节串接铰连成机械臂，并通过与n-1个伞齿轮传动付机构相联接，实现等曲率弯曲传动。本发明结构简单，所用零件大多完全相同，仅需单个驱动源就可完成所需等曲率弯曲传动要求。

Description

基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂
技术领域
本发明涉及一种机械臂机构，特别是一种基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂。
技术背景
随着机器人技术的不断成熟与发展，机器人的应用已不仅仅局限于工业领域，越来越多的机器人被应用于不同的领域如仿人机器人、玩具机器人等。机械臂是其中应用较广的一种机械结构，但大多数机械臂的结构复杂，且要求具有多个驱动源。而在许多场合对于机械臂的自由度要求并不十分高，此时再使用具有多自由度及复杂机构的机械臂就会得不偿失。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺陷，提供一种等曲率弯曲机械臂，结构简单，仅需单个驱动源。
为达到上述的墓地，本发明的构思是：它由数个齿轮传动部件串联组成，齿轮传动部件的数量视需要而定。通过单个电机驱动机械臂可以使得所有的齿轮转动部件运动，由于每个齿轮传动部件都是完全相同的使得每一节的齿轮传动部件的转动角度都相同，将各个转动角度相叠加便可最终获得所需转动角度。本发明建立了一个通用的基于齿轮传动的等曲率等曲率弯曲机械臂，能够满足不同的传动要求、结构简单、价格低廉。
根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：
一种基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂，包括n根传动轴，n为除零以外的自然数，其特征在于所述n根传动轴依次通过n-1个万向节串接铰连成机械臂，并通过与n-1个伞齿轮传动付机构相联接，所述伞齿轮传动付的结构是：一个大伞齿轮通过与所述销钉过盈或键配合而安装在转动支架上，一个与所述大伞齿轮啮合的小伞齿轮，与传动轴过盈或键配合安装在传动轴的一端部靠近万向节处，大伞齿轮与小伞齿轮中心线的相交点位于该万向节的转动中心处。每个齿轮传动付都是完全相同的，使得每一节的齿轮传动付转动角度都相等，单个电机与驱动机械臂能使所有齿轮传动付运动，从而实现等曲率弯曲传动。
所述n根传动轴依次通过n-1个万向节串接铰连的结构是：所述n根传动轴中间任一根传动轴的两端分别通过一个万向节与相邻两根传动轴铰连。
所述n-1根个伞齿轮传动付的结构是：有n-1个传动支架通过n个销钉串接铰连，每一个传动架上有一个伞齿轮传动付与对应的传动轴传动联接。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质的特点和显著优点：本发明采用n根传动轴通过万向节铰连成机械臂，并与n-1个伞齿轮传动付机构联接，实现等曲率弯曲传动。本发明结构简单，所用零件大多完全相同，仅需单个驱动源就可完成所需的等曲率弯曲传动要求，并且价格低廉。
附图说明
图1是本发明一个实例的整体结构示意图。
图2是图1的左视图。
图3是图1示例的齿轮传动付结构示意图。
图4是图3的左视图。
图5是图3示例的齿轮付示意图。
图6是图5的左视图。
具体实施方法
本发明的一个优选实例结合附图说明如下：参见图1、图2、图3和图4，本基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂，包括n根传动轴1、4、12…，n≥2，n为自然数，所述n根传动轴1、4、12…依次通过n-1个万向节3、6…串接铰连成机械臂，并通过与n-1个伞齿轮传动付机构相联接，参见图3、图4、图5和图6，所述伞齿轮传动付的结构是：一个大伞齿轮(如大伞齿轮7)通过与所述销钉9过盈或键配合而安装在转动支架(如传动支架8)上，一个与所述大伞齿轮啮合的小伞齿轮(如小伞齿轮5)，与传动轴(如传动轴4)过盈或键配合安装在传动轴(传动轴4)的一端部靠近万向节(如万向节6)处，大伞齿轮7与小伞齿轮5中心线的相交点位于该万向节6的转动中心处。该传动轴4的另一端连接的万向节3同样有对应的大伞齿轮11和小伞齿轮2相啮合，其大伞齿轮11通过销钉9安装在相邻的转动支架10上，其小伞齿轮2安装在相邻的传动轴1上。每个齿轮传动付都是完全相同的，使得每一节的齿轮传动付转动角度都相等，单个电机与驱动机械臂能使所有齿轮传动付运动，从而实现等曲率弯曲传动。
上述n根传动轴1、4、12…依次通过n-1个万向节3、6…串接铰连的结构是：所述n根传动轴中间任一根传动轴(如传动轴4)的两端分别通过一个万向节(如万向节3、4)与相邻两根传动轴(如传动轴1、12)铰连。
上述n-1根个伞齿轮传动付的结构是：有n-1个传动支架10、8…通过n-1只销钉9串接铰连，每一个传动架(如传动架8)有一个伞齿轮传动付与对应的传动轴(如传动轴4)传动联接。

Claims (2)

1.一种基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂，包括n根传动轴，n为3或4，其特征在于所述n根传动轴依次通过n-1个万向节串接铰连成机械臂，并通过与n-1个伞齿轮传动付机构相联接；所述伞齿轮传动付的结构是：一个大伞齿轮通过与销钉过盈或键配合而安装在转动支架上，一个与所述大伞齿轮啮合的小伞齿轮，与传动轴过盈或键配合安装在传动轴的一端部靠近万向节处，大伞齿轮与小伞齿轮中心线的相交点位于该万向节的转动中心处；每个齿轮传动付都是完全相同的，使得每一节的齿轮传动付转动角度都相等，单个电机与驱动机械臂能使所有齿轮传动付运动，从而实现等曲率弯曲传动。
2.根据权利要求1所述的基于齿轮传动的等曲率弯曲机械臂，其特征在于所述n-1个伞齿轮传动付的结构是：有n-1个转动支架通过n个销钉串接铰连，每一个转动支架上有一个伞齿轮传动付与对应的传动轴传动联接。
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