CN207747049U - 一种7自由度仿生人形机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种7自由度仿生人形机械臂，属于机器人技术领域。它解决了现有机械臂的运动惯性较大等技术问题。本7自由度仿生人形机械臂包括肩关节、大臂、小臂和腕关节，肩关节包括第一转动架和第二转动架，第二转动架的内端部与大臂的外端部相固连，第二转动架的外端部与第一转动架的内端部相铰接，大臂的内端部与小臂的外端部相铰接，腕关节包括第一铰接座、第二铰接座和支撑架，支撑架的两个端部分别与第一铰接座和第二铰接座相铰接，第二铰接座与小臂的内端部相固连。本机械臂上各部件之间的铰接处均分别通过独立的绳索牵引，能够大幅度降低实施操作过程中的机械臂的运动惯性，提高负载能力。
Description
技术领域
本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种7自由度仿生人形机械臂。
背景技术
随着我国工业2025计划的实施，未来我国在加工制造业将会应用大量的智能化加工装备，其中工业机械臂是主要的加工装配工具。现阶段，单臂机械臂在工业应用中非常广泛，不过这些机械臂都是依托于关节模块化设计的，通常情况下都是将一个个模块组装链接起来的，其连接构件也没有进行运动优化，因此它的惯性就非常大，尤其在运动过程中，对减速器/电机以及控制器的要求或者损伤都非常大，不利于快速高频的实时操作。不难看出，现有的机械臂还需改进其形态设计。
发明内容
本实用新型针对现有的技术存在的上述问题，提供一种7自由度仿生人形机械臂，它能够大幅度降低实施操作过程中的机械臂的运动惯性。
本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：
一种7自由度仿生人形机械臂，包括肩关节、大臂、小臂和腕关节，其特征在于，所述肩关节包括第一转动架和第二转动架，所述第二转动架的内端部与大臂的外端部相固连，第二转动架的外端部与第一转动架的内端部相铰接，所述大臂的内端部与小臂的外端部相铰接，所述腕关节包括第一铰接座、第二铰接座和支撑架，所述支撑架的两个端部分别与所述第一铰接座和第二铰接座相铰接，所述第二铰接座与所述小臂的内端部相固连。
该7自由度仿生人形机械臂包括肩关节、大臂、小臂和腕关节，肩关节包括第一转动架和第二转动架，第二转动架与第一转动架相铰接且通过独立的第一绳索牵引实现二者之间的转动，第二转动架与第一转动架可以通过轴承连接，使用时，第一转动架的外端部与机器人转动连接，作为主要呈力结构，腕关节包括第一铰接座、第二铰接座和支撑架，支撑架的两端部均通过球铰接的方式分别与第一铰接座和第二铰接座相铰接，第二铰接座与所述小臂的外端部相固连，第一铰接座用于与机器人的手掌相连接，大臂和小臂相铰接且通过独立的第二绳索牵引实现二者之间的转动，本机械臂上各部件之间的铰接处均分别通过独立的绳索牵引，能够大幅度降低实施操作过程中的机械臂的运动惯性。
在上述的一种7自由度仿生人形机械臂中，所述第二转动架的外端部与第一转动架的内端部通过转轴相铰接，所述转轴上转动连接有第一滑轮，所述第二转动架的外端部和第一转动架的内端部均开设有导引孔。导引孔用于引导绳索分别通过第一转动架和第二转动架并引入到机器人体内。
在上述的一种7自由度仿生人形机械臂中，所述大臂和小臂分别包括第一骨架和第二骨架，所述第二骨架的端部固定有第一齿轮，所述第一骨架的端部转动连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相啮合，所述第一齿轮和第二齿轮上分别开设有若干第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的数量相同，第一通孔分别位于第一齿轮的两侧，第二通孔分别位于第二齿轮的两侧，各第一通孔分别与对应的第二通孔对称设置，所述第一通孔和第二通孔内均穿设有用于牵动所述第一骨架和第二骨架相对转动的第二绳索，各第一通孔和第二通孔内均滑动连接有第二滑轮，所述第二绳索滑动连接在各第二滑轮上。第一骨架和第二骨架通过相啮合的第一齿轮和第二齿轮形成肘关节，安装时，同一条绳索相继缠绕在一侧的对称设置第一通孔和第二通孔内的第二滑轮上，并引入至机器人体内，在驱动电机驱动轴上缠绕几圈后，再引出并缠绕在另一侧的对称设置第二滑轮上。在电机上的缠绕形式表现为一出一进，从而通过电机的正反转，实现小臂的抬起和放下的动作。
在上述的一种7自由度仿生人形机械臂中，所述第一通孔和第二通孔均为6个。
在上述的一种7自由度仿生人形机械臂中，所述第一铰接座和第二铰接座均呈圆环形，所述第一铰接座上转动连接有四个第三滑轮，所述第二铰接座上转动连接有四个第四滑轮，各第三滑轮和各第四滑轮分别沿第一铰接座和第二铰接座的周向均匀分布，每个第三滑轮分别与一个第四滑轮对应设置，对应设置的第三滑轮分别和一个第四滑轮均连接有第三绳索。第三绳索受到电机牵引驱动后，第一铰接座和第二铰接座将会相对支撑架转动，两者相对转动角度不一定相等，但第一铰接座相对于第二铰接座的转动角度是确定的，从而表现为手腕的转动。
与现有技术相比，本实用新型的优点如下：
本机械臂上各部件之间的铰接处均分别通过独立的绳索牵引，能够大幅度降低实施操作过程中的机械臂的运动惯性，提高负载能力。
附图说明
图1是本机械臂的结构示意图。
图2是肩关节的结构示意图。
图3是第一骨架与第二骨架相连接的示意图。
图4是第一齿轮和第二齿轮相啮合的示意图。
图5是图1中的A部放大图。
图中，1、肩关节；1a、第一转动架；1b、第二转动架；2、第一滑轮；3、导引孔；4、大臂；4a、第一骨架；5、小臂；5a、第二骨架；6、腕关节；6a、第一铰接座；6b、第二铰接座；6c、支撑架；7、第一齿轮；7a、第一通孔；8、第二齿轮；8a、第二通孔；9、第二绳索；10、第三绳索。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
如图1、2、5所示，本7自由度仿生人形机械臂包括肩关节1、大臂4、小臂5和腕关节6，肩关节1包括第一转动架1a和第二转动架1b，第二转动架1b的内端部与大臂4的外端部相固连，第二转动架1b的外端部与第一转动架1a的内端部相铰接，大臂4的内端部与小臂5的外端部相铰接，腕关节6包括第一铰接座6a、第二铰接座6b和支撑架6c，支撑架6c的两个端部分别与第一铰接座6a和第二铰接座6b相铰接，第二铰接座6b与小臂5的内端部相固连。
如图2所示，本实施例中，第二转动架1b的外端部与第一转动架1a的内端部通过转轴相铰接，转轴上转动连接有第一滑轮2，第二转动架1b的外端部和第一转动架1a的内端部均开设有导引孔3。导引孔3用于引导绳索分别通过第一转动架1a和第二转动架1b并引入到机器人体内。
如图3-4所示，大臂4和小臂5分别包括第一骨架4a和第二骨架5a，第二骨架5a的端部固定有第一齿轮7，第一骨架4a的端部转动连接有第二齿轮8，第一齿轮7和第二齿轮8相啮合，第一齿轮7和第二齿轮8上分别开设有若干第一通孔7a和第二通孔8a，第一通孔7a和第二通孔8a的数量相同，第一通孔7a分别位于第一齿轮7的两侧，第二通孔8a分别位于第二齿轮8的两侧，各第一通孔7a分别与对应的第二通孔8a对称设置，第一通孔7a和第二通孔8a内均穿设有用于牵动第一骨架4a和第二骨架5a相对转动的第二绳索9，各第一通孔7a和第二通孔8a内均滑动连接有第二滑轮，第二绳索9滑动连接在各第二滑轮上。第一骨架4a和第二骨架5a通过相啮合的第一齿轮7和第二齿轮8形成肘关节，安装时，同一条绳索相继缠绕在一侧的对称设置第一通孔7a和第二通孔8a内的第二滑轮上，并引入至机器人体内，在驱动电机驱动轴上缠绕几圈后，再引出并缠绕在另一侧的对称设置第二滑轮上。在电机上的缠绕形式表现为一出一进，从而通过电机的正反转，实现小臂5的抬起和放下的动作。
如图4所示，本实施例中，第一通孔7a和第二通孔8a均为6个，当然，第一通孔7a和第二通孔8a也可以均为2个、4个或6个以上的偶数，第一通孔7a和第二通孔8a的数量在此不做限制。
如图5所示，优选的，第一铰接座6a和第二铰接座6b均呈圆环形，第一铰接座6a上转动连接有四个第三滑轮，第二铰接座6b上转动连接有四个第四滑轮，各第三滑轮和各第四滑轮分别沿第一铰接座6a和第二铰接座6b的周向均匀分布，每个第三滑轮分别与一个第四滑轮对应设置，对应设置的第三滑轮分别和一个第四滑轮均连接有第三绳索10。第三绳索10受到电机牵引驱动后，第一铰接座6a和第二铰接座6b将会相对支撑架6c转动，两者相对转动角度不一定相等，但第一铰接座6a相对于第二铰接座6b的转动角度是确定的，从而表现为手腕的转动。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (5)
1.一种7自由度仿生人形机械臂，包括3自由度肩关节、大臂、小臂和3自由度腕关节，其特征在于，所述3自由度肩关节包括第一转动架和第二转动架，所述第二转动架的内端部与大臂的外端部相固连，第二转动架的外端部与第一转动架的内端部相铰接，所述大臂的内端部与小臂的外端部相铰接，所述3自由度腕关节包括第一铰接座、第二铰接座和支撑架，所述支撑架的两个端部分别与所述第一铰接座和第二铰接座相铰接，所述第二铰接座与所述小臂的内端部相固连。
2.根据权利要求1所述的一种7自由度仿生人形机械臂，其特征在于，所述第二转动架的外端部与第一转动架的内端部通过转轴相铰接，所述转轴上转动连接有第一滑轮，所述第二转动架的外端部和第一转动架的内端部均开设有导引孔。
3.根据权利要求1所述的一种7自由度仿生人形机械臂，其特征在于，所述大臂和小臂分别包括第一骨架和第二骨架，所述第二骨架的端部固定有第一齿轮，所述第一骨架的端部转动连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮相啮合，所述第一齿轮和第二齿轮上分别开设有若干第一通孔和第二通孔，所述第一通孔和第二通孔的数量相同，第一通孔分别位于第一齿轮的两侧，第二通孔分别位于第二齿轮的两侧，各第一通孔分别与对应的第二通孔对称设置，所述第一通孔和第二通孔内均穿设有用于牵动所述第一骨架和第二骨架相对转动的第二绳索，各第一通孔和第二通孔内均滑动连接有第二滑轮，所述第二绳索滑动连接在各第二滑轮上。
4.根据权利要求3所述的一种7自由度仿生人形机械臂，其特征在于，所述第一通孔和第二通孔均为6个。
5.根据权利要求1所述的一种7自由度仿生人形机械臂，其特征在于，所述第一铰接座和第二铰接座均呈圆环形，所述第一铰接座上转动连接有四个第三滑轮，所述第二铰接座上转动连接有四个第四滑轮，各第三滑轮和各第四滑轮分别沿第一铰接座和第二铰接座的周向均匀分布，每个第三滑轮分别与一个第四滑轮对应设置，对应设置的第三滑轮分别和一个第四滑轮均连接有第三绳索。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109927021A (zh) * | 2017-12-19 | 2019-06-25 | 广州中国科学院先进技术研究所 | 一种7自由度仿生人形机械臂 |
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2017
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