CN211916828U - 一种七自由度仿生机械手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种七自由度仿生机械手臂，包括一个基座和三组臂部结构，所述臂部结构由一动臂和二动臂交替连接，共3组，连接完成后整体连接到所述基座上,本设备通过三组结构相仿的部件连接使仿生机械手臂具有七个自由度，作业范围更广，具有极强的灵活性，且各个运动之间互不干扰，控制精度高，运动自由度高且结构紧凑等优点。

Description

一种七自由度仿生机械手臂

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种七自由度仿生机械手臂。

背景技术

机械手臂是一种多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂自动化机械装置，在工业生产、医学治疗、军事、太空探索等涉及机器人技术的领域都有广泛的应用。但是目前市面上的机械手臂存在结构复杂、功能单一等问题。

目前我国工业生产中使用的大多是六自由度的机械手臂，可以满足基本工业生产的需要，在中国发明专利申请公开的说明书CN 109397272 A中公开的六自由度机械臂，各个运动之间互不干涉，具有精度高、运动自由度高、结构较紧凑等优点，但是结构上仍然遵循的是传统的仿生机械手臂设计，存在作业范围不全面，传统的机械臂大都采用外部布线，机械臂在动作时可能会造成干扰等不足。因此急需要一种作业范围更广，具有极强的灵活性，且各个运动之间互不干扰，控制精度高的机械手臂。

实用新型内容

本实用新型提出一种七自由度仿生机械手臂，解决了现有技术中作业范围不全面，机械臂在动作时可能会造成干扰等不足的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种七自由度仿生机械手臂，包括一个基座和三组臂部结构，所述臂部结构由一动臂和二动臂交替连接，共3组，连接完成后整体连接到所述基座上,所述基座包括基座上机壳，基座下机壳，基座电机安装架，基座电动机，基座锥齿轮，基座减速器，基座轴承，基座传动法兰，所述一动臂包括一动臂机壳，一动臂机盖，一动臂电动机盖，一动臂电机安装架，一动臂电动机，一动臂轴套，一动臂主动轮、一动臂从动轮，一动臂同步带，一动臂减速器，所述二动臂包括二动臂机壳，二动臂机盖，二动臂电机安装架，二动臂电动机，二动臂轴套，二动臂主动轮，二动臂从动轮，二动臂同步带，二动臂减速器，二动臂传动法兰。

作为一种优选的实施方式，所述的基座的所述基座上机壳和所述基座下机壳开设有光孔，通过螺栓固定连接，所述基座下机壳内部焊接有所述基座电机安装架，所述基座电机安装架下设有肋板，所述基座电机安装架上开设有进线孔和光孔，所述基座电动机固定连接在所述基座电机安装架上，所述基座锥齿轮安装在所述基座电动机轴上，所述基座锥齿轮上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在所述基座电动机轴上，所述基座锥齿轮安装在所述基座减速器轴上，所述基座锥齿轮上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在所述基座减速器轴上，所述基座减速器轴与所述基座上机壳之间安装有所述基座轴承，所述基座减速器上开设有螺纹孔，所述基座传动法兰固定连接在所述基座减速器上。

作为一种优选的实施方式，所述一动臂的所述一动臂机壳端部周向开设有光孔，所述一动臂机壳端部固定连接在所述基座传动法兰上，侧面开设有螺纹孔，所述一动臂机盖固定连接在所述一动臂机壳上，所述一动臂电动机盖安装在所述一动臂机壳上，所述二动臂所述二动臂机壳上设有电线安装支架，用于固定电线，所述一动臂电机安装架固定安装在所述一动臂机壳内部的指定位置，所述一动臂电机安装架上开设有孔位，所述一动臂电动机固定安装在所述一动臂电机安装架的一端，所述一动臂轴套穿过所述一动臂电动机轴固定安装在所述一动臂电机安装架的另一端，所述一动臂电动机轴上开设有键槽，所述一动臂同步带主动轮通过键连接方式安装在电动机轴上，主动轮上开设有螺纹孔，并用顶丝将主动轮锁紧在电动机轴上，所述一动臂主动轮与所述一动臂从动轮通过所述一动臂同步带连接，传递动力，所述一动臂减速器上开设有螺纹孔，所述一动臂从动轮固定连接在所述一动臂减速器的一端，所述二动臂机壳固定连接在所述一动臂减速器的另一端，所述一动臂从动轮，所述一动臂减速器，所述二动臂机壳作为一个整体固定连接在所述一动臂机壳上。

作为一种优选的实施方式，所述二动臂机壳的侧面开设有螺纹孔，所述二动臂机盖固定连接在所述二动臂机壳上，所述二动臂电机安装架固定安装在所述二动臂机壳内部的指定位置，所述二动臂电机安装架上开设有孔位，所述二动臂电动机固定安装在所述二动臂电机安装架的一端，所述二动臂轴套穿过所述二动臂电动机轴固定安装在所述二动臂电机安装架在另一端，所述二动臂主动轮与所述二动臂从动轮通过所述二动臂同步带连接，传递动力，所述二动臂减速器上开设有螺纹孔，所述二动臂从动轮固定连接在所述二动臂减速器的一端，所述二动臂传动法兰固定连接在所述二动臂减速器的另一端，所述二动臂从动轮，所述二动臂减速器，所述二动臂传动法兰就作为一个整体固定连接在二动臂机壳上。

作为一种优选的实施方式，所述基座锥齿轮、所述基座减速器、所述基座传动法兰、所述一动臂从动轮、所述一动臂减速器、所述二动臂从动轮、所述二动臂减速器、所述二动臂传动法兰均为中部中空设计，用于布线。

作为一种优选的实施方式，所述基座机壳采用两段式设计，用螺栓连接，安装方便，采用锥齿轮传递动力，电机横卧，所述基座减速器轴与所述基座上机壳之间的所述基座轴承均为角接触球轴承，可同时承受径向载荷和轴向载荷。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：本设备通过三组结构相仿的部件连接使仿生机械手臂具有七个自由度，作业范围更广，具有极强的灵活性，且各个运动之间互不干扰，控制精度高，运动自由度高且结构紧凑等优点。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种七自由度仿生机械手臂的整体结构示意图；

图2为本实用新型一种七自由度仿生机械手臂的整体结构局部剖视图；

图3为本实用新基座结构剖视图；

图4为本实用新型一动臂结构剖视图；

图5为本实用新型二动臂结构剖视图；

图6为基座与一动臂连接部位局部剖视图。

图中，1-基座；2-第一组一动臂；3-第一组二动臂；4-第二组一动臂；5-第二组二动臂；6-第三组一动臂；7-第三组二动臂；8-基座上机壳；9-基座下机壳；10-基座电机安装架；11-基座电动机；12-基座锥齿轮；13-基座锥齿轮；14-基座减速器；15-基座轴承；16-角接触球轴承；17-基座传动法兰；18-一动臂机壳；19-一动臂机盖；20-一动臂电动机盖板；21-一动臂电机安装架；22-一动臂电动机；23-一动臂轴套；24-一动臂主动轮；25-一动臂从动轮；26-一动臂同步带；27-一动臂减速器；28-二动臂机壳；29-二动臂机盖29；30-二动臂电机安装架；31-二动臂电动机；32-二动臂轴套；33-二动臂同步带主动轮；34-二动臂从动轮；35-二动臂同步带；36-二动臂减速器；37-二动臂传动法兰。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例：

如图1-6本实用新型公开了一种新型七自由度仿生机械手臂，包括基座1、第一组一动臂2、第一组二动臂3、第二组一动臂4、第二组二动臂5、第三组一动臂6、第三组二动臂7。

如图1整体结构示意图所示，本实施案例具有R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7七个转动自由度，可控制七个转动自由度单独动作，作业范围更广，灵活性更强。

以其中的第一组动臂部件来说明，该组部件结构主要由两节动臂组成：

如图3所示，基座包括基座上机壳8，基座下机壳9，基座电机安装架10，为一动臂提供转动动力的基座电动机11，基座锥齿轮12，基座锥齿轮13、基座减速器14，基座轴承15，基座轴承16、基座传动法兰17。

如图4-5所示，一动臂包括一动臂机壳18，一动臂机盖19，一动臂电动机盖板20，一动臂电机安装架21，一动臂电动机22，一动臂轴套23，一动臂主动轮24、一动臂从动轮25，一动臂同步带26，一动臂减速器27。

二动臂包括二动臂机壳28，二动臂机盖29，二动臂电机安装架30，二动臂电动机31，二动臂轴套32，二动臂主动轮33，二动臂从动轮34，二动臂同步带35，二动臂减速器36，二动臂传动法兰37。

基座1的基座上机壳8和基座下机壳9开设有光孔，通过螺栓固定连接在一起，基座下机壳9内部焊接有基座电机安装架10，基座电机安装架10下设有肋板，起到支承作用。

基座电机安装架10上开设有进线孔和光孔，基座电动机11通过螺栓固定连接在基座电机安装架10上；基座锥齿轮12安装在电动机轴上，基座锥齿轮12上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在电动机轴上。

基座锥齿轮13安装在减速器轴上，基座锥齿轮13上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在减速器轴上。

基座减速器14轴与上机壳之间安装有基座轴承15和基座轴承16，基座减速器14上开设有螺纹孔，基座传动法兰17通过螺钉固定连接在基座减速器14上。基座锥齿轮13、基座减速器14、基座传动法兰17均为中部中空设计，用于布线。

一动臂机壳18端部周向开设有光孔，通过螺钉固定连接在基座的基座传动法兰17上，一动臂机壳18侧面开设有螺纹孔，一动臂机盖19通过螺钉固定连接在一动臂机壳18上，电动机盖20通过过度配合方式连接在一动臂机壳18上的电动机安装位置。一动臂机壳18内部设有电线安装支架，电线固定在支架上。

一动臂电机安装架21上开设有孔位，通过螺钉固定连接在一动臂机壳18内部，一动臂电动机22通过螺栓固定连接在一动臂电机安装架21的一端，一动臂轴套23穿过电动机轴通过螺钉固定连接在一动臂电机安装架21的另一端。

一动臂电动机22的轴上开设有键槽，一动臂主动轮24通过键连接方式安装在电动机轴上，主动轮24上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在电动机轴上。

一动臂主动轮24和一动臂从动轮25通过一动臂同步带26传递动力。

一动臂减速器27上开设有螺纹孔，一动臂从动轮25通过螺钉固定连接在一动臂减速器27的一端，二动臂机壳28通过螺钉固定连接在一动臂减速器27的另一端，一动臂从动轮25，一动臂减速器27均为中部中空设计，用于布线。

一动臂从动轮25，一动臂减速器27，二动臂机壳28作为一个整体通过螺栓固定连接在一动臂机壳18上。

二动臂机壳28侧面开设有螺纹孔，二动臂机盖29通过螺钉固定连接在二动臂机壳28上。二动臂机壳28的壳体开设有孔位，二动臂电机安装架30通过螺栓固定连接在二动臂机壳28内部。

二动臂电机安装架30上开设有光孔和螺纹孔，二动臂电动机31通过螺栓固定安装在二动臂电机安装架30的一端，二动臂轴套32穿过电动机轴，通过螺钉固定连接在二动臂电机安装架30的另一端。

二动臂电动机31的轴上开设有键槽，二动臂主动轮33通过键连接安装在电动机轴上，主动轮33上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在电动机轴上。

二动臂主动轮33和二动臂从动轮34通过二动臂同步带35传递动力。

二动臂减速器36上开设有螺纹孔，二动臂从动轮34通过螺钉固定连接在二动臂减速器36的一端，二动臂传动法兰37通过螺钉固定连接在二动臂减速器36的另一端，二动臂从动轮34，二动臂减速器36，二动臂传动法兰37均为中部中空设计，用于布线。

二动臂从动轮34，二动臂减速器36，二动臂传动法兰37作为一个整体通过螺栓固定连接在二动臂机壳28上。

第二组的第二组一动臂4、第二组二动臂5、第三组一动臂6、第三组二动臂7具有上述相同的结构和连接方式。

第三组二动臂7的末端可以连接机械手，满足工业生产的需要。

基座1中通过电动机传递转动动力，实现旋转自由度R1，第一组一动臂2，第一组二动臂3，第二组一动臂4，第二组二动臂5，第三组一动臂6，第三组二动臂7中的电动机通过主动轮从动轮同步带传递动力，实现旋转自由度R2，R3，R4，R5，R6，R7。

基座1机壳采用两段式设计，用螺栓连接，安装方便，采用锥齿轮传递动力，电机横卧。

基座基座减速器14的轴与基座上机壳8之间的轴承均为角接触球轴承，可同时承受径向载荷和轴向载荷。

基座锥齿轮12，基座锥齿轮13，一动臂减速器27，二动臂减速器36，基座传动法兰17，二动臂传动法兰37均采用中部中空设计，电线从其内部穿过，用于布线。

第一组一动臂机壳18、二动臂机壳28、基座传动法兰17、二动臂传动法兰37在电动机和减速器的安装位置均设有肋板，起到支撑作用并增加强度。

各个动臂的电动机上装配有控制模块，由计算机程序控制独立进行工作，根据所要实现的位姿变换要求，电动机独立发生转动，通过各个动臂中的同步带轮装置传递电动机动力，实现七个自由度的独立变换，进而实现位姿变换的要求，由于各个电动机单独工作，控制精度高，动作灵活，结构紧凑，并且可实现七个自由度，作业范围更广，可实现更多复杂的位姿变换要求。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种七自由度仿生机械手臂，包括一个基座和三组臂部结构，所述臂部结构由一动臂和二动臂交替连接，共3组，连接完成后整体连接到所述基座上,其特征在于：所述基座包括基座上机壳，基座下机壳，基座电机安装架，基座电动机，基座锥齿轮，基座减速器，基座轴承，基座传动法兰，所述一动臂包括一动臂机壳，一动臂机盖，一动臂电动机盖，一动臂电机安装架，一动臂电动机，一动臂轴套，一动臂主动轮、一动臂从动轮，一动臂同步带，一动臂减速器，所述二动臂包括二动臂机壳，二动臂机盖，二动臂电机安装架，二动臂电动机，二动臂轴套，二动臂主动轮，二动臂从动轮，二动臂同步带，二动臂减速器，二动臂传动法兰。

2.根据权利要求1所述的七自由度仿生机械手臂，其特征在于：所述的基座的所述基座上机壳和所述基座下机壳开设有光孔，通过螺栓固定连接，所述基座下机壳内部焊接有所述基座电机安装架，所述基座电机安装架下设有肋板，所述基座电机安装架上开设有进线孔和光孔，所述基座电动机固定连接在所述基座电机安装架上，所述基座锥齿轮安装在所述基座电动机轴上，所述基座锥齿轮上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在所述基座电动机轴上，所述基座锥齿轮安装在所述基座减速器轴上，所述基座锥齿轮上开设有螺纹孔，通过顶丝锁紧在所述基座减速器轴上，所述基座减速器轴与所述基座上机壳之间安装有所述基座轴承，所述基座减速器上开设有螺纹孔，所述基座传动法兰固定连接在所述基座减速器上。

3.根据权利要求1所述的七自由度仿生机械手臂，其特征在于：所述一动臂的所述一动臂机壳端部周向开设有光孔，所述一动臂机壳端部固定连接在所述基座传动法兰上，侧面开设有螺纹孔，所述一动臂机盖固定连接在所述一动臂机壳上，所述一动臂电动机盖安装在所述一动臂机壳上，所述二动臂所述二动臂机壳上设有电线安装支架，用于固定电线，所述一动臂电机安装架固定安装在所述一动臂机壳内部的指定位置，所述一动臂电机安装架上开设有孔位，所述一动臂电动机固定安装在所述一动臂电机安装架的一端，所述一动臂轴套穿过所述一动臂电动机轴固定安装在所述一动臂电机安装架的另一端，所述一动臂电动机轴上开设有键槽，所述一动臂同步带主动轮通过键连接方式安装在电动机轴上，主动轮上开设有螺纹孔，并用顶丝将主动轮锁紧在电动机轴上，所述一动臂主动轮与所述一动臂从动轮通过所述一动臂同步带连接，传递动力，所述一动臂减速器上开设有螺纹孔，所述一动臂从动轮固定连接在所述一动臂减速器的一端，所述二动臂机壳固定连接在所述一动臂减速器的另一端，所述一动臂从动轮，所述一动臂减速器，所述二动臂机壳作为一个整体固定连接在所述一动臂机壳上。

4.根据权利要求1所述的七自由度仿生机械手臂，其特征在于：所述二动臂机壳的侧面开设有螺纹孔，所述二动臂机盖固定连接在所述二动臂机壳上，所述二动臂电机安装架固定安装在所述二动臂机壳内部的指定位置，所述二动臂电机安装架上开设有孔位，所述二动臂电动机固定安装在所述二动臂电机安装架的一端，所述二动臂轴套穿过所述二动臂电动机轴固定安装在所述二动臂电机安装架在另一端，所述二动臂主动轮与所述二动臂从动轮通过所述二动臂同步带连接，传递动力，所述二动臂减速器上开设有螺纹孔，所述二动臂从动轮固定连接在所述二动臂减速器的一端，所述二动臂传动法兰固定连接在所述二动臂减速器的另一端，所述二动臂从动轮，所述二动臂减速器，所述二动臂传动法兰就作为一个整体固定连接在二动臂机壳上。

5.根据权利要求1所述的七自由度仿生机械手臂，其特征在于：所述基座锥齿轮、所述基座减速器、所述基座传动法兰、所述一动臂从动轮、所述一动臂减速器、所述二动臂从动轮、所述二动臂减速器、所述二动臂传动法兰均为中部中空设计，用于布线。

6.根据权利要求2所述的七自由度仿生机械手臂，其特征在于：所述基座机壳采用两段式设计，用螺栓连接，安装方便，采用锥齿轮传递动力，电机横卧，所述基座减速器轴与所述基座上机壳之间的所述基座轴承均为角接触球轴承，可同时承受径向载荷和轴向载荷。

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