[發明專利]基于并聯差分驅動關節的七自由度仿人機械臂

有效

• 申請號: 201410491229.X
• 申請日: 2014-09-24
• 公開（公告）號: CN104385295A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 朱延河;趙杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J17/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種七自由度仿人機械臂，具體涉及一種基于并聯差分驅動關節的七自由度仿人機械臂。

背景技術

七自由度仿人機械臂能夠替人類完成很多工作，或協助人類工作。尤其是在惡劣環境下的工作，仿人機械臂較人類有更大的優勢。但是目前的已有的機械臂大多是以串聯結構設計為主，這種結構運動精度差，而且每個自由度都有單獨電機驅動，使得電機負擔大，從而導致電機尺寸增加。而現有的并聯結構，多為連桿鉸鏈形式，運動范圍也受到了很大限制。

發明內容

本發明的為解決現有機械臂體積大，運動精度差等問題，而提出一種基于并聯差分驅動關節的七自由度仿人機械臂。

本發明的基于并聯差分驅動關節的七自由度仿人機械臂包括肩關節、肘關節、腕關節，殼體、大臂外殼和小臂外殼，肩關節包括第一內圈電機、第一中圈電機、第一外圈電機、第一法蘭盤、第一內圈減速器、第一中圈減速器、第一外圈減速器、第一中圈主軸、第一外圈主軸、第一內圈傳動齒輪、第一中圈傳動齒輪、第一外圈傳動齒輪、第一內圈直齒輪、第一內圈齒輪軸、第一內圈錐齒輪、第一中圈齒輪軸筒、第一中圈直齒輪、第一中圈錐齒輪、第二滾動軸承、第一外圈齒輪軸筒、第一外圈直齒輪、第一后連接架、第一前連接架、第一中心軸、第一連接套、第一軸上小錐齒輪、第一軸上大錐齒輪、第一前小錐齒輪、第一前大錐齒輪、兩個第一連接元件、滾針軸承、第三滾動軸承、兩個第一滾動軸承、兩個第四滾動軸承和兩個第五滾動軸承，第一內圈電機、第一中圈電機和第一外圈電機沿同一圓周均布設置在第一法蘭盤的上端面上，第一內圈減速器的輸入端與第一內圈電機的輸出端連接，第一中圈減速器的輸入端與第一中圈電機的輸出端連接，第一外圈減速器的輸入端與第一外圈電機的輸出端連接，第一內圈傳動齒輪固裝在第一內圈減速器的輸出軸上，第一中圈主軸的輸入端與第一中圈減速器的輸出軸連接，第一中圈傳動齒輪固裝在第一中圈主軸的輸出端上，第一外圈主軸的輸入端與第一外圈減速器的輸出軸連接，第一外圈傳動齒輪固裝在第一外圈主軸的輸出端上，第一內圈直齒輪與第一內圈傳動齒輪嚙合，第一內圈直齒輪固裝在第一內圈齒輪軸的輸入端上，第一內圈錐齒輪固裝在第一內圈齒輪軸的輸出端上，第一中圈齒輪軸筒位于第一內圈直齒輪與第一內圈錐齒輪之間，且第一中圈齒輪軸筒通過兩個第一滾動軸承套裝在第一內圈齒輪軸上，第一中圈直齒輪與第一中圈傳動齒輪嚙合，第一中圈直齒輪固裝在第一中圈齒輪軸筒的輸入端上，第一中圈錐齒輪固裝在第一中圈齒輪軸筒的輸出端上，第一外圈齒輪軸筒位于第一中圈傳動齒輪與第一中圈錐齒輪之間，且第一外圈齒輪軸筒通過兩個第二滾動軸承套裝在第一中圈齒輪軸筒上，第一外圈直齒輪與第一外圈傳動齒輪嚙合，第一外圈直齒輪固裝在第一外圈齒輪軸筒的輸入端上，第一后連接架固裝在第一外圈齒輪軸筒的輸出端上，第一前連接架設置在第一后連接架的上方，第一前連接架與第一后連接架通過第一中心軸連接，第一中心軸的兩端分別通過第四滾動軸承安裝在第一后連接架上，第一軸上小錐齒輪與第一內圈錐齒輪嚙合，第一軸上大錐齒輪與第一中圈錐齒輪嚙合，第一軸上小錐齒輪和第一軸上大錐齒輪均通過第五滾動軸承安裝在中心軸上，第一前小錐齒輪與第一軸上小錐齒輪嚙合，第一前大錐齒輪與第一軸上大錐齒輪嚙合，第一前小錐齒輪與第一前大錐齒輪通過第一連接元件連接，大臂外殼垂直第一前大錐齒輪的上端面設置，且大臂外殼與第一前大錐齒輪焊接在一起，第一連接套通過滾針軸承套裝在大臂外殼上，第一連接套與第一前連接架固定連接，第一法蘭盤設置在殼體的底部，第一外圈齒輪軸筒的外表面通過第三滾動軸承與殼體連接，肘關節包括電機座、肘關節電機、肘關節減速器、肘關節小錐齒輪、肘關節大錐齒輪、肘關節轉軸和兩個第六滾動軸承，電機座固裝在大臂外殼內，肘關節電機設置在電機座上，肘關節減速器的輸入端與肘關節電機的輸出端連接，肘關節小錐齒輪固裝在肘關節減速器的輸出端上，肘關節大錐齒輪與肘關節小錐齒輪嚙合，肘關節大錐齒輪固裝在肘關節轉軸上，肘關節轉軸的兩端分別通過第六滾動軸承安裝在大臂外殼上的吊耳中，小臂外殼固裝在肘關節轉軸上，腕關節包括第二法蘭盤、第二內圈電機、第二中圈電機、第二外圈電機、第二內圈減速器、第二中圈減速器、第二外圈減速器、第二內圈傳動齒輪、第二中圈主軸、第二中圈傳動齒輪、第二外圈主軸、第二外圈傳動齒輪、第二內圈直齒輪、第二內圈齒輪軸、第二內圈錐齒輪、第二中圈齒輪軸筒、第七滾動軸承、第二中圈直齒輪、第二中圈錐齒輪、第二外圈齒輪軸筒、第九滾動軸承、第二外圈直齒輪、第二后連接架、第二前連接架、第二中心軸、第二軸上小錐齒輪、第二軸上大錐齒輪、第十一滾動軸承、第二前小錐齒輪、第二前大錐齒輪、第二連接套、第二連接元件、兩個第八滾動軸承和兩個第十滾動軸承，第二內圈電機、第二中圈電機和第二外圈電機沿同一圓周均布設置在第二法蘭盤的上端面上，第二內圈減速器的輸入端與第二內圈電機的輸出端連接，第二中圈減速器的輸入端與第二中圈電機的輸出端連接，第二外圈減速器的輸入端與第二外圈電機的輸出端連接，第二內圈傳動齒輪固裝在第二內圈減速器的輸出軸上，第二中圈主軸的輸入端與第二中圈減速器的輸出軸連接，第二中圈傳動齒輪固裝在第二中圈主軸的輸出端上，第二外圈主軸的輸入端與第二外圈減速器的輸出軸連接，第二外圈傳動齒輪固裝在第二外圈主軸的輸出端上，第二內圈直齒輪與第二內圈傳動齒輪嚙合，第二內圈直齒輪固裝在第二內圈齒輪軸的輸入端上，第二內圈錐齒輪固裝在第二內圈齒輪軸的輸出端上，第二中圈齒輪軸筒位于第二內圈直齒輪與第二內圈錐齒輪之間，且第二中圈齒輪軸筒通過第七滾動軸承套裝在第二內圈齒輪軸上，第二中圈直齒輪與第二中圈傳動齒輪嚙合，第二中圈直齒輪固裝在第二中圈齒輪軸筒的輸入端上，第二中圈錐齒輪固裝在第二中圈齒輪軸筒的輸出端上，第二外圈齒輪軸筒位于第二中圈傳動齒輪與第二中圈錐齒輪之間，且第二外圈齒輪軸筒通過兩個第八滾動軸承套裝在第二中圈齒輪軸筒上，第二外圈齒輪軸筒的外表面通過第九滾動軸承與小臂外殼連接，第二外圈直齒輪與第二外圈傳動齒輪嚙合，第二外圈直齒輪固裝在第二外圈齒輪軸筒的輸入端上，第二后連接架固裝在第二外圈齒輪軸筒的輸出端上，第二前連接架設置在第二后連接架的上方，第二前連接架與第二后連接架通過第二中心軸連接，第二中心軸的兩端發分別通過第十滾動軸承安裝在第二后連接架上，第二軸上小錐齒輪與第二內圈錐齒輪嚙合，第二軸上大錐齒輪與第二中圈錐齒輪嚙合，第二軸上小錐齒輪和第二軸上大錐齒輪均通過第十一滾動軸承安裝在第二中心軸上，第二前小錐齒輪與第二軸上小錐齒輪嚙合，第二前大錐齒輪與第二軸上大錐齒輪嚙合，第二前小錐齒輪與第二前大錐齒輪通過第二連接元件連接，第二連接套與第二前連接架固定連接，第二法蘭盤固裝在小臂外殼內。