[發明專利]一種連續多關節機械臂裝置

有效

• 申請號: 201410823602.7
• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104552286A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 曹亞飛;孫存俊;張震;張潤忤
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J17/00;B25J18/06
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及工業機械手技術領域，尤其涉及一種連續多關節機械臂裝置。

背景技術

目前，機械臂的應用很廣泛，主要是在工業生產中，通過自動化控制從而幫助人完成一些重復繁瑣的工作。傳統的機械臂由于自由度較少，運行控制精度低，避障能力較差，體型笨重，靈活性差，不適合在廢墟搜救、機械配件裝配等狹窄而復雜的工作空間環境中使用，對工作環境要求較高，需要較大的活動空間，存在應用局限。目前，此類超冗余度機械臂在結構設計上出現比較多的發明，但是由于關節數目多、自由度數目多，因此在算法和控制方面還需要進一步研究。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種連續多關節機械臂裝置，是一種結構靈活、避障能力好且擁有一定承載能力的多關節超冗余度機械臂，適合在廢墟搜救、機械配件裝配等狹窄而復雜的工作空間環境中使用。

為了實現上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種連續多關節機械臂裝置，包括基座和設置于基座上的機械臂，所述基座由底部的若干個驅動部件，從下至上依次布置的電機下固定板、電機上固定板、滑輪下固定板、滑輪上固定板，以及設置在滑輪下固定板上的滑輪組，連接電機下固定板和電機上固定板的第一連桿、連接電機上固定板和滑輪下固定板的第二連桿、連接滑輪下固定板和滑輪上固定板的第三連桿組成；所述機械臂由若干個關節和與之相連的相鄰關節骨干組成，所述關節骨干端部設置連接關節的關節板，同時每三個驅動部件通過三根繩索經過滑輪組的導引控制一個關節骨干，且三個驅動部件兩兩相隔120°布置。

所述驅動部件由伺服電機、連接伺服電機轉子的聯軸器、連接聯軸器的絲杠、連接絲杠的導桿、固定在導桿前端部的鋼絲固定板組成，所述導桿與絲杠的連接端部設置移動螺母，且導桿固定于電機上固定板上。

所述關節由固定在滑輪上固定板和關節板上的十字軸軸耳、與十字軸軸耳連接的十字軸軸環組成，所述十字軸軸環的外環面上均勻設置與十字軸軸耳連接的十字軸光軸，所述十字軸光軸與十字軸軸耳的連接端部穿接軸承，所述關節板繞關節內的十字軸光軸旋轉，每個關節有2個自由度，且用于驅動的三根繩索的一端與鋼絲固定板連接，另一端以兩兩相隔120°固定在關節板上，三根繩索通過牽引和放松控制單個關節的姿態。

與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點：

本發明的創新在于通過多個串聯的剛性桿件相連，控制各個關節的轉動從而使整個關節臂呈現靈活的軀體且承載能力好，另外，為了減輕機械臂的重量，本發明采用驅動后置，將驅動部件置于底部支座而通過繩索來控制各個關節，自由度數多，同時本發明的驅動部件是通過絲杠傳動將電機的旋轉運動轉化為繩索的牽引和放松動作，該種設計提高了控制的精度，結構靈活，避障能力好，適合在廢墟搜救、機械配件裝配等狹窄而復雜的工作空間環境中使用，應用廣泛。

附圖說明

圖1：本發明的整體結構示意圖。

圖2：本發明的內部部件和固定板及桿件的組裝分布示意圖。

圖3：本發明的驅動部件結構示意圖。

圖4：本發明的關節部件結構示意圖。

圖5：本發明基座的驅動部件與機械臂的關節板繩索連接的立體示意圖。

圖6：本發明在關節部件上建立雙坐標系的實例示意圖。

圖7：本發明實例中第一關節板上的三根繩索固定點????????????????????????????????????????????????在第二坐標系中位置的示意圖。

圖8：本發明實例中上滑輪固定板上三根繩索通過點在零坐標系中位置的示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明做進一步說明。

如圖1所示，本發明由基座Ⅰ和機械臂Ⅱ兩部分組成，其中機械臂可以由多個關節組成，但在此只以10個關節為例。

如圖2所示，基座Ⅰ由底部的若干個驅動部件a，從下至上依次布置的電機下固定板b、電機上固定板d、滑輪下固定板f、滑輪上固定板i，以及設置在滑輪下固定板f上的滑輪組g，連接電機下固定板b和電機上固定板d的第一連桿c、連接電機上固定板d和滑輪下固定板f的第二連桿e、連接滑輪下固定板f和滑輪上固定板i的第三連桿h組成；所述機械臂Ⅱ由若干個關節j以及與之相連的關節骨干k組成，所述關節骨干k端部設置連接關節j的關節板7，同時每三個驅動部件a通過三根繩索m經過滑輪組g的導引控制一個關節骨干k，且三個驅動部件a兩兩相隔120°布置。