[實用新型]具有關節軸線正交關系的可折疊六自由度輕型操作臂

有效

• 申請號: 201420069956.2
• 申請日: 2014-02-18
• 公開（公告）號: CN203752148U
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 劉亞軍;徐新喜;張西正;趙秀國;劉志國;高振海;牛福;韓俊淑;任旭東;張文昌;蘇琛;崔向東
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事醫學科學院衛生裝備研究所
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J9/04;B25J18/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

技術領域

本實用新型涉及一種輕型操作臂機器人，特別是涉及一種具有關節軸線正交關系的可折疊六自由度輕型操作臂。

背景技術

所謂輕型操作臂機器人，是指具有一定負載能力且自身質量和體積均較小的輕便型靈活操作臂機器人裝置。

在野外探險、偵察、危險品處置或醫療作業等特殊領域，由于作業環境存在可能發生危害作業人員生命健康的危險，因而迫切需要使用機器人尤其是操作臂機器人裝備代替人員完成某些作業任務。目前應用比較廣泛的工業操作臂機器人，雖然在機械結構和零部件的設計等方面發展得比較完善，但工業操作臂負載能力一般較大，有效載荷范圍從幾十公斤到1噸以上不等，存在體積大、操作笨重、質量重、控制系統復雜等問題，應用領域主要有包裝、碼垛、物料搬運以及汽車噴涂作業等，一般安裝在室內生產車間的多功能作業單元中，很難安裝在移動機器人平臺或車輛上。對于野外探險或危險品處置等特殊環境下的作業需求，由于移動機器人平臺承載空間有限，因而需要所安裝的操作臂具有體積小、結構緊湊、質量輕等特點，但過小的結構尺寸顯然限制了操作臂機器人的工作空間和作業范圍，因而該操作臂最好具有可折疊等技術特點。又由于野外環境具有不確定性，操作臂處置生化危險品的工藝要求也可能千差萬別，顯然操作臂應該具有較好的靈活性，而能靈活控制各種方位、姿態的六自由度操作臂機器人是較好的選擇。但如何能保證操作臂具有空間六自由度、且具有較好的末端運動靈活性是本實用新型所要解決的問題。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是，提供一種具有空間可折疊性、體積較小、質量較輕、操作空間較大以及靈活度高等特點的具有關節軸線正交關系的可折疊六自由度輕型操作臂。

本實用新型所采用的技術方案是：一種具有關節軸線正交關系的可折疊六自由度輕型操作臂，包括有基座，所述的基座上依次設置有第一旋轉關節、第二旋轉關節、大臂連桿、第三旋轉關節、第四旋轉關節、第五旋轉關節和第六旋轉關節，所述第六旋轉關節的輸出端連接末端單自由度手爪，其中，所述的第一旋轉關節的軸線與基座同軸心，且垂直于第二旋轉關節的軸線，所述的第二旋轉關節的軸線平行于第三旋轉關節的軸線，所述的第三旋轉關節的軸線垂直于第四旋轉關節的軸線，所述的第四旋轉關節的軸線垂直于第五旋轉關節的軸線，所述的第五旋轉關節的軸線垂直于第六旋轉關節的軸線，所述的第四旋轉關節的軸線、第五旋轉關節的軸線和第六旋轉關節的軸線匯交于空間一點。

所述的第四旋轉關節與所述的第五旋轉關節之間是通過焦點定位角件相互連接，所述的焦點定位角件包括有連接桿，固定在所述連接桿下端一側的用于連接所述的第四旋轉關節的下連接端頭，以及固定在所述連接桿上端一側的用于連接所述的第五旋轉關節的上連接端頭，其中，所述的下連接端頭與所述的上連接端頭均與所述的連接桿相垂直設置，且方向相反，并且所述的連接端頭的軸線與第六旋轉關節的軸線在同一條直線上。

所述的第一旋轉關節、第二旋轉關節、第三旋轉關節、第四旋轉關節、第五旋轉關節和第六旋轉關節結構相同，均包括有：關節固定基座，安裝在所述關節固定基座內的且依次相連的光電編碼器、伺服電機和諧波減速器，所述諧波減速器的外周面與所述的關節固定基座固定連接，所述諧波減速器的旋轉輸出端通過同軸定位法蘭連接關節輸出軸套，所述關節輸出軸套套在所述關節固定基座的上端口上，所述關節輸出軸套的頂端設置有關節密封端蓋。

所述的同軸定位法蘭包括有依次一體形成且同軸的：用于插入所述的關節輸出軸套內法蘭的定位孔中的軸套同心軸，用于與所述的關節輸出軸套內的法蘭固定連接的軸套連接法蘭，用于與所述的諧波減速器旋轉輸出端的法蘭固定連接的減速器連接法蘭，以及用于插入所述的諧波減速器旋轉輸出端的法蘭的定位孔內的減速器同心軸。

所述的軸套連接法蘭的直徑大于軸套同心軸的直徑，所述軸套同心軸的直徑大于減速器連接法蘭的直徑，減速器連接法蘭的直徑又大于減速器同心軸的直徑。

所述的第一旋轉關節上的第一關節固定基座的底端固定在所述的基座上，所述第一旋轉關節上的第一關節輸出軸套連接第二旋轉關節上的第二關節固定基座，所述第二旋轉關節上的第二關節輸出軸套連接大臂連桿的一端，所述大臂連桿的另一端連接所述第三旋轉關節上的第三關節固定基座，第三旋轉關節上的第三關節輸出軸套連接所述第四旋轉關節上的第四關節固定基座，所述第四旋轉關節上的第四關節輸出軸套通過連接焦點定位角件連接所述的第五旋轉關節上的第五關節固定基座，所述第五旋轉關節上的第五關節輸出軸套連接所述第六旋轉關節上的第六關節固定基座，所述第六旋轉關節上的第六關節輸出軸套連接末端單自由度手爪。