[發(fā)明專利]一種仿生機(jī)械手臂

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710349929.9
• 申請日: 2017-05-17
• 公開（公告）號: CN107322633B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張大偉;崔志銘;尚曉凱;鄧計才;孫鋼燦;孫鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J18/00;B25J9/10;B25J15/00
• 代理公司: 鄭州亦鼎知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41188
• 代理人: 王璐

本發(fā)明公開了一種多自由度人體仿生機(jī)械手臂，包括依次相連的肩關(guān)節(jié)、大臂、肘關(guān)節(jié)、小臂和機(jī)械手，肩關(guān)節(jié)有兩個轉(zhuǎn)動自由度，肘關(guān)節(jié)有兩個轉(zhuǎn)動自由度，腕關(guān)節(jié)有一個轉(zhuǎn)動自由度，機(jī)械手有五根手指，各具有一個屈伸自由度；本發(fā)明以人體手臂及手掌為藍(lán)本，在自由度的排列、外觀的設(shè)計等方面都力求與人類相接近，具有控制簡單、自由度多、安裝方便、成本低廉、造型美觀等優(yōu)點，既可作為模塊安裝在服務(wù)機(jī)器人上，又能單獨用于教學(xué)研究、開發(fā)應(yīng)用等各種領(lǐng)域中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多自由度人體仿生機(jī)械手臂，屬于仿生機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在日常生活領(lǐng)域，隨著服務(wù)機(jī)器人的蓬勃發(fā)展，機(jī)器人助手已逐漸走進(jìn)人類家庭。機(jī)械手臂作為服務(wù)機(jī)器人的主要執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其重要性不言而喻。機(jī)械手臂可以完成抓取、焊接、裝配、機(jī)械加工等諸多功能，在工業(yè)生產(chǎn)中可以大大提高工作效率、作業(yè)精度。在惡劣環(huán)境下，如煙霧、粉塵、易燃易爆、高溫、高壓、有毒氣體及放射性環(huán)境等，由機(jī)器人代替勞動人員能很好地保證工作人員的安全。

為了能使服務(wù)機(jī)器人更好地適應(yīng)家庭室內(nèi)的工作環(huán)境和進(jìn)一步得到普及，其機(jī)械手臂必須具有小型化、功能化、人性化、靈活性、觀賞性、安全性、低成本等特點，這些都是目前工業(yè)或者特種機(jī)械手臂所缺乏的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)缺陷，提供一種適用于家庭服務(wù)機(jī)器人的仿生機(jī)械手臂，動作靈活，結(jié)構(gòu)簡單，控制精確，低廉且易于制造。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種多自由度人體仿生機(jī)械手臂，其特征在于：包括依次相連的肩關(guān)節(jié)、大臂、肘關(guān)節(jié)、小臂和機(jī)械手；

所述肩關(guān)節(jié)包括橫向并排設(shè)置的基座和軸承座，基座上固設(shè)有第一舵機(jī)，軸承座中設(shè)有第一軸承，第一舵機(jī)的舵盤固連有第一傳動軸，并且第一傳動軸配合插設(shè)在第一軸承中；第一傳動軸穿過軸承座后固定連接有肩胛，肩胛上固設(shè)有第二舵機(jī)；第二舵機(jī)的輸出軸心與第一舵機(jī)的輸出軸心垂直；第一傳動軸的軸心與第一舵機(jī)的輸出軸心平行或一致；所述第一傳動軸的方向為肩關(guān)節(jié)的軸線方向；

所述大臂包括肱骨，肱骨的上部與第二舵機(jī)的舵盤固定連接，肱骨的中間固設(shè)有第三舵機(jī)，肱骨下部設(shè)有第二軸承，第三舵機(jī)的舵盤固連有第二傳動軸，第二傳動軸配合插設(shè)在第二軸承中；第三舵機(jī)的輸出軸心與第二舵機(jī)的輸出軸心垂直，第二傳動軸的軸心與第三舵機(jī)的輸出軸心平行或一致；所述第二傳動軸的方向為大臂的軸線方向；

所述肘關(guān)節(jié)包括肘，肘的上部與第二傳動軸固定連接，肘的下部固設(shè)有第四舵機(jī)，并且第四舵機(jī)的輸出軸心垂直于第三舵機(jī)的輸出軸心；

所述小臂包括尺骨，尺骨的后部與第四舵機(jī)的舵盤固定連接，尺骨的中間固設(shè)有第五舵機(jī)，第五舵機(jī)的輸出軸心垂直于第四舵機(jī)的輸出軸心；尺骨的前部設(shè)有第三軸承，第五舵機(jī)的舵盤固連有第三傳動軸，第三傳動軸配合插設(shè)在第三軸承中；第三傳動軸的軸心與第五舵機(jī)的輸出軸心平行或一致；所述第三傳動軸的方向為小臂的軸線方向；

所述機(jī)械手包括腕、手掌下和手掌上；腕的后部與第三傳動軸的舵盤固定連接，腕的前部與手掌下固定連接，手掌上與手掌下固定連接；手掌下的中間安裝有第六舵機(jī)、第七舵機(jī)、第八舵機(jī)、第九舵機(jī)和第十舵機(jī)，其中，第八舵機(jī)位于手掌位置，第八舵機(jī)的輸出軸心方向與拇指垂直，用于通過拉線控制拇指的屈伸，第六舵機(jī)、第七舵機(jī)、第九舵機(jī)和第十舵機(jī)均位于小臂內(nèi)部、手掌和手腕之間，平行疊加排列以減少所占空間，分別用于通過相應(yīng)的拉線控制食指、中指、無名指和小指的屈伸，所述拉線均穿在相應(yīng)手指和手掌的內(nèi)部并且其兩端分別與相應(yīng)舵盤和指尖固定相連；第六舵機(jī)、第七舵機(jī)、第九舵機(jī)和第十舵機(jī)的輸出軸心均垂直于第五舵機(jī)的輸出軸心；