[發(fā)明專利]一種七自由度協作機械臂

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711214202.6
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN107932551A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設計）人: 肖聚亮;張秋隆;洪鷹;王國棟;張智濤;劉宏業(yè);段文斌
• 申請（專利權）人: 天津揚天科技有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 王麗英

技術領域

本發(fā)明涉及機器人技術領域，具體涉及由模塊化關節(jié)和連接臂構建的中空串聯協作機械臂的新型構型結構。

背景技術

目前，協作機械臂在各行業(yè)不斷普及。隨著人們對機械臂的能力要求以及工作場合的要求越來越高，協作機械臂的模塊化、輕量化要求也逐步提高。現有協作機械臂往往較為笨重，難以實現人機協作，組裝、操作都受到極大影響。而小型化設計后，協作機械臂的負載能力大幅下降，如何提高輕量化機械臂的負載/自重比，提高結構緊湊性成為急需解決的問題。另外，傳統(tǒng)機械臂自由度不大于6個，如何合理構建冗余自由度的機械臂，以實現更好的靈活性和避障性需要得到解決。

申請?zhí)枮?01510530984.9的中國專利公開了“可多方位連接的座載模塊化機械臂”，該機械臂包含多個關節(jié)模塊，分為底座模塊、俯仰模塊、旋轉模塊等，采用連接法蘭相串聯。整個機械臂結構較為復雜，模塊化程度低，關節(jié)模塊采用直驅伺服電機、諧波減速器等機構，采用聯軸器連接，緊湊性差，自重較大，缺乏散熱。

申請?zhí)枮?01210363694.6的中國專利公開了“一種仿人型七自由度機械臂”，該機械臂包含兩個肩關節(jié)、兩個肘關節(jié)和三個腕關節(jié)。每個關節(jié)內部采用機電一體化設計，結構包含失電制動器、旋轉摩擦片、傳動裝置、驅動板、控制板、伺服電機構成。缺點是結構較為復雜，仿人設計使機械臂有一定局限性，工作范圍小，外部走線，影響美觀和壽命，缺少外殼，人機協作受影響。

申請?zhí)枮?01510181151.6的中國專利公開了“一種可變自由度的模塊化機械臂”，該機械臂采用模塊化關節(jié)結構，每個關節(jié)包含中空伺服電機、諧波減速器、剎車裝置、雙碼盤定位裝置等結構。諧波減速器和輸出法蘭固定，同時與伺服電機中空軸固定，剎車裝置采用剎車片和摩擦擋片制動。整體結構精度較高，模塊化程度好，但沒有冗余自由度，缺乏靈活性，中空伺服電機成本高，不利于大批量生產，且性能受到影響，剎車裝置較復雜。

申請?zhí)枮?01110333688.1的中國專利公開了“多自由度機械臂模塊化關節(jié)”，該關節(jié)包含兩個以上的串聯模塊。關節(jié)一包含動力輸入軸并設有第一諧波減速器以及第一離合器；關節(jié)二包含與關節(jié)一動力輸入軸相連的傳動軸，該傳動軸固連于第一離合器，第二離合器和分動的傳動軸相連，且分別和第二諧波減速器相連。所闡述的模塊結構復雜，且有部分結構和線纜等裸露在外，整體自重較大，連接方式只有一種，可重構性差，構建的機械臂工作范圍小，自由度少，缺乏靈活性，沒有制動，不能實現精確控制。

申請?zhí)枮?01410392360.0的中國專利公開了“中空串聯機械臂”，該機械臂包含模塊化關節(jié)和基座結構，模塊化關節(jié)內部采用制動器、伺服電機、諧波減速器結構，依靠同步帶傳遞力矩。缺點是自重較高，同步帶需要張緊，使結構更加復雜，內部空間有一定空余，缺乏散熱。整個機械臂沒有冗余自由度，缺乏靈活性。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種七自由度協作機械臂，本機械臂空間布局更加合理緊湊，減少自重，提高性能，使協作機械臂安裝維護更加便捷，同時七自由度設計使得工作范圍增大，靈活性提高。

本發(fā)明的技術方案是：