[實(shí)用新型]一種機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201720183073.8
• 申請(qǐng)日: 2017-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN206764821U
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 洪澤全;于兆勤;劉建群;鄧信能;張誠(chéng)釗;謝曉鍵;王一帆;陳子平;符柱成;張锏;冼杰鏗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J18/00
• 分類號(hào): B25J18/00;B25J9/08
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 杜鵬飛,楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近幾年來(lái)，機(jī)器人作為高端智能化產(chǎn)品受到各類人群的廣泛青睞，越來(lái)越多的相關(guān)智能產(chǎn)品應(yīng)用到人們的生活中。迎合機(jī)器人更好地服務(wù)人類的大勢(shì)，人型機(jī)器人因?yàn)榭梢愿菀椎厝谌肴祟惾粘Ｉ钸M(jìn)行服務(wù)，并在與人交互方面能夠達(dá)到較高的水平而成為時(shí)下最熱門的機(jī)器人研發(fā)方向之一。研發(fā)過(guò)程中，在設(shè)計(jì)制作機(jī)器人的可動(dòng)手掌時(shí)，已有的結(jié)構(gòu)功能設(shè)計(jì)基本只實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)外形和運(yùn)動(dòng)的仿人化，而無(wú)法使手掌感知相對(duì)物的距離，導(dǎo)致機(jī)器人的功能及工作范圍無(wú)法得到進(jìn)一步的拓展。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)與不足，提供一種基于超聲波脈沖技術(shù)、能精密測(cè)定手掌相對(duì)物體距離、并能夠模擬人手的各種操作的機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)，包括機(jī)械臂、機(jī)械手、超聲波測(cè)距模塊和控制系統(tǒng)，所述機(jī)械臂、機(jī)械手和超聲波測(cè)距模塊分別與所述控制系統(tǒng)相連接；所述機(jī)械臂與所述機(jī)械手相連接，所述超聲波測(cè)距模塊設(shè)置在所述機(jī)械手上；所述超聲波測(cè)距模塊包括超聲波傳感器；

所述機(jī)械臂包括四個(gè)關(guān)節(jié)和四個(gè)大型舵機(jī)，所述四個(gè)關(guān)節(jié)從肘部到肩部依次為第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)和第四關(guān)節(jié)，所述四個(gè)大型舵機(jī)為大型舵機(jī)一、大型舵機(jī)二、大型舵機(jī)三和大型舵機(jī)四，所述大型舵機(jī)一設(shè)置在第一關(guān)節(jié)處，所述大型舵機(jī)二設(shè)置在第二關(guān)節(jié)處、所述大型舵機(jī)三設(shè)置在第三關(guān)節(jié)處，所述大型舵機(jī)四設(shè)置在第四關(guān)節(jié)處；所述大型舵機(jī)一、大型舵機(jī)二、大型舵機(jī)三和大型舵機(jī)四分別與所述控制系統(tǒng)相連接；所述第一關(guān)節(jié)與所述機(jī)械手相連接；

所述機(jī)械手模擬人手的外觀造型和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括腕部、掌部、拇指、食指、中指、無(wú)名指、尾指、舵機(jī)一、舵機(jī)二、舵機(jī)三、舵機(jī)四、舵機(jī)五、舵機(jī)六、舵機(jī)七、舵機(jī)八和牽引線，其中，所述腕部包括屈伸部和旋轉(zhuǎn)部；所述掌部設(shè)有兩個(gè)關(guān)節(jié)；所述拇指設(shè)有兩個(gè)關(guān)節(jié)，所述食指、中指、無(wú)名指和尾指設(shè)有三個(gè)關(guān)節(jié)；所述舵機(jī)一與腕部的屈伸部通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)二與拇指通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)三與食指通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)四與中指通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)五與無(wú)名指通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)六與尾指通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)七與掌部通過(guò)所述牽引線相連接，所述舵機(jī)八與腕部的旋轉(zhuǎn)部相連接；所述舵機(jī)一、舵機(jī)二、舵機(jī)三、舵機(jī)四、舵機(jī)五、舵機(jī)六、舵機(jī)七和舵機(jī)八分別與所述控制系統(tǒng)相連接；所述超聲波傳感器設(shè)置在所述機(jī)械手的掌部；

所述控制系統(tǒng)包括單片機(jī)。

優(yōu)選地，所述機(jī)械臂采用ABS或者PLA材料并由3D打印成型；所述ABS及PLA材料系國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣泛的3D打印材料，結(jié)合經(jīng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化的數(shù)字模型文件，可加工得到滿足強(qiáng)度、硬度、重量要求的機(jī)器人構(gòu)件，而機(jī)械臂是機(jī)器人內(nèi)骨架與外殼一體化成型的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度、硬度高且重量輕，既能固定各部位舵機(jī)并支持其正常運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)具有一定的抗沖擊抗破壞能力，也能最大限度地減少肘部轉(zhuǎn)動(dòng)及肩部周轉(zhuǎn)、抬升這四個(gè)大型舵機(jī)的載荷。

優(yōu)選地，所述機(jī)械手采用ABS或者PLA材料并由3D打印成型；對(duì)于機(jī)械手這種高精密度的自動(dòng)化機(jī)械，其組成構(gòu)件的尺寸精確度要求極高，在現(xiàn)有的加工手段中，3D打印的優(yōu)點(diǎn)是開(kāi)發(fā)周期短，成本較低且效果顯著，方便進(jìn)行零件的造型改進(jìn)及機(jī)械損壞時(shí)的修復(fù)，而機(jī)械手內(nèi)置的小型舵機(jī)對(duì)于機(jī)械手結(jié)構(gòu)材料重量的要求更為嚴(yán)格：五指及掌部、腕部等多個(gè)關(guān)節(jié)的動(dòng)作分別由對(duì)應(yīng)的單個(gè)舵機(jī)牽引實(shí)現(xiàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)迎賓交互、抓取一定質(zhì)量和體積物品的功能。

優(yōu)選地，所述超聲波傳感器為HC-SR04脈沖檢測(cè)傳感器；該型號(hào)的超聲波傳感器體積小巧，可方便地安裝于機(jī)械手掌部，同時(shí)其操作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，收發(fā)盲區(qū)極近，測(cè)距精度高。

本實(shí)用新型的工作原理：

工作時(shí)，機(jī)械手上的超聲波傳感器探測(cè)到物體的存在并將信息反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制機(jī)械臂帶動(dòng)機(jī)械手靠近待取物體，此時(shí)超聲波傳感器充當(dāng)機(jī)器人的“眼睛”，通過(guò)超聲波傳感器精準(zhǔn)測(cè)定機(jī)械手掌部到待取物體的有效距離，進(jìn)而由控制系統(tǒng)控制機(jī)械臂的各個(gè)大型舵機(jī)和機(jī)械手的各個(gè)舵機(jī)工作，緩慢、平穩(wěn)地接近待取物體，直至機(jī)械手接觸到待取物體后，則機(jī)械手在控制系統(tǒng)的控制下可實(shí)現(xiàn)模仿人類手部動(dòng)作的拿取、放置物體的運(yùn)動(dòng)。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果：

(1)本實(shí)用新型的仿人手臂結(jié)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)多自由度轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)械手五指能夠獨(dú)立張合；