[實用新型]一種六自由度仿生機械臂

有效

• 申請號: 201721009662.0
• 申請日: 2017-08-14
• 公開（公告）號: CN207223974U
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 沈雙;楊濤;張云鵬;戴玉峰
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J17/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙)32249
• 代理人: 梁天彥

技術領域

本實用新型屬于智能機器人仿生技術領域，具體涉及一種六自由度仿生機械臂，是智能機器人的局部設計。

背景技術

仿生機械臂是當今科研領域及工業領域的研究前沿和熱點，具有控制靈活和操縱簡單的特點，兼有人行為意識和機械手的作業效能，因此在軍事、醫療、空間、工業和海洋等領域有著廣泛的應用前景。

六自由度的機械臂在形態結構和功能上接近于人類手臂。仿生機械臂作為類人機器人的一部分，通用性、高靈敏度、多自由度、高仿真是機械臂設計當中亟需解決的問題。

目前市場上的各種機械臂，大多數的靈敏度不高和自由度太少，只能單一的完成一些簡單的工作。絕大多數已經授權的機械臂專利中，機械臂的自由度普遍比較少，只能實現單一方向的轉動或者同一個平面內的運動，很難完成一些靈敏度較高的任務。因此，提高機械臂的靈活性和適應性是亟待解決的問題。

實用新型內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本實用新型提供一種靈活度高的六自由度仿生機械臂，以解決市場大部分機械臂笨重、不靈活和自由度較少的問題，提高機械臂的靈活性和可操作性。

技術方案：為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案為：

一種六自由度仿生機械臂，包括通過七個支架依次連接的六個旋轉關節，其中第一旋轉關節和第二旋轉關節構成肩部的兩個自由度，第三旋轉關節構成大臂的一個自由度，第四旋轉關節構成肘部的一個自由度，第五旋轉關節構成小臂的一個自由度，第六旋轉關節構成腕部的一個自由度；

所述六個旋轉關節的結構相同，均包括驅動機構和法蘭盤，驅動機構包括主要由直流電機、齒輪減速器和反饋控制器構成的閉環控制系統，齒輪減速器箱體和法蘭盤分別與兩個支架固定連接；反饋控制器用于向直流電機提供控制信號，直流電機產生的轉矩通過齒輪減速器調整轉速后輸出給法蘭盤，帶動兩個支架相對轉動，旋轉軸線為法蘭盤的中軸線；

除位于端部的兩個支架外，其余支架均為L型，L型支架的一個垂直面連接一個旋轉關節中的齒輪減速器箱體，L型支架的另一個垂直面連接另一個旋轉關節中的法蘭盤。

本案的機械臂，通過肩部的兩個自由度實現肩部的回轉和俯仰運動，通過大臂的一個自由度實現大臂的翻轉運動，通過肘部的一個自由度實現機械臂的屈伸運動，通過小臂的一個自由度實現小臂的翻轉運動，通過腕部的一個自由度實現腕關節的轉動；通過肩部、大臂、肘關節、小臂和腕關節的旋轉運動的組合構成機械臂的整體運動。

優選的，第i旋轉軸線對應第i旋轉關節，第一旋轉軸線和第二旋轉軸線互相垂直，第二旋轉軸線和第三旋轉軸線互相垂直，第一旋轉軸線、第二旋轉軸線和第三旋轉軸線相交于一點，第三旋轉軸線和第四旋轉軸線互相垂直，第四旋轉軸線第五旋轉軸線相互垂直，第三旋轉軸線、第四旋轉軸線和第五旋轉軸線相交于一點，第五旋轉軸線和第六旋轉軸線相互垂直。

優選的，將連接第一旋轉關節的端部支架作為連接支架，連接第六旋轉關節的端部支架稱為機械手，其余第i支架對應第i旋轉關節，第一支架、第三支架和第五支架的結構尺寸相同，第二支架和第四支架的結構尺寸相同。

優選的，所述第一支架、第三支架和第五支架的短垂直面外側均安裝有一個輔助支撐板，通過輔助支撐板固定法蘭盤，此時，法蘭盤的中軸線可以設計在對應支架的外側，以減小整個機械臂的結構尺寸。

優選的，所述第一旋轉關節和第二旋轉關節輸出的扭矩不小于第三旋轉關節、第四旋轉關節、第五旋轉關節和第六旋轉關節。

優選的，所述反饋控制器采用編碼器設計。

有益效果：本實用新型提供的六自由度仿生機械臂，六個自由度的組合方式和安裝連接的位置不同于市場上的其他機械臂，可以輕松地實現各種復雜的動作，靈活度高；并且可以根據不同使用要求的需要，進行同比例放大或者縮小，具有良好的市場前景。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖，也是本實用新型機械臂伸直狀態示意圖；

圖2為第四旋轉關節的結構示意圖，其他旋轉關節類似；

圖3為驅動機構的結構示意；

圖4為第三支架與輔助支撐板的連接示意圖，第一支架與第五支架類似；

圖5為法蘭盤的結構示意圖；

圖6為本實用新型機械臂的某一動作示意圖；

圖7為本實用新型機械臂的另某一動作示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型作更進一步的說明。