[發明專利]七自由度串聯協作機械臂及機器人

在審

• 申請號: 202010197371.9
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111360806A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 高峰;劉仁強;孫競;陳先寶;鄭浩;孫喬
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12
• 代理公司: 上海段和段律師事務所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國中

本發明提供了一種七自由度串聯協作機械臂，包括依次連接的基座、第一關節、第一連桿、第二關節、第三關節、第二連桿、第四關節、第三連桿、第五關節、第六關節、第四連桿、第七關節和末端執行器連接法蘭；末端執行器連接法蘭的末端可安裝手爪、加工工具、攝像機等作業設備；所述第三關節的軸線、第四關節的軸線、第五關節的軸線相互平行。本發明的七自由度串聯協作機械臂，將第三、四、五關節設計為軸線相互平行且相互相鄰的構型形式,相互平行的第三、四、五關節的轉動構成了機械臂在位于鉛垂面內的主運動平面，機械臂在主運動平面內可更加快捷地到達指定工作點。

技術領域

本發明涉及機器人領域，具體地，涉及一種七自由度串聯機械臂及機器人。

背景技術

七自由度機械臂具有3個自由度的肩關節、1個自由度的肘關節、3個自由度的腕關節。同六自由度機械臂相比，七自由度機械臂在空間中可以在保持末端機構三維位置不變的情況下，從一個構型變換到另一個構型，因此更多見于人機協作機械臂。通常七自由度機械臂構型是七個關節的軸線兩兩正交的形式，并基于模塊化設計的思想，每個關節結構和尺寸相同，降低機械臂的制造和安裝成本，但這種構型的缺點是構成主運動平面(垂直于基座的機械臂主要工作平面，或稱鉛垂面)的相互平行的三個關節軸線并不相鄰，因此這三個關節距離較遠，后兩個關節距離基座遠，位置較高，因此在主運動空間的常用可達范圍處的操作靈活性變差。

經過對現有技術的檢索，申請號為201720994756.1的實用新型公開了一種五自由度機械臂，包括腰部、減速器、基座、腰部伺服電機、肩部伺服電機、第一大臂絲杠、第一大臂滑塊、第一肘部推桿、第一肘部連桿、大臂連板、腕部伺服電機、末端執行器連接件、小臂、第二肘部連桿、第二大臂滑塊、第二大臂絲杠、第二肘部推桿、大臂基座、第一大臂伺服電機、第二大臂伺服電機；第一肘部推桿一端和第二肘部推桿一端分別與第一大臂滑塊可轉動連接，第一肘部推桿另一端與第一肘部連桿一端相連，第一肘部連桿與第二大臂滑塊可轉動連接；第二肘部推桿另一端與第二肘部連桿一端相連，第二肘部連桿與第二大臂滑塊可轉動連接。該機械臂的在主運動平面內的靈活度和自由度不夠。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種七自由度串聯協作機械臂。

根據本發明提供的一種七自由度串聯協作機械臂，包括依次連接的基座、第一關節、第一連桿、第二關節、第三關節、第二連桿、第四關節、第三連桿、第五關節、第六關節、第四連桿、第七關節和末端執行器連接法蘭；

所述第三關節的軸線、第四關節的軸線、第五關節的軸線相互平行；優選的，所述第五關節的直徑小于第四關節的直徑，所述第四關節的直徑和所述第三關節的相等；

所述基座的上部連接法蘭與所述第一關節的輸入連接法蘭固定連接，所述第一連桿連接所述第一關節的輸出連接法蘭和所述第二關節的輸入連接法蘭，所述第二關節的輸出連接法蘭同所述第三關節的輸入連接法蘭連接，所述第二連桿連接所述第三關節的輸出連接法蘭和所述第四關節的輸入連接法蘭，所述第三連桿連接所述第四關節的外殼和所述第五關節的輸入連接法蘭，所述第五關節的輸出連接法蘭同所述第六關節的輸入連接法蘭固定連接，所述第四連桿連接所述第六關節的輸出連接法蘭和所述第七關節的輸入連接法蘭，所述第七關節的輸出連接法蘭同所述末端執行器連接法蘭的輸入端固定連接。

優選地，所述第一關節的軸線與所述基座同軸心，所述第一關節的軸線、第二關節的軸線、第三關節的軸線在空間相交于一點。

優選地，所述第二關節和所述第三關節等高。

優選地，所述第五關節的軸線、第六關節的軸線、第七關節的軸線在空間相交于一點，所述第七關節的軸線與所述末端執行器連接法蘭的軸線同軸心。

優選地，所述第三關節和所述第四關節位于所述第二連桿的同側。

優選地，所述第五關節和所述第四關節位于所述第三連桿的同側。