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一种多 自由度的仿生 机械臂

阅读：1021发布：2020-07-17

专利汇可以提供一种多自由度的仿生机械臂专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本实用新型涉及一种多自由度的仿生机械臂，属于机器人设备领域。工作时，肩部舵机II工作，带动舵盘IV旋转，舵盘IV旋转带动与其相连的内部法兰盘II、内部法兰盘I、外部法兰盘I、外部法兰盘II、深沟球轴承 44转动，进而带动肩部舵机I转动，肩部舵机I转动带动肘部舵机转动，肘部舵机转动带动腕部舵机I、腕部舵机II转动，腕部舵机I、腕部舵机II与电机的工作依次通过传动蜗杆 II、传动蜗杆I将动力传输给基体，此时基体沿着背板上的轨道进行往复运动，从而整个五连杆机构进行往复运动，实现抓取任务。本实用新型高度仿生，拥有多自由度，可以极大地满足人类生活中对物体的抓取不便的需求，且加工制造较为方便，节约了人力资源成本。(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利，下面是一种多自由度的仿生机械臂专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种多自由度的仿生机械臂，其特征在于：包括有机械手和机械臂，机械手包括联轴器(1)、电机(2)、电机支架I(3)、连杆I(4)、连杆II(7)、手尖(11)、基体连杆I(12)、基体连杆II(13)、基体(14)、背板(15)、传动蜗杆I(16)、传动蜗杆II(17)、螺母I(18)、螺母II(19)、销钉(20)、垫圈(21)、销钉头(22)、电机支架II(23)、连杆支架I(24)、连杆支架II(25)、连杆支架III(26)；机械臂包括腕部舵机I(27)、腕部舵机II(28)、舵盘I(29)、U型支架I(30)、L型支架(31)、肘部舵机(32)、支架间轴I(33)、舵盘II(34)、U型支架II(35)、U型支架III(36)、肩部舵机支架(37)、支架间轴II(38)、舵盘III(39)、内部法兰盘I(40)、内部法兰盘II(41)、外部法兰盘I(42)、外部法兰盘II(43)、深沟球轴承(44)、舵盘IV(45)、肩部舵机I(46)、肩部舵机II(47)、大臂外壳I(48)、大臂外壳II(49)、小臂外壳I(50)、小臂外壳II(51)；
电机(2)通过固定在背板(15)上的电机支架I(3)与电机支架II(23)固定在背板(15)上，背板(15)上含有基体(14)运动的轨道，连杆I(4)、基体连杆I(12)和基体连杆II(13)的一端分别套在连杆支架I(24)、连杆支架II(25)和连杆支架III(26)上，连杆支架I(24)、连杆支架II(25)、连杆支架III(26)的底端可滑动连接在背板(15)上，顶端与基体(14)连接，连杆I(4)的另一端、连杆II(7)的一端与基体连杆II(13)的另一端连接，连杆II(7)中间与基体连杆I(12)另一端连接，连杆II(7)末端与手尖(11)进行固定连接，传动蜗杆I(16)一端通过联轴器(1)与电机(2)连接，传动蜗杆I(16)另一端与传动蜗杆II(17)相互配合连接，传动蜗杆II(17)前端中部设有螺母I(18)、螺母II(19)，前端安装有销钉(20)，基体(14)底部设有可沿着背板(15)上的轨道进行往复运动的卡子，中间传动部分设有与螺母I(18)、螺母II(19)配合的固定卡槽及与销钉(20)配合的销钉孔，销钉(20)与销钉头(22)之间设有一垫圈(21)，大臂外壳I(48)、大臂外壳II(49)两部分别安装在U型支架II(35)、U型支架III(36)的内外两侧，小臂外壳I(50)、小臂外壳II(51)两部分分别安装在U型支架I(30)的四周，腕部舵机I(27)一侧通过联轴器(1)与机械手部分电机(2)连接，另一侧连接腕部舵机II(28)，腕部舵机II(28)另一侧通过舵盘I(29)与U型支架I(30)一端连接，U型支架I(30)另一端连接有L型支架(31)，L型支架(31)的另一端与肘部舵机(32)连接，肘部舵机(32)上的舵盘II(34)通过支架间轴I(33)与U型支架II(35)一端连接，U型支架II(35)另一端与U型支架III(36)相互连接，肩部舵机I(46)一侧通过舵盘III(39)与U型支架III(36)连接，支架间轴II(38)则穿过U型支架III(36)、肩部舵机支架(37)将肩部舵机I(46)的输出轴、肩部舵机支架(37)与U型支架III(36)三者连接，肩部舵机I(46)、肩部舵机II(47)之间安装有深沟球轴承(44)，外部法兰盘I(42)、外部法兰盘II(43)分别安装在深沟球轴承(44)的上端面和下端面，内部法兰盘I(40)位于外部法兰盘I(42)内部且与肩部舵机I(46)连接，内部法兰盘II(41)位于外部法兰盘II(43)内部且下端通过舵盘IV(45)与肩部舵机II(47)连接。
2.根据权利要求1所述的一种多自由度的仿生机械臂，其特征在于：还包括螺栓I(5)、螺栓II(6)、螺栓III(8)、螺栓IV(9)、螺栓V(10)，连杆I(4)的另一端、连杆II(7)的一端分别通过螺栓I(5)、螺栓II(6)与基体连杆II(13)的另一端连接，连杆II(7)中间通过螺栓III(8)与基体连杆I(12)另一端连接，连杆II(7)末端分别通过间隔设置的螺栓IV(9)、螺栓V(10)与手尖(11)进行固定连接。
3.根据权利要求1所述的一种多自由度的仿生机械臂，其特征在于：所述基体(14)的四侧分别有贯穿孔，连杆支架I(24)、连杆支架II(25)和连杆支架III(26)的顶部插入贯穿孔与基体(14)连接。
4.根据权利要求1所述的一种多自由度的仿生机械臂，其特征在于：所述腕部舵机I(27)上设有孔眼，腕部舵机I(27)通过孔眼与腕部舵机II(28)连接。
5.根据权利要求1所述的一种多自由度的仿生机械臂，其特征在于：所述肩部舵机支架(37)上设有孔眼，肩部舵机I(46)的输出轴通过肩部舵机支架(37)上的孔眼与内部法兰盘I(40)连接。
6.根据权利要求1所述的一种多自由度的仿生机械臂，其特征在于：所述电机支架I(3)与电机支架II(23)焊接在背板(15)上，L型支架(31)焊接在U型支架I(30)一端，U型支架II(35)、U型支架III(36)焊接连接。

说明书全文

一种多自由度的仿生 机械臂

技术领域

[0001] 本实用新型涉及一种多自由度的仿生机械臂，属于机器人领域。

背景技术

[0002] 伴随着人工智能的不断发展，越来越多的机器人被应用到日常生活中。人类对于仅靠简单的机械劳动已经不再满足，他们也希望在一些必要的场合运用一些新兴的科技来改变我们的生活方式，然而目前机械臂作为一种大型机械设备，广泛运用于工厂等地，并且这类机械臂笨拙，制造相对复杂。发明内容

[0003] 本实用新型要解决的技术问题是提供了一种多自由度的仿生机械臂，以解决目前各个领域内机械臂的工作不足的问题，并大大地提高生产力，节省人类劳动力资源。

[0004] 本实用新型采用的技术方案是：一种多自由度的仿生机械臂，包括有机械手和机械臂，机械手包括联轴器1、电机2、电机支架I 3、连杆I 4、连杆II 7、手尖11、基体连杆I 12、基体连杆II 13、基体14、背板15、传动蜗杆I 16、传动蜗杆II 17、螺母I 18、螺母II 19、销钉20、垫圈21、销钉头22、电机支架II 23、连杆支架I 24、连杆支架II 25、连杆支架III
26；机械臂包括腕部舵机I 27、腕部舵机II 28、舵盘I 29、U型支架I 30、L型支架31、肘部舵机32、支架间轴I 33、舵盘II 34、U型支架II 35、U型支架III 36、肩部舵机支架37、支架间轴 II 38、舵盘III 39、内部法兰盘I 40、内部法兰盘II 41、外部法兰盘I 42、外部法兰盘II 43、深沟球轴承44、舵盘IV 45、肩部舵机I 46、肩部舵机II 47、大臂外壳I 48、大臂外壳II 49、小臂外壳I 50、小臂外壳II 51；

[0005] 电机2通过固定在背板15上的电机支架I 3与电机支架II 23固定在背板15 上，背板15上含有基体14运动的轨道，连杆I 4、基体连杆I 12和基体连杆II 13 的一端分别套在连杆支架I 24、连杆支架II 25和连杆支架III 26上，连杆支架I 24、连杆支架II 25、杆支架III 26的底端可滑动连接在背板15上，顶端与基体14连接，连杆I 4的另一端、连杆II 7的一端与基体连杆II 13的另一端连接，连杆II 7中间与基体连杆I 12另一端连接，连杆II 7末端与手尖11进行固定连接，传动蜗杆I 16一端通过联轴器1与电机2连接，传动蜗杆I 16另一端与传动蜗杆 II 17相互配合连接，传动蜗杆II 17前端中部设有螺母I 18、螺母II
19，前端安装有销钉20，基体14底部设有可沿着背板15上的轨道进行往复运动的卡子，中间传动部分设有与螺母I 18、螺母II 19配合的固定卡槽及与销钉20配合的销钉孔，销钉20与销钉头22之间设有一垫圈21，大臂外壳I 48、大臂外壳II 49 两部分别安装在U型支架II
35、U型支架III 36的内外两侧，小臂外壳I 50、小臂外壳II 51两部分分别安装在U型支架I
30的四周，腕部舵机I 27一侧通过联轴器1与机械手部分电机2连接，另一侧连接腕部舵机II 28，腕部舵机II 28另一侧通过舵盘I 29与U型支架I 30一端连接，U型支架I 30另一端连接有L型支架31，L型支架31的另一端与肘部舵机32连接，肘部舵机32上的舵盘II 34 通过支架间轴I 33与U型支架II 35一端连接，U型支架II 35另一端与U型支架III 36相互连接，肩部舵机I 46一侧通过舵盘III 39与U型支架III 36连接，支架间轴II 38则穿过U型支架III 36、肩部舵机支架37将肩部舵机I 46的输出轴、肩部舵机支架37与U型支架III 36三者连接，肩部舵机I 46、肩部舵机II 47 之间安装有深沟球轴承44，外部法兰盘I 42、外部法兰盘II 43分别安装在深沟球轴承44的上端面和下端面，内部法兰盘I 40位于外部法兰盘I 42内部且与肩部舵机I 46连接，内部法兰盘II 41位于外部法兰盘II 43内部且下端通过舵盘IV 45与肩部舵机II 47连接。

[0006] 具体地，还包括螺栓I 5、螺栓II 6、螺栓III 8、螺栓IV 9、螺栓V 10，连杆I 4的另一端、连杆II 7的一端分别通过螺栓I 5、螺栓II 6与基体连杆II 13 的另一端连接，连杆II 7中间通过螺栓III 8与基体连杆I 12另一端连接，连杆 II 7末端分别通过间隔设置的螺栓IV 9、螺栓V 10与手尖11进行固定连接。

[0007] 具体地，所述基体14的四侧分别有贯穿孔，连杆支架I 24、连杆支架II 25 和连杆支架III 26的顶部插入贯穿孔与基体14连接。

[0008] 具体地，所述腕部舵机I 27上设有孔眼，腕部舵机I 27通过孔眼与腕部舵机II 28连接。

[0009] 具体地，所述肩部舵机支架37上设有孔眼，肩部舵机I 46的输出轴通过肩部舵机支架37上的孔眼与内部法兰盘I 40连接。

[0010] 具体地，所述电机支架I 3与电机支架II 23焊接在背板15上，L型支架31 焊接在U型支架I 30一端，U型支架II 35、U型支架III 36焊接连接。

[0011] 本实用新型的有益效果是：

[0012] 1、传动机构较简单，容易拆装、修理，使得组装、维修人员极易对其进行组装和维修；

[0013] 2、能够实现对物体的精准抓取，解决了目前在物体整理过程中整理效率低，易被损坏等问题；

[0014] 3、所选取的五连杆机构制造较为容易，选材也为普通的铜管或铝合金钣金件，制造成本较低，符合当今社会轻便、简易、低耗的制造设计要求。附图说明

[0015] 图1为本实用新型的整体结构示意图；

[0016] 图2为本实用新型去除外壳的结构示意图；

[0017] 图3为本实用新型肩部舵机与法兰盘安装示意图；

[0018] 图4为本实用新型肘部与腕部舵机安装示意图；

[0019] 图5为本实用新型的机械手部分结构示意图；

[0020] 图6为本实用新型的机械手部分去除基体与电机的结构示意图；

[0021] 图7为本实用新型机械手部分传动部分的结构示意图；

[0022] 图8为本实用新型的机械手部分五连杆机构安装示意图；

[0023] 图9为本实用新型的机械手部分的基体与背板安装示意图；

[0024] 图10为本实用新型基体的结构示意图。

[0025] 图中各标号为：联轴器1、电机2、电机支架I 3、连杆I 4、螺栓I 5、螺栓II 6、连杆II 7、螺栓III 8、螺栓IV 9、螺栓V 10、手尖11、基体连杆I 12、基体连杆II 13、基体14、背板15、传动蜗杆I 16、传动蜗杆II 17、螺母I 18、螺母II 19、销钉20、垫圈21、销钉头22、电机支架II 23、连杆支架I 24、连杆支架II 25、连杆支架III 26、腕部舵机I 27、腕部舵机II 28、舵盘I 29、U型支架 I 30、L型支架31、肘部舵机32、支架间轴I 33、舵盘II 34、U型支架II 35、U 型支架III 36、肩部舵机支架37、支架间轴II 38、舵盘III 39、内部法兰盘I 40、内部法兰盘II 41、外部法兰盘I 42、外部法兰盘II 43、深沟球轴承44、舵盘IV 45、肩部舵机I 46、肩部舵机II 47、大臂外壳I 48、大臂外壳II 49、小臂外壳I 50、小臂外壳II 51。

具体实施方式

[0026] 下面结合附图和实施例，对本实用新型作进一步说明，但本实用新型的内容并不限于所述范围。

[0027] 实施例1：如图1-10所示，一种多自由度的仿生机械臂，包括有机械手和机械臂，机械手包括联轴器1、电机2、电机支架I 3、连杆I 4、连杆II 7、手尖11、基体连杆I 12、基体连杆II 13、基体14、背板15、传动蜗杆I 16、传动蜗杆II 17、螺母I 18、螺母II 19、销钉20、垫圈21、销钉头22、电机支架II 23、连杆支架 I 24、连杆支架II 25、连杆支架III 26；机械臂包括腕部舵机I 27、腕部舵机II 28、舵盘I 29、U型支架I 30、L型支架31、肘部舵机32、支架间轴I 33、舵盘II 34、 U型支架II 35、U型支架III 36、肩部舵机支架37、支架间轴II 38、舵盘III 39、内部法兰盘I 40、内部法兰盘II 41、外部法兰盘I 42、外部法兰盘II 43、深沟球轴承44、舵盘IV 45、肩部舵机I 46、肩部舵机II 47、大臂外壳I 48、大臂外壳 II 49、小臂外壳I 50、小臂外壳II 51；

[0028] 电机2通过固定在背板15上的电机支架I 3与电机支架II 23固定在背板15 上，背板15上含有基体14运动的轨道，连杆I 4、基体连杆I 12和基体连杆II 13 的一端分别套在连杆支架I 24、连杆支架II 25和连杆支架III 26上，连杆支架I 24、连杆支架II 25、杆支架III 26的底端可滑动连接在背板15上，顶端与基体14连接，连杆I 4的另一端、连杆II 7的一端与基体连杆II 13的另一端连接，连杆II 7中间与基体连杆I 12另一端连接，连杆II 7末端与手尖11进行固定连接，传动蜗杆I 16一端通过联轴器1与电机2连接，传动蜗杆I 16另一端与传动蜗杆 II 17相互配合连接，传动蜗杆II 17前端中部设有螺母I 18、螺母II
19，前端安装有销钉20，基体14底部设有可沿着背板15上的轨道进行往复运动的卡子，中间传动部分设有与螺母I 18、螺母II 19配合的固定卡槽及与销钉20配合的销钉孔，销钉20与销钉头22之间设有一垫圈21，大臂外壳I 48、大臂外壳II 49 两部分别安装在U型支架II
35、U型支架III 36的内外两侧，小臂外壳I 50、小臂外壳II 51两部分分别安装在U型支架I
30的四周，腕部舵机I 27一侧通过联轴器1与机械手部分电机2连接，另一侧连接腕部舵机II 28，腕部舵机II 28另一侧通过舵盘I 29与U型支架I 30一端连接，U型支架I 30另一端连接有L型支架31，L型支架31的另一端与肘部舵机32连接，肘部舵机32上的舵盘II 34 通过支架间轴I 33与U型支架II 35一端连接，U型支架II 35另一端与U型支架III 36相互连接，肩部舵机I 46一侧通过舵盘III 39与U型支架III 36连接，支架间轴II 38则穿过U型支架III 36、肩部舵机支架37将肩部舵机I 46的输出轴、肩部舵机支架37与U型支架III 36三者连接，肩部舵机I 46、肩部舵机II 47 之间安装有深沟球轴承44，外部法兰盘I 42、外部法兰盘II 43分别安装在深沟球轴承44的上端面和下端面，内部法兰盘I 40位于外部法兰盘I 42内部且与肩部舵机I 46连接，内部法兰盘II 41位于外部法兰盘II 43内部且下端通过舵盘IV 45与肩部舵机II 47连接。

[0029] 进一步地，还包括螺栓I 5、螺栓II 6、螺栓III 8、螺栓IV 9、螺栓V 10，连杆I 4的另一端、连杆II 7的一端分别通过螺栓I 5、螺栓II 6与基体连杆II 13 的另一端连接，连杆II 7中间通过螺栓III 8与基体连杆I 12另一端连接，连杆 II 7末端分别通过间隔设置的螺栓IV 9、螺栓V 10与手尖11进行固定连接。结构简单，安装方便。

[0030] 进一步地，所述基体14的四侧分别有贯穿孔，连杆支架I 24、连杆支架II 25 和连杆支架III 26的顶部插入贯穿孔与基体14连接。

[0031] 进一步地，所述腕部舵机I 27上设有孔眼，腕部舵机I 27通过孔眼与腕部舵机II 28连接。

[0032] 进一步地，所述肩部舵机支架37上设有孔眼，肩部舵机I 46的输出轴通过肩部舵机支架37上的孔眼与内部法兰盘I 40连接。

[0033] 进一步地，所述电机支架I 3与电机支架II 23焊接在背板15上，L型支架 31焊接在U型支架I 30一端，U型支架II 35、U型支架III 36焊接连接，固定牢靠，结构稳定。

[0034] 所述机械手的五连杆机构中，包括连杆I 4、连杆II 7、手尖11、基体连杆I 12和基体连杆II 13共五个部分。

[0035] 所述机械手传动机构中，包括电机2、传动蜗杆I 16、传动蜗杆II 17、基体 14共四部分。其中电机2工作时，传动蜗杆I 16、II 17带动基体14往复运动，五连杆机构相互配合，实现机械手的抓取与释放。

[0036] 所述背板15上焊接有8个支架，其中电机支架I 3与电机支架II 23为固定电机2所焊接，连杆支架I 24、连杆支架II 25、连杆支架III 26则用于连杆和基体14与背板15的连接并实现传动。背板15底部有基体14往复运动的轨道，通过基体14在轨道上的往复运动实现五连杆机构的相互配合。

[0037] 本实用新型的安装过程是：组装时各部分舵机通过舵盘与支架间轴与U型支架进行连接，内外部法兰盘与深沟球轴承44进行安装，并与两个肩部舵机连接，舵机之间通过U型支架相互连接，联轴器1将电机2、腕部舵机27与传动蜗杆16进行横向固定，电机2和基体14则通过背板15上焊接的支架进行整体固定，其余连杆部分通过螺栓与基体14和背板15连接固定。

[0038] 本实用新型的工作原理为：使用时，肩部舵机II 47工作，带动舵盘IV 45 旋转，舵盘IV 45旋转带动与其相连的内部法兰盘II 41转动，内部法兰盘II 41 转动带动内部法兰盘I 40、外部法兰盘I 42、外部法兰盘II 43、深沟球轴承44 转动，进而带动肩部舵机I 46转动，肩部舵机I 46转动带动肘部舵机32转动，肘部舵机32转动带动腕部舵机I 27、腕部舵机II 28转动，可实现机械手的移动与转动，最后腕部舵机I 27、腕部舵机II 28与电机2的工作依次通过传动蜗杆 II 17、传动蜗杆I 16将动力传输给基体14，此时基体14沿着背板15上的轨道进行往复运动，从而使得与基体相连的连杆I 12、II 13进行摆动，从而整个五连杆机构进行往复运动，实现抓取任务。

[0039] 本实用新型高度仿生，拥有多自由度，可以极大地满足人类生活中对物体的抓取不便的需求，且加工制造较为方便，节约了人力资源成本。

[0040] 上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

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一种多自由度的仿生机械臂

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