一种机器人手臂制造技术

一种机器人手臂，包括机器人手腕机器人手爪；其特征在于：机器人手腕包括小臂、驱动机构与腕体。其中，小臂前端安装腕体，腕体由驱动机构驱动，可实现腕体有绕两个相互垂直方向转动的自由度，进而带动安装于腕体上的手爪运动；且本发明专利技术驱动机构采用绳驱动方式，使动力输出远离腕体。手爪具有主动手指和从动手指，主动手指和从动手指末端之间通过齿轮啮合，由电机驱动，蜗杆与蜗轮轴传动控制主动手指和从动手指间的开闭。本发明专利技术的优点在于：整个机构的有效载荷与自重比高，手腕关节的结构简单，手腕结构的承重性好；手爪的传动部分可实现夹持机构的自锁功能，控制简单，在无需动力源的情况下也可保证夹持可靠。

A Robot Arm

The utility model relates to a robot arm, which comprises a robot wrist and a robot claw, and is characterized in that the robot wrist comprises a small arm, a driving mechanism and a wrist body. The wrist body is installed at the front end of the forearm and driven by a driving mechanism, which can realize the freedom of wrist body to rotate in two vertical directions, thereby driving the motion of the claw mounted on the wrist body; and the driving mechanism of the present invention adopts a rope driving mode, so that the power output is far away from the wrist body. The gripper has an active finger and a driven finger. The end of the active finger and the driven finger engage with each other through gears. The motor drives the gripper. The worm and the worm shaft drive control the opening and closing of the active finger and the driven finger. The advantages of the present invention are: high payload and self-weight ratio of the whole mechanism, simple structure of the wrist joint, good load-bearing of the wrist structure; the transmission part of the gripper can realize the self-locking function of the clamping mechanism, simple control and reliable clamping without power source.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人手臂
本专利技术涉及自动控制
，特别涉及一种机器人手臂。
技术介绍
随着智能控制技术的提高，利用机械手臂抓取目标物体的应用也越来越广泛，比如攀爬机器人的手臂、分拣物体机器人的手臂等。现有的机器人手臂的腕部关节分布于机械臂末端，造成机器人关节负载过大，整体质量偏重，能量利用率低，且承载能力低。机器人手爪采用关节实时控制的夹持方式，控制复杂，夹持力有限，稳定性差，可靠性低。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提出一种机器人手臂，具有结构紧凑、灵活轻巧、承载能力大的手腕结构，以及一个控制简单和具有自锁功能的手爪。本专利技术机器人手臂，包括机器人手腕与机器人手抓。所述机器人手腕包括小臂、驱动机构与腕体。其中，小臂前端安装腕体，腕体为由驱动机构驱动，可实现腕体有绕两个相互垂直方向转动的自由度，进而带动安装于腕体上的手爪运动。本专利技术中上述驱动机构采用绳驱动方式，使动力输出远离腕体。所述机器人手爪具有主动手指和从动手指，主动手指和从动手指末端均设计为齿轮结构，相互啮合，由电机驱动，蜗杆与蜗轮轴传动控制主动手指和从动手指间的开闭，实现物体的夹持。本专利技术的优点在于：1、本专利技术机器人手臂中，手腕关节采用绳驱动的形式，电机安装位置可以远离手腕末端，机构的有效载荷与自重比高，同时简化了手腕关节的结构，提高了手腕结构的承重性；2、本专利技术机器人手臂中，手爪的传动部分采用涡轮蜗杆的传动方式，实现夹持机构的自锁功能，控制简单，在无需动力源的情况下也可保证夹持可靠。附图说明图1为本专利技术机器人手臂整体结构示意图；图2为本专利技术机器人手臂结构装配示意图。图中：1-机器人手腕2-机器人手爪101-小臂102-第一电机103-第一转向轮104-第二电机105-第二转向轮106a-第一驱动绳106b-第二驱动绳106c-第一弹簧106d-第二弹簧106e-调向圆环106f-转动轴106g-第一腕体轴座106h-第二腕体轴座201-手板202-第三电机203-蜗杆204-涡轮轴205-主动手指206-从动手指具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术机器人手臂包括机器人手腕1与机器人手爪2，如图1所示。所述机器人手腕1包括小臂101、第一电机102、第一转向轮103、第二电机104、第二转向轮105与腕体。其中，小臂101为中空结构，后端连接机械臂，前端安装腕体。小臂101内部空腔中设置第一电机102、第一转向轮103、第二电机104和第二转向轮105，以此减少腕体的质量，使腕体结构简化。其中，第一电机102与第二电机104一后一前布置，且分别固定于小臂101的两个垂直的侧壁；同时，第一电机102输出轴沿左右方向，第二电机104输出轴垂直于第一电机102输出轴。第一转向轮103通过轮架固定于小臂侧壁，轴线与第一电机102输出轴轴线平行，位于第一电机102输出轴左上方，且与第一电机102输出轴同时相切于同一竖直平面。第二转向轮105通过轮架固定于小臂101的侧壁，轴线与第二电机104输出轴轴线平行，位于第二电机102输出轴右上方侧，且与第二电机104输出轴同时相切于同一竖直平面。所述腕体包括第一驱动绳106a、第二驱动绳106b、第一弹簧106c、第二弹簧106d、调向圆环106e、转动轴106f、第一腕体轴座106g与第二腕体轴座106h。其中，第一腕体轴座106g与第二腕体轴座106h固定安装于小臂101的前端中部，且第一腕体轴座106g与第二腕体轴座106h的轴孔轴线重合，并沿左右方向。转动轴106f具有矩形主体，矩形主体周向两个相对侧面上设计有轴线重合的一对轴端A，周向上另两个相对侧面上设计有轴线重合的一对轴端B，且轴端A与轴端B轴线相互垂直。其中，一对轴端A分别与第一腕体轴座106g和第二腕体轴座106h的轴孔间通过轴承连接。一对轴端B用来实现机器人手爪2的连接。调向圆环106e套于第一腕体轴座106g和第二腕体轴座106h外侧，固定在机器人手爪2上，其径向中心平面的原点位于转动轴106f中轴端A与轴端B轴线构成的平面上。调向圆环106e周向上均匀设计有4个连接位，其中相邻两个连接位作为弹簧连接位，分别用来连接第一弹簧106c与第二弹簧106d；第一弹簧与第二弹簧一端均固定于小臂101前端面上，另一端分别固定于两个弹簧连接位处。调向圆环106e上另两个连接位作为驱动绳连接位，分别用来连接第一驱动绳106a与第二驱动绳106b。第一驱动绳106a缠绕于第一电机102输出轴上的绕绳槽内，固定端与第一电机102输出轴固定，同时第一驱动绳106a沿上下方向绕过第一转向轮103后，驱动端固定于调向圆环106e上的一个驱动绳连接位处。同样，第二驱动绳106b缠绕于第二电机104输出轴上的绕绳槽内，固定端与第二电机104输出轴固定，同时第二驱动绳106b沿左右方向绕过第二转向轮105后，驱动端固定于调向圆环106e上的另一个驱动绳连接位处。上述第一驱动绳106a与第二驱动绳106b分别由第一电机102与第二电机104拉紧，处于绷紧状态，且均与小臂101轴向平行。在初始状态时，调向圆环106e所在平面与小臂101的轴线垂直，第一弹簧106c和第二弹簧106d为拉伸状态。此时通过第一电机102的输出轴缠绕或输送第一驱动绳106a，拉动调向圆环106e绕转动轴106f的一对轴端A转动，为机器人手腕1的第一个自由度；通过第二电机104的输出轴缠绕或输送第二驱动绳106b，拉动调向圆环绕转动轴106f的一对轴端B转动，为机器人手腕1的第二个自由度。在机器人手爪抓取物体的时候，通过调向圆环106e调节机器人手爪的方向，从而由机器人手爪抓取目标物体。所述机器人手爪2包括手板201、第三电机202、蜗杆203、涡轮轴204、主动手指205与从动手指206。其中，手板201为两个，上下对称设置，末端分别固定于调向圆盘106e的上下对称位置上，且两个手板201末端具有轴孔，分别与转动轴106的另一对轴端B间通过轴承连接。两个手板201前端左右两侧通过转轴分别安装有主动手指205和从动手指206，主动手指205和从动手指206末端均设计为齿轮结构，相互啮合。主动手指205和从动手指206相对手板201的中轴镜像对称，共同构成钳型手爪。上述两个手板201上的主动手指205与从动手指206由第三电机202驱动，蜗杆203与蜗轮轴204传动，实现同步开合运动，进行物体的夹持，且借助涡杆203与涡轮轴204间的自锁性能，使机器人手爪抓紧物体后不会松开。所述第三电机202、蜗杆203与涡轮轴204均位于两个手板201之间；其中第三电机202与手板201间固定，输出轴沿小臂轴向。蜗杆203同轴固定于第三电机输出轴上。涡轮轴204垂直于第三电机输出轴设置，与蜗杆203啮合，位于两个手板201之间，两端分别与两个手板201上主动手指205的转轴同轴相连。由此通过蜗杆203与蜗轮轴204将动力输出至两个手板201上的主动手指206，进而通过主动手指205与从动手指206间齿轮啮合传动，带动两个手板201上的从动手指206一并运动。本专利技术机器人手臂的后端与机械臂之间和安装第四电机；第四电机输出轴沿小臂轴向方向设置，固定于机械臂上，输出轴固定安装于机器人手臂末端；由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人手臂，包括机器人手腕与机器人手爪；其特征在于：机器人手腕包括小臂、驱动机构与腕体；其中，小臂前端安装腕体，腕体为由驱动机构驱动，可实现腕体有绕两个相互垂直方向转动的自由度，进而带动安装于腕体上的手爪运动；上述驱动机构采用绳驱动方式，使动力输出远离腕体；手爪具有主动手指和从动手指，主动手指和从动手指末端均设计为齿轮结构，相互啮合，由电机驱动，蜗杆与蜗轮轴传动控制主动手指和从动手指间的开闭。

【技术特征摘要】
1.一种机器人手臂，包括机器人手腕与机器人手爪；其特征在于：机器人手腕包括小臂、驱动机构与腕体；其中，小臂前端安装腕体，腕体为由驱动机构驱动，可实现腕体有绕两个相互垂直方向转动的自由度，进而带动安装于腕体上的手爪运动；上述驱动机构采用绳驱动方式，使动力输出远离腕体；手爪具有主动手指和从动手指，主动手指和从动手指末端均设计为齿轮结构，相互啮合，由电机驱动，蜗杆与蜗轮轴传动控制主动手指和从动手指间的开闭。2.如权利要求1所述一种机器人手臂，其特征在于：小臂为中空结构，内部设置驱动机构。3.如权利要求1所述一种机器人手臂，其特征在于：驱动机构包括第一电机、第一转向轮、第二电机、第二转向轮；其中，第一电机输出轴沿左右方向，第二电机输出轴垂直于第一电机输出轴；第一转向轮通过轮架安装于小臂上，轴线与第一电机输出轴轴线平行；第二转向轮通过轮架安装于小臂上，轴线与第二电机输出轴轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐玲，李高燕，陈冠男，魏世民，王友渔，马如奇，危清清，高翔宇，
申请(专利权)人：北京邮电大学，北京空间飞行器总体设计部，
类型：发明
国别省市：北京,11