具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂制造技术

一种具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂，基座上依次设置有第一旋转关节、第二旋转关节、大臂连杆、第三旋转关节、第四旋转关节、第五旋转关节和第六旋转关节，第六旋转关节的输出端连接末端单自由度手爪，其中，第一旋转关节的轴线与基座同轴心，且垂直于第二旋转关节的轴线，第二旋转关节的轴线平行于第三旋转关节的轴线，第三旋转关节的轴线垂直于第四旋转关节的轴线，第四旋转关节的轴线垂直于第五旋转关节的轴线，第五旋转关节的轴线垂直于第六旋转关节的轴线，第四旋转关节的轴线、第五旋转关节的轴线和第六旋转关节的轴线汇交于空间一点。本发明专利技术使操作臂整体结构更简便，质量更轻便，保证了操作臂末端具有最优的操作灵活性能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂，基座上依次设置有第一旋转关节、第二旋转关节、大臂连杆、第三旋转关节、第四旋转关节、第五旋转关节和第六旋转关节，第六旋转关节的输出端连接末端单自由度手爪，其中，第一旋转关节的轴线与基座同轴心，且垂直于第二旋转关节的轴线，第二旋转关节的轴线平行于第三旋转关节的轴线，第三旋转关节的轴线垂直于第四旋转关节的轴线，第四旋转关节的轴线垂直于第五旋转关节的轴线，第五旋转关节的轴线垂直于第六旋转关节的轴线，第四旋转关节的轴线、第五旋转关节的轴线和第六旋转关节的轴线汇交于空间一点。本专利技术使操作臂整体结构更简便，质量更轻便，保证了操作臂末端具有最优的操作灵活性能。【专利说明】具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂
本专利技术涉及一种轻型操作臂机器人，特别是涉及一种具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂。
技术介绍
所谓轻型操作臂机器人，是指具有一定负载能力且自身质量和体积均较小的轻便型灵活操作臂机器人装置。在野外探险、侦察、危险品处置或医疗作业等特殊领域，由于作业环境存在可能发生危害作业人员生命健康的危险，因而迫切需要使用机器人尤其是操作臂机器人装备代替人员完成某些作业任务。目前应用比较广泛的工业操作臂机器人，虽然在机械结构和零部件的设计等方面发展得比较完善，但工业操作臂负载能力一般较大，有效载荷范围从几十公斤到I吨以上不等，存在体积大、操作笨重、质量重、控制系统复杂等问题，应用领域主要有包装、码垛、物料搬运以及汽车喷涂作业等，一般安装在室内生产车间的多功能作业单元中，很难安装在移动机器人平台或车辆上。对于野外探险或危险品处置等特殊环境下的作业需求，由于移动机器人平台承载空间有限，因而需要所安装的操作臂具有体积小、结构紧凑、质量轻等特点，但过小的结构尺寸显然限制了操作臂机器人的工作空间和作业范围，因而该操作臂最好具有可折叠等技术特点。又由于野外环境具有不确定性，操作臂处置生化危险品的工艺要求也可能千差万别，显然操作臂应该具有较好的灵活性，而能灵活控制各种方位、姿态的六自由度操作臂机器人是较好的选择。但如何能保证操作臂具有空间六自由度、且具有较好的末端运动灵活性是本专利技术所要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种具有空间可折叠性、体积较小、质量较轻、操作空间较大以及灵活度高等特点的具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂。本专利技术所采用的技术方案是:一种具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂，包括有基座，所述的基座上依次设置有第一旋转关节、第二旋转关节、大臂连杆、第三旋转关节、第四旋转关节、第五旋转关节和第六旋转关节，所述第六旋转关节的输出端连接末端单自由度手爪，其中，所述的第一旋转关节的轴线与基座同轴心，且垂直于第二旋转关节的轴线，所述的第二旋转关节的轴线平行于第三旋转关节的轴线，所述的第三旋转关节的轴线垂直于第四旋转关节的轴线，所述的第四旋转关节的轴线垂直于第五旋转关节的轴线，所述的第五旋转关节的轴线垂直于第六旋转关节的轴线，所述的第四旋转关节的轴线、第五旋转关节的轴线和第六旋转关节的轴线汇交于空间一点。所述的第四旋转关节与所述的第五旋转关节之间是通过焦点定位角件相互连接，所述的焦点定位角件包括有连接杆，固定在所述连接杆下端一侧的用于连接所述的第四旋转关节的下连接端头，以及固定在所述连接杆上端一侧的用于连接所述的第五旋转关节的上连接端头，其中，所述的下连接端头与所述的上连接端头均与所述的连接杆相垂直设置，且方向相反，并且所述的连接端头的轴线与第六旋转关节的轴线在同一条直线上。所述的第一旋转关节、第二旋转关节、第三旋转关节、第四旋转关节、第五旋转关节和第六旋转关节结构相同，均包括有:关节固定基座，安装在所述关节固定基座内的且依次相连的光电编码器、伺服电机和谐波减速器，所述谐波减速器的外周面与所述的关节固定基座固定连接，所述谐波减速器的旋转输出端通过同轴定位法兰连接关节输出轴套，所述关节输出轴套套在所述关节固定基座的上端口上，所述关节输出轴套的顶端设置有关节密封端盖。所述的同轴定位法兰包括有依次一体形成且同轴的:用于插入所述的关节输出轴套内法兰的定位孔中的轴套同心轴，用于与所述的关节输出轴套内的法兰固定连接的轴套连接法兰，用于与所述的谐波减速器旋转输出端的法兰固定连接的减速器连接法兰，以及用于插入所述的谐波减速器旋转输出端的法兰的定位孔内的减速器同心轴。所述的轴套连接法兰的直径大于轴套同心轴的直径，所述轴套同心轴的直径大于减速器连接法兰的直径，减速器连接法兰的直径又大于减速器同心轴的直径。所述的第一旋转关节上的第一关节固定基座的底端固定在所述的基座上，所述第一旋转关节上的第一关节输出轴套连接第二旋转关节上的第二关节固定基座，所述第二旋转关节上的第二关节输出轴套连接大臂连杆的一端，所述大臂连杆的另一端连接所述第三旋转关节上的第三关节固定基座，第三旋转关节上的第三关节输出轴套连接所述第四旋转关节上的第四关节固定基座，所述第四旋转关节上的第四关节输出轴套通过连接焦点定位角件连接所述的第五旋转关节上的第五关节固定基座，所述第五旋转关节上的第五关节输出轴套连接所述第六旋转关节上的第六关节固定基座，所述第六旋转关节上的第六关节输出轴套连接末端单自由度手爪。所述的末端单自由度手爪具有一个开合自由度。当所述的第一旋转关节、大臂连杆、第四旋转关节和第六旋转关节为相互平行的折叠状态时，第二旋转关节的轴线到第三旋转关节的轴线之间的距离LI与第三旋转关节的轴线到第五旋转关节的轴线之间的距离L2之比为1.4。本专利技术的具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂，实现了操作臂机器人具有较好的折叠性，较小的外形体积和较大的操作空间，即有较大的操作空间/占用空间比例；本专利技术使操作臂整体结构更简便，质量更轻便，并且由于第四关节中驱动电机位置向基座前移，使操作臂整体动力学性能更好；此外本专利技术中操作臂机器人各关节轴线方向和空间位置的拓扑关系、以及大小臂各轴线间尺度比例的合理安排，保证了操作臂末端具有最优的操作灵活性能。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术完全伸展状态外部结构示意图；图2是本专利技术完全伸展状态俯视图；图3是本专利技术折叠状态侧视图；图4是本专利技术折叠状态正视图；图5是本专利技术关节零部件构成爆炸视图；图6是本专利技术中同轴定位法兰结构的正视图；图7是本专利技术中同轴定位法兰结构的侧视图。图中【权利要求】1.一种具有关节轴线正交关系的可折叠六自由度轻型操作臂，包括有基座(28)，其特征在于，所述的基座(28)上依次设置有第一旋转关节(I)、第二旋转关节(2)、大臂连杆(11)、第三旋转关节(3)、第四旋转关节(4)、第五旋转关节(5)和第六旋转关节(6)，所述第六旋转关节(6)的输出端连接末端单自由度手爪(7)，其中，所述的第一旋转关节(I)的轴线与基座(28)同轴心，且垂直于第二旋转关节(2)的轴线，所述的第二旋转关节(2)的轴线平行于第三旋转关节(3)的轴线，所述的第三旋转关节(3)的轴线垂直于第四旋转关节(4)的轴线，所述的第四旋转关节(4)的轴线垂直于第五旋转关节(5)的轴线，所述的第五旋转关节(5)的轴线垂直于第六旋转关节(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚军，徐新喜，张西正，赵秀国，刘志国，高振海，牛福，韩俊淑，任旭东，张文昌，苏琛，崔向东，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所，
类型：发明
国别省市：