基于串并混联的六自由度仿人机械臂及机器人制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种基于串并混联的六自由度仿人机械臂及机器人。该基于串并混联的六自由度仿人机械臂包括：肩关节、肘关节、腕关节、大臂外壳和小臂外壳；所述大臂外壳两侧分别与肩关节的第二输出连接板和肘关节的第一电机连接座紧固，所述小臂外壳两侧分别与肘关节的第四输出连接板和腕关节的第二电机连接座紧固。本实用新型专利技术实施例通过采用串并混联的结构，并采用不同的执行机构，以在降低电机负担的同时，增加对肩关节的控制、以提高运动的精确度。

【技术实现步骤摘要】

本技术实施例涉及仿人机械臂
，具体涉及一种基于串并混联的六自由度仿人机械臂及机器人。
技术介绍
机械臂能够替人类完成很多工作，或协助人类工作。尤其是在恶劣环境下的工作，机械臂较人类有更大的优势。采用与人臂同构化的仿人机械臂设计，能够很好地控制和规划其运动。目前已有的机械臂的关节结构设计主要有串联和并联两类。对于采用串联关节结构设计的方案，由于各自由度都由单独电机驱动，使得电机负担大，影响负载；而对于采用并联关节结构设计的方案，其每个自由度都有多个电机耦合驱动，分摊电机负担，具有一定的负载能力，然而其肩部关节控制难度较大，仿生度相对较低。
技术实现思路
本技术实施例的一个目的是用以解决现有的仿人机械臂仿生程度低，负载能力差的问题。本技术实施例提出了一种基于串并混联的六自由度仿人机械臂，包括：肩关节、肘关节、腕关节、大臂外壳和小臂外壳。所述肩关节包括：第一电机、第一行星减速器、第一旋转编码器、第一电机连接件、第一轴套、第一轴承盖、第一连轴器、第一输入轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一输出轴、第一深沟球轴承、第一推力球轴承、第一角接触轴承、第二轴承盖、两个第一输出连接板、第二输出连接板、两个第一轴端盖片，以及第二电机、第二行星减速器、第二旋转编码器、第一电机连接板、第二连轴器、第一传动齿轮、两个第二深沟球轴承、第二传动齿轮、两个第三深沟球轴承、第一套筒、第二套筒、第四深沟球轴承、第二角接触轴承、第一直齿轮减速器前盖、第一直齿轮减速器体、第二直齿轮减速器后盖、第一连接板、两个第二连接板、第一壳体、两个第一磁编码器固定块、两个第一L型躯干连接板；所述第一电机、所述第一行星减速器和所述第一旋转编码器顺次连接，并依次通过第一电机连接件、第一轴套、第一轴承盖与第一直齿轮减速器前盖固定；第一行星减速器的输出轴通过第一连轴器与第一输入轴相连；第一输入轴与第一锥齿轮连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；第二锥齿轮、第一深沟球轴承、第一推力球轴承、以及第一角接触轴承均固定在第一输出轴上，所述两个第一输出连接板分别安装在所述第一输出轴的两端，并通过两个第一轴端盖片分别固定所述两个第一输出连接板；第二输出连接板与所述两个第一输出连接板固定连接；第二电机、第二行星减速器、第二旋转编码器顺次连接，并通过第一电机连接板与第一直齿轮减速器前盖固定；第二行星减速器的输出轴通过第二连轴器与第一传动齿轮相连；所述两个第二深沟球轴承分别安装在所述第一传动齿轮两侧，所述两个第三深沟球轴承分别安装在所述第二传动齿轮两侧，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮啮合，且所述第二传动齿轮安装在第一套筒上；所述第一套筒与所述第一连接板、所述第二套筒紧固，所述第四深沟球轴承和所述第二角接触轴承均安装在所述第二套筒与所述第一输入轴之间；所述第一连接板通过所述两个第二连接板与所述第一壳体固定；所述两个第一磁编码器固定块，安装在所述第一壳体内；所述第一直齿轮减速器前盖与所述第一直齿轮减速器体、所述第二直齿轮减速器后盖和所述第一连接板固定连接；所述两个第一L型躯干连接板分别固定在所述第一直齿轮减速器体两侧；所述肘关节包括：第三电机、第三行星减速器、第三旋转编码器、第三连轴器、第二输入轴、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二输出轴、两个第三角接触轴承、第二轴端盖片、两个第三输出连接板、第四输出连接板，以及第四电机、第四行星减速器、第四旋转编码器、第三传动齿轮、第一石墨自润滑轴承、第四传动齿轮、两个第五深沟球轴承、第二壳体、两个第二磁编码器固定块、第一壳盖、第二壳盖、第一电机连接座、第三壳体；所述第三电机、所述第三行星减速器和所述第三旋转编码器依次连接，且所述第三行星减速器的输出轴与所述第二输入轴通过所述第三连轴器连接，所述第二输入轴末端装有第三锥齿轮，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合；所述第四锥齿轮固定在所述第二输出轴上，所述两个第二输出轴两端分别装在所述第三角接触轴承两侧，所述第二轴端盖片安装在第三角接触轴承远离第四锥齿轮的一侧；所述两个第三输出连接板分别安装在所述第二输出轴两侧，且均与所述第四输出连接板连接；所述第四电机、所述第四行星减速器和所述第四旋转编码器依次连接，所述第四行星减速器的输出轴与所述第三传动齿轮的一端连接；所述第一石墨自润滑轴承安装在所述第三传动齿轮的另一端；所述第三传动齿轮与所述第四传动齿轮啮合，所述第四传动齿轮套设在所述第三连轴器上，所述两个第五深沟球轴承和所述第二轴承盖均套设在所述第四传动齿轮上；所述第二轴端盖片与所述第二壳体固定连接，所述第二输出轴穿过所述第二壳体，所述两个第二磁编码器固定块安装在第二壳体内部内；所述第一壳盖和所述第二壳盖均设置在所述第二壳体外部；所述第三传动齿轮与所述第四传动齿轮的外部装有第一电机连接座，所述两个第五深沟球轴承外侧装有第三壳体，所述第三壳体与所述第一电机连接座紧固；所述腕关节包括：第五电机、第五行星减速器、第五旋转编码器、第一连接筒、两个第六深沟球轴承、第二电机连接座、第一轴承筒、第三磁编码器固定块、第四磁编码器固定块、第一舵机连接件、两个第二舵机连接件、两个第三舵机连接件、第一大功率舵机、前腕固定板；所述第五电机、所述第五行星减速器和所述第五旋转编码器依次连接，所述第五行星减速器的输出轴与所述第一连接筒通过顶丝紧固；所述两个第六深沟球轴承均套设在所述第一连接筒的外侧，所述第二电机连接座与所述第一连接筒固定连接；所述两个第六深沟球轴承均套设在所述第一轴承筒上，所述第二电机连接座与所述第一轴承筒紧固；所述第三磁编码器固定块固定在所述第一轴承筒上，且所述第三磁编码器固定块与所述第四磁编码器固定块紧固；所述第一轴承筒与所述第一舵机连接件紧固，所述两个第二舵机连接件分别与所述第一舵机连接件两侧紧固，所述两个第三舵机连接件安装在所述两个第二舵机连接件中间，且所述第一大功率舵机安装在所述两个第三舵机连接件中间，所述前腕固定板安装在所述第一大功率舵机的输出轴；所述大臂外壳两侧分别与所述第二输出连接板和所述第一电机连接座紧固，所述小臂外壳两侧分别与所述第四输出连接板和所述第二电机连接座紧固。可选的，所述第一传动齿轮和第二传动齿轮的齿数比，所述第三锥齿轮和所述第四锥齿轮的齿数比，所述第三传动齿轮和所述第四传动齿轮的齿数比均为预设值。可选的，所述第一锥齿轮与所述第二锥齿轮的齿数比为1:2。可选的，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮齿数比为1:2。可选的，所述第三锥齿轮与所述第四锥齿轮齿数比为1:2。可选的，所述第三传动齿轮与所述第四传动齿轮齿数比为1:2。可选的，所述第一输入轴与所述第一锥齿轮，所述第一输入轴与所述第一锥齿轮，所述第四行星减速器的输出轴与所述第三传动齿轮，均通过顶丝紧固。本技术还提出了一种仿人体上肢机器人，包括上述的仿人机械臂。由上述技术方案可知，本技术实施例提出的基于串并混联的六自由度仿人机械臂及机器人通过采用串并混联的结构，并采用不同的执行机构，以在降低电机负担的同时，增加对肩关节的控制、以提高运动的精确度。附图说明通过参考附图会更加清楚的理解本技术的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本技术进行任何限制，在附图中：图1示出了本技术一实施例提供的一种基于串并混联的六自由度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于串并混联的六自由度仿人机械臂，其特征在于，包括：肩关节、肘关节、腕关节、大臂外壳和小臂外壳；所述肩关节包括：第一电机、第一行星减速器、第一旋转编码器、第一电机连接件、第一轴套、第一轴承盖、第一连轴器、第一输入轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一输出轴、第一深沟球轴承、第一推力球轴承、第一角接触轴承、第二轴承盖、两个第一输出连接板、第二输出连接板、两个第一轴端盖片，以及第二电机、第二行星减速器、第二旋转编码器、第一电机连接板、第二连轴器、第一传动齿轮、两个第二深沟球轴承、第二传动齿轮、两个第三深沟球轴承、第一套筒、第二套筒、第四深沟球轴承、第二角接触轴承、第一直齿轮减速器前盖、第一直齿轮减速器体、第二直齿轮减速器后盖、第一连接板、两个第二连接板、第一壳体、两个第一磁编码器固定块、两个第一L型躯干连接板；所述第一电机、所述第一行星减速器和所述第一旋转编码器顺次连接，并依次通过第一电机连接件、第一轴套、第一轴承盖与第一直齿轮减速器前盖固定；第一行星减速器的输出轴通过第一连轴器与第一输入轴相连；第一输入轴与第一锥齿轮连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；第二锥齿轮、第一深沟球轴承、第一推力球轴承、以及第一角接触轴承均固定在第一输出轴上，所述两个第一输出连接板分别安装在所述第一输出轴的两端，并通过两个第一轴端盖片分别固定所述两个第一输出连接板；第二输出连接板与所述两个第一输出连接板固定连接；第二电机、第二行星减速器、第二旋转编码器顺次连接，并通过第一电机连接板与第一直齿轮减速器前盖固定；第二行星减速器的输出轴通过第二连轴器与第一传动齿轮相连；所述两个第二深沟球轴承分别安装在所述第一传动齿轮两侧，所述两个第三深沟球轴承分别安装在所述第二传动齿轮两侧，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮啮合，且所述第二传动齿轮安装在第一套筒上；所述第一套筒与所述第一连接板、所述第二套筒紧固，所述第四深沟球轴承和所述第二角接触轴承均安装在所述第二套筒与所述第一输入轴之间；所述第一连接板通过所述两个第二连接板与所述第一壳体固定；所述两个第一磁编码器固定块，安装在所述第一壳体内；所述第一直齿轮减速器前盖与所述第一直齿轮减速器体、所述第二直齿轮减速器后盖和所述第一连接板固定连接；所述两个第一L型躯干连接板分别固定在所述第一直齿轮减速器体两侧；所述肘关节包括：第三电机、第三行星减速器、第三旋转编码器、第三连轴器、第二输入轴、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二输出轴、两个第三角接触轴承、第二轴端盖片、两个第三输出连接板、第四输出连接板，以及第四电机、第四行星减速器、第四旋转编码器、第三传动齿轮、第一石墨自润滑轴承、第四传动齿轮、两个第五深沟球轴承、第二壳体、两个第二磁编码器固定块、第一壳盖、第二壳盖、第一电机连接座、第三壳体；所述第三电机、所述第三行星减速器和所述第三旋转编码器依次连接，且所述第三行星减速器的输出轴与所述第二输入轴通过所述第三连轴器连接，所述第二输入轴末端装有第三锥齿轮，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合；所述第四锥齿轮固定在所述第二输出轴上，所述两个第二输出轴两端分别装在所述第三角接触轴承两侧，所述第二轴端盖片安装在所述第三角接触轴承远离第四锥齿轮的一侧；所述两个第三输出连接板分别安装在所述第二输出轴两侧，且均与所述第四输出连接板连接；所述第四电机、所述第四行星减速器和所述第四旋转编码器依次连接，所述第四行星减速器的输出轴与所述第三传动齿轮的一端连接；所述第一石墨自润滑轴承安装在所述第三传动齿轮的另一端；所述第三传动齿轮与所述第四传动齿轮啮合，所述第四传动齿轮套设在所述第三连轴器上，所述两个第五深沟球轴承和所述第二轴承盖均套设在所述第四传动齿轮上；所述第二轴端盖片与所述第二壳体固定连接，所述第二输出轴穿过所述第二壳体，所述两个第二磁编码器固定块安装在第二壳体内部内；所述第一壳盖和所述第二壳盖均设置在所述第二壳体外部；所述第三传动齿轮与所述第四传动齿轮的外部装有第一电机连接座，所述两个第五深沟球轴承外侧装有第三壳体，所述第三壳体与所述第一电机连接座紧固；所述腕关节包括：第五电机、第五行星减速器、第五旋转编码器、第一连接筒、两个第六深沟球轴承、第二电机连接座、第一轴承筒、第三磁编码器固定块、第四磁编码器固定块、第一舵机连接件、两个第二舵机连接件、两个第三舵机连接件、第一大功率舵机、前腕固定板；所述第五电机、所述第五行星减速器和所述第五旋转编码器依次连接，所述第五行星减速器的输出轴与所述第一连接筒通过顶丝紧固；所述两个第六深沟球轴承均套设在所述第一连接筒的外侧，所述第二电机连接座与所述第一连接筒固定连接；所述两个第六深沟球轴承均套设在所述第一轴承筒上，所述第二电机连接座与所述第一轴承筒紧固；所述第三磁编码器固定块固定在所述第一轴承筒上，且所述第三磁编码器固定块与所述第四磁...

【技术特征摘要】
1.一种基于串并混联的六自由度仿人机械臂，其特征在于，包括：肩关节、肘关节、腕关节、大臂外壳和小臂外壳；所述肩关节包括：第一电机、第一行星减速器、第一旋转编码器、第一电机连接件、第一轴套、第一轴承盖、第一连轴器、第一输入轴、第一锥齿轮、第二锥齿轮、第一输出轴、第一深沟球轴承、第一推力球轴承、第一角接触轴承、第二轴承盖、两个第一输出连接板、第二输出连接板、两个第一轴端盖片，以及第二电机、第二行星减速器、第二旋转编码器、第一电机连接板、第二连轴器、第一传动齿轮、两个第二深沟球轴承、第二传动齿轮、两个第三深沟球轴承、第一套筒、第二套筒、第四深沟球轴承、第二角接触轴承、第一直齿轮减速器前盖、第一直齿轮减速器体、第二直齿轮减速器后盖、第一连接板、两个第二连接板、第一壳体、两个第一磁编码器固定块、两个第一L型躯干连接板；所述第一电机、所述第一行星减速器和所述第一旋转编码器顺次连接，并依次通过第一电机连接件、第一轴套、第一轴承盖与第一直齿轮减速器前盖固定；第一行星减速器的输出轴通过第一连轴器与第一输入轴相连；第一输入轴与第一锥齿轮连接，第一锥齿轮与第二锥齿轮啮合；第二锥齿轮、第一深沟球轴承、第一推力球轴承、以及第一角接触轴承均固定在第一输出轴上，所述两个第一输出连接板分别安装在所述第一输出轴的两端，并通过两个第一轴端盖片分别固定所述两个第一输出连接板；第二输出连接板与所述两个第一输出连接板固定连接；第二电机、第二行星减速器、第二旋转编码器顺次连接，并通过第一电机连接板与第一直齿轮减速器前盖固定；第二行星减速器的输出轴通过第二连轴器与第一传动齿轮相连；所述两个第二深沟球轴承分别安装在所述第一传动齿轮两侧，所述两个第三深沟球轴承分别安装在所述第二传动齿轮两侧，所述第一传动齿轮与所述第二传动齿轮啮合，且所述第二传动齿轮安装在第一套筒上；所述第一套筒与所述第一连接板、所述第二套筒紧固，所述第四深沟球轴承和所述第二角接触轴承均安装在所述第二套筒与所述第一输入轴之间；所述第一连接板通过所述两个第二连接板与所述第一壳体固定；所述两个第一磁编码器固定块，安装在所述第一壳体内；所述第一直齿轮减速器前盖与所述第一直齿轮减速器体、所述第二直齿轮减速器后盖和所述第一连接板固定连接；所述两个第一L型躯干连接板分别固定在所述第一直齿轮减速器体两侧；所述肘关节包括：第三电机、第三行星减速器、第三旋转编码器、第三连轴器、第二输入轴、第三锥齿轮、第四锥齿轮、第二输出轴、两个第三角接触轴承、第二轴端盖片、两个第三输出连接板、第四输出连接板，以及第四电机、第四行星减速器、第四旋转编码器、第三传动齿轮、第一石墨自润滑轴承、第四传动齿轮、两个第五深沟球轴承、第二壳体、两个第二磁编码器固定块、第一壳盖、第二壳盖、第一电机连接座、第三壳体；所述第三电机、所述第三行星减速器和所述第三旋转编码器依次连接，且所述第三行星减速器的输出轴与所述第二输入轴通过所述第三连轴器连接，所述第二输入轴末端装有第三锥齿轮，第三锥齿轮与第四锥齿轮啮合；所述第四锥齿轮固定在所述第二输出轴上，所述两个第二输出轴两端分别装在所述第三角接触轴承两侧，所述第二轴...

【专利技术属性】
技术研发人员：左国玉，于双悦，龚道雄，赵晋，卢佳豪，邱永康，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：新型
国别省市：北京;11