仿生机械臂制造技术

本发明专利技术涉及一种仿生机械臂，包括大臂杆、小臂杆，大臂杆上设置一安装球窝，小臂杆的后端具有能够匹配容纳在安装球窝内球状体。大臂杆的两侧与小臂杆之间连接有第一调节绳索，臂杆内设置有用于张紧第一调节绳索的第一张紧机构组。大臂杆的上部与小臂杆之间连接有第二调节绳索，臂杆内设置有用于张紧第二调节绳索的第二张紧机构组。该仿生机械臂设置了安装球窝和球状体结构使得转动自由度高，动作响应快，累积误差小。另外通过设置张紧机构和绳索实现小臂相对于在左右方向和上下方向全空间范围内的动作，无需进行精确的参数控制，只需将机械臂拉到工作位置，张紧机构对绳索进行适应性调节以保持机械臂的位置，调节简单、方便、灵活。

Bionic manipulator

The invention relates to a bionic manipulator, including arm rod, small arm, arm rod is provided with a ball socket installation, small arm can be accommodated in the rear end has matching installation in spherical ball. A first adjusting rope is connected between the two sides of the big arm rod and the small arm rod, and the first tensioning mechanism group used for tensioning the first adjusting rope is arranged in the arm rod. A second adjusting rope is connected between the upper part of the big arm rod and the small arm rod, and second tight mechanism groups used for tensioning the second adjusting rope are arranged in the arm rod. The bionic manipulator arranged socket and spherical structure such that rotation of a high degree of freedom, fast response, small cumulative error. In addition by setting the tensioning mechanism and Realization of small arms in the rope about the direction and vertical direction of full space within the scope of action with respect to, without the need for precise control of the parameters, only the mechanical arm pull to the working position, the tensioning mechanism adaptively adjusted to maintain arm position on the rope, simple adjustment, convenient and flexible.

【技术实现步骤摘要】
仿生机械臂
本专利技术涉及工业机器人
，具体涉及一种仿生机械臂。
技术介绍
随着工业自动化的不断发展，在工业生产中越来越多地使用机器人或者机械臂来完成生产活动，机器人、机械臂不仅能够提供自动化程度、生产效率，同时还能够降低劳动人员的工作强度，或者代替人工完成如高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒物质等危险环境下的工作，从而实现对工作人员的人生安全进行保护。申请公布号为CN105619403A(申请号为201610184415.8)的中国专利技术专利申请《一种仿生机械臂》，公告号为CN103696711B(申请号为201310725153.8)的中国专利技术专利《一种钻杆操作机器人》。其中公开的机械臂结构均包括有两个相对转动的臂杆结构。这些方案中的两个臂杆结构的相对转动角度受限于两个臂杆间的转轴设置方向，转动自由度低，仅能按照固定的方向进行转动。此外，还需要设置精确的控制参数以实现对臂杆的工位控制。申请公布号为CN105171726A(申请号为201510607815.0)的中国专利技术专利《一种多关节仿生机械臂》，其中公开的机械臂结构通过多关节的设置可以实现多方向转动，转动自由度大，但是该结构中关节数量多，结构相对复杂，动作响应有延迟，累积误差高，工作过程中相应故障率高。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种结构简单、转动自由度高无需参数精准控制且故障率低的仿生机械臂。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案为：一种仿生机械臂，包括大臂杆、小臂杆，其特征在于：所述大臂杆上设置一安装球窝，所述小臂杆的后端具有球状体，所述球状体能够匹配容纳在所述安装球窝内并相对于所述安装球窝自由转动；所述大臂杆的两侧与小臂杆之间分别连接有多根第一调节绳索，以用于调节所述小臂杆相对于所述大臂杆进行左右方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第一调节绳索的第一张紧机构组；所述大臂杆的上部与小臂杆之间连接有多根第二调节绳索，以用于调节所述小臂杆相对于所述大臂杆进行上下方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第二调节绳索的第二张紧机构组。作为改进，所述小臂杆包括第一臂杆和第二臂杆，所述球状体位于所述第一臂杆的后端，所述第一臂杆的前端与所述第二臂杆的后端转动连接。为了方便调节第一臂杆与第二臂杆之间的相对转动，所述第一臂杆的两侧和第二臂杆两侧之间分别对应连接有第三调节绳索，所述第一臂杆内设置有用于张紧所述第三调节绳索的第三张紧机构组。简单地，所述第一张紧机构组包括与所述第一调节绳索相同数量的张紧机构，所述第二张紧机构组包括与所述第二调节绳索相同数量的张紧机构，所述第三张紧机构组包括与所述第三调节绳索相同数量的张紧机构；所述张紧机构包括电机、与所述电机驱动连接的丝杆组件、连接在所述丝杆组件上的滚轮、设置在各绳索固定点的拉力传感器、控制器，所述电机、拉力传感器分别与所述控制器电信号连接，所述控制器能够根据接收的拉力传感器传送的绳索的内部瞬间拉力信号控制电机动作，进而所述丝杆组件能够在所述电机的驱动下调节包绕在所述滚轮上绳索的松紧度。简单地，所述丝杆组件包括基架、丝杆、安装台、滚轮安装架；所述基架包括第一基板、第二基板以及连接在第一基板和第二基板之间的导向柱；所述安装台包括第一台板、第二台板以及连接在第一台板和第二台板之间的支撑柱，所述第一台板位于所述第一基板的上方，并且所述支撑柱穿设在所述第一基板内，所述第二台板位于所述第一基板和第二基板之间，并且所述导向柱穿设在所述第二台板内；所述丝杆的一端与所述电机驱动连接，所述丝杆穿过所述第二基板，且所述丝杆的另一端与所述第一基板相连接，所述丝杆穿设在所述第二台板内并与所述第二台板传动连接；所述安装台限位安装在所述基架上，所述丝杆的一端连接在电机的驱动轴上，所述丝杆的另一端与所述基架固定连接，所述丝杆穿设在所述安装并与所述所述并能相对于所述基架上下移动；所述滚轮安装架通过一转动轴承连接在所述安装台上，所述滚轮安装架包括基座以及自所述基座两侧沿轴向相对延伸设置的连接板，所述滚轮通过一转轴转动连接在两个连接板之间。为了方便装配，所述大臂杆上凹陷设置有一凹腔，所述安装球窝安装在所述凹腔内；所述安装球窝包括具有开口的外球壳和嵌套在所述外球壳内的内球壳，所述内球壳上开设有多个开孔，每个开孔内嵌设一滚珠，所述外球壳的内壳面上对应于所述滚珠设置有凹槽。简单地，所述外球壳包括能够相互对接的第一外球半壳和第二外球半壳，所述内球壳包括能够相互对接的第一内球半壳和第二内球半壳。为了方便该机械臂转动到不同工位工作，所述大臂杆的下端转动连接在一安装座上。简单地，所述小臂杆的前端转动连接有一工装夹具。方便地，所述工装夹具包括夹爪部和连接部，所述连接部通过一转动轴承连接在所述小臂杆的前端而以所述臂杆轴向为中心进行转动，所述夹爪部通过一转轴转动连接在所述连接部上。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：该仿生机械臂设置了安装球窝、球状体、绳索和张紧机构。球状体在安装球窝内能够进行多自由度的转动，使得该机械臂的使用更加方便，动作位置不受转轴的限制，转动自由度高。另外通过张紧机构对设置在不同位置的绳索松紧调节即能实现该机械臂中小臂相对于大臂实现在左右方向和上下方向全空间范围内的动作，在动作过程中无需进行精确的参数控制，只需要人工将机械臂拉到工作位置，，张紧机构即能对绳索进行适应性调节，从而保持当前机械臂的工作位置，调节简单、方便、自由度高。附图说明图1为本专利技术实施例中仿生机械臂的立体图。图2为本专利技术实施例中仿生机械臂另一个角度的立体图。图3为本专利技术实施例中丝杆组件的立体图。图4为如3的分解图。图5为本专利技术实施例中小臂杆与安装球窝的配合安装图。图6为本专利技术实施例中安装球窝的立体分解图。具体实施方式以下结合附图实施例对本专利技术作进一步详细描述。如图1至图6所示，本实施例中的仿生机械臂，大臂杆1、小臂杆2、安装座10和工装夹具9。大臂杆1的下端转动连接在安装座10上，如此，通过大臂杆1相对于安装座10的转动可以将该仿生机械臂转动到任意工位进行工作。工装夹具9转动连接在小臂杆2的前端。工装夹具9包括夹爪部91和连接部92，连接部92通过一转动轴承连接在小臂杆2的前端，从而以所述臂杆轴向为中心进行转动，夹爪部91通过一转轴转动连接在连接部92上。大臂杆1上凹陷设置有一凹腔，凹腔内设置有一安装球窝3，小臂杆2的后端具有球状体201，球状体201能够匹配容纳在安装球窝3内并相对于安装球窝3自由转动，如此小臂杆2和大臂杆1之间能够实现肩关节动作。球状体201在安装球窝3内的转动自由度极高，可以实现各个方向的自由转动，响应速度快，同时相对于现有技术中通过多个关节结构设置实现的多自由度的转动，其累计误差更小。其中安装球窝3包括外球壳31、内球壳32。内球壳32嵌设在外球壳31内，小臂杆2的球状体201嵌设在内球壳32内，内球壳32和外球壳31具有供小臂杆2的球状体201多自由度活动所需的开口。内球壳32上开设有多个开孔，多个开孔沿内球壳32的多个经度的经线方向排列设置，每个开孔内嵌设一滚珠33，从而使得滚珠33也沿内球壳32的经线方向排列。外球壳31的内壳面上对应于滚珠33设置有凹槽301。本实施例中，凹槽301对应于滚珠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种仿生机械臂，包括大臂杆(1)、小臂杆(2)，其特征在于：所述大臂杆(1)上设置一安装球窝(3)，所述小臂杆(2)的后端具有球状体(201)，所述球状体(201)能够匹配容纳在所述安装球窝(3)内并相对于所述安装球窝(3)自由转动；所述大臂杆(1)的两侧与小臂杆(2)之间分别连接有多根第一调节绳索(4)，以用于调节所述小臂杆(2)相对于所述大臂杆(1)进行左右方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第一调节绳索(4)的第一张紧机构组；所述大臂杆(1)的上部与小臂杆(2)之间连接有多根第二调节绳索(5)，以用于调节所述小臂杆(2)相对于所述大臂杆(1)进行上下方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第二调节绳索(5)的第二张紧机构组。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机械臂，包括大臂杆(1)、小臂杆(2)，其特征在于：所述大臂杆(1)上设置一安装球窝(3)，所述小臂杆(2)的后端具有球状体(201)，所述球状体(201)能够匹配容纳在所述安装球窝(3)内并相对于所述安装球窝(3)自由转动；所述大臂杆(1)的两侧与小臂杆(2)之间分别连接有多根第一调节绳索(4)，以用于调节所述小臂杆(2)相对于所述大臂杆(1)进行左右方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第一调节绳索(4)的第一张紧机构组；所述大臂杆(1)的上部与小臂杆(2)之间连接有多根第二调节绳索(5)，以用于调节所述小臂杆(2)相对于所述大臂杆(1)进行上下方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第二调节绳索(5)的第二张紧机构组。2.根据权利要求1所述的仿生机械臂，其特征在于：所述小臂杆(2)包括第一臂杆(21)和第二臂杆(22)，所述球状体(201)位于所述第一臂杆(21)的后端，所述第一臂杆(21)的前端与所述第二臂杆(22)的后端转动连接。3.根据权利要求2所述的仿生机械臂，其特征在于：所述第一臂杆(21)的两侧和第二臂杆(22)两侧之间分别对应连接有第三调节绳索(6)，所述第一臂杆(21)内设置有用于张紧所述第三调节绳索(6)的第三张紧机构组。4.根据权利要求1所述的仿生机械臂，其特征在于：所述第一张紧机构组包括与所述第一调节绳索(4)相同数量的张紧机构，所述第二张紧机构组包括与所述第二调节绳索(5)相同数量的张紧机构，所述第三张紧机构组包括与所述第三调节绳索(6)相同数量的张紧机构；所述张紧机构包括电机、与所述电机驱动连接的丝杆组件(8)、连接在所述丝杆组件(8)上的滚轮(7)、设置在各绳索固定点的拉力传感器(100)、控制器，所述电机、拉力传感器(100)分别与所述控制器电信号连接，所述控制器能够根据接收的拉力传感器(100)传送的绳索的内部瞬间拉力信号控制电机动作，进而所述丝杆组件(8)能够在所述电机的驱动下调节包绕在所述滚轮(7)上绳索的松紧度。5.根据权利要求4所述的仿生机械臂，其特征在于：所述丝杆组件(8)包括基架(81)、丝杆(82)、安装台(83)、滚轮安装架(84)；所述基架(81)包括第一基板(811)、第二基板(812)以及连接在第一基板(811)和第二基板(812)之间的导向柱(813)；所述安装台(83)包括第一台板(831)、第二台...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔鹏杰，
申请(专利权)人：宁波天业精密铸造有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33