一种具有八自由度的机械手臂装置制造方法及图纸

一种具有八自由度的机械手臂装置，它涉及机械手臂领域。本发明专利技术解决了现有的机械手臂存在结构布局、可操作性及灵活性难以适应特殊环境作业中的移动平台的作业要求的问题。本发明专利技术包括肩部回转组件、肩部俯仰组件、带音箱摄像头、伸缩臂固定组件、伸缩臂滑动组件、肘部旋转组件、腕部俯仰组件、手腕摄像头、腕部回转组件和手爪开合组件，肩部回转组件、肩部俯仰组件、伸缩臂固定组件、伸缩臂滑动组件、肘部旋转组件、腕部俯仰组件、腕部回转组件和手爪开合组件由前至后顺次连接，带音箱摄像头安装在肩部俯仰组件上，手腕摄像头安装在腕部回转组件上。本发明专利技术用于机械手臂适应特殊环境作业中的移动平台的作业要求。

A Mechanical Arm Device with Eight Degrees of Freedom

The utility model relates to a mechanical arm device with eight degrees of freedom, which relates to the field of the mechanical arm. The invention solves the problem that the existing mechanical arm has structural layout, operability and flexibility, which is difficult to adapt to the operation requirements of the mobile platform in special environment operation. The invention comprises shoulder rotation component, shoulder pitch component, camera with speaker, telescopic arm fixing component, telescopic arm sliding component, elbow rotation component, wrist pitch component, wrist camera, wrist rotation component and claw opening and closing component, shoulder rotation component, shoulder pitch component, telescopic arm fixing component and telescopic arm fixing component. The retractable arm sliding component, elbow rotating component, wrist pitching component, wrist rotating component and claw opening and closing component are connected from front to back sequentially. The camera with speaker is installed on the shoulder pitching component, and the wrist camera is installed on the wrist rotating component. The invention is used for the manipulator to adapt to the operation requirements of the mobile platform in the special environment operation.

【技术实现步骤摘要】
一种具有八自由度的机械手臂装置
本专利技术涉及机械手臂领域,具体涉及一种具有八自由度的机械手臂装置。
技术介绍
在特殊环境作业中，越来越多的用到了搭建在移动平台上的机械手臂。因为配合移动平台搭建在其上的机械手臂一起运动，可以根据需要到作业地作业，这就要求机械手臂的结构要求越来越紧凑，布局要求越来越高，对机械手臂的灵活性及机械手臂走线等提出了更高的要求。目前对机械手臂的要求结构布局、可操作性及灵活性日益增高，对现有的机械手臂提出了更多的要求。在机械手臂领域中，通常都是采用七自由度的机械手臂，局部走线相对目前机械手臂来说还是外置式，这样相对于机械手臂来讲，当环境空间位置受限时，灵活性及可操作空间都会受到限制，并且使手臂结构拖沓、臃肿，造成了空间利用率低及故障率高的问题(譬如：电机回转时容易出现关节处电线磨损甚至损坏)。当需要机械臂的操作空间拓展时，这时就需要机械手臂操作范围加大，要求机械手臂更加灵活，操作空间根据环境需要臂体姿态及伸出长度进行调整时，这时现有的机械手臂都不能很好的解决机械手臂这种要求。综上所述，现有的机械手臂存在结构布局、可操作性及灵活性难以适应特殊环境作业中的移动平台的作业要求的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有的机械手臂存在结构布局、可操作性及灵活性难以适应特殊环境作业中的移动平台的作业要求的问题，进而提供一种具有八自由度的机械手臂装置。本专利技术的技术方案是：一种具有八自由度的机械手臂装置，所述机械手臂装置包括肩部回转组件、肩部俯仰组件、伸缩臂固定组件、伸缩臂滑动组件、肘部旋转组件、腕部俯仰组件、腕部回转组件和手爪开合组件；肩部回转组件、肩部俯仰组件、伸缩臂固定组件、伸缩臂滑动组件、肘部旋转组件、腕部俯仰组件、腕部回转组件和手爪开合组件由前至后顺次连接；肩部俯仰组件内部设有肩部回转电机驱动装置，肩部回转电机驱动装置的动力输出端与肩部回转组件连接，肩部俯仰组件通过肩部回转电机驱动装置与肩部回转组件形成肩部旋转动作；肩部俯仰组件内部设有肩部俯仰电机驱动装置，肩部俯仰电机驱动装置的动力输出端与伸缩臂固定组件连接，伸缩臂固定组件通过肩部俯仰电机驱动装置与肩部俯仰组件形成肩部俯仰动作；伸缩臂固定组件内部设有大臂伸缩电机驱动装置，大臂伸缩电机驱动装置的动力输出端与伸缩臂滑动组件连接，伸缩臂滑动组件通过大臂伸缩电机驱动装置与伸缩臂固定组件形成大臂伸缩动作；伸缩臂滑动组件内部设有肘部俯仰电机驱动装置，肘部俯仰电机驱动装置的动力输出端与肘部旋转组件连接，肘部旋转组件通过肘部俯仰电机驱动装置与伸缩臂滑动组件形成肘部俯仰动作；肘部旋转组件内部设有肘部回转电机驱动装置，肘部回转电机驱动装置的动力输出端与腕部俯仰组件连接，腕部俯仰组件通过肘部回转电机驱动装置与肘部旋转组件形成肘部回转动作；腕部俯仰组件内部设有腕部俯仰电机驱动装置，腕部俯仰电机驱动装置的动力输出端与腕部回转组件连接，腕部回转组件通过腕部俯仰电机驱动装置与腕部俯仰组件形成腕部俯仰动作；腕部回转组件内部设有腕部回转电机驱动装置，腕部回转电机驱动装置的动力输出端与手爪开合组件连接，手爪开合组件通过腕部回转电机驱动装置与腕部回转组件形成腕部回转动作；腕部回转组件内部设有手爪开合电机驱动装置，手爪开合电机驱动装置的动力输出端与手爪开合组件的两对手指连接，使手爪开合组件的两对手指形成夹持动作，进而形成手爪开合动作。进一步地，所述具有八自由度的机械手臂装置还包括带音箱摄像头和手腕摄像头，带音箱摄像头安装在肩部俯仰组件上，手腕摄像头安装在腕部回转组件上。进一步地，肩部回转组件的肩部回转电机驱动装置与肩部俯仰组件的肩部回转电机驱动装置置于一个腔室里形成立体交叉式结构。进一步地，肩部回转组件的肩部回转电机驱动装置包括肩部回转电机、肩部回转主动齿轮、肩部回转从动齿轮和肩部回转谐波减速器；肩部回转电机安装在肩部俯仰组件内部，肩部回转主动齿轮安装在肩部回转电机输出轴上，肩部回转从动齿轮固定在肩部回转谐波减速器的动力输入端，肩部回转主动齿轮与肩部回转从动齿轮相啮合，肩部回转谐波减速器的动力输出端与肩部回转组件固接。进一步地，肩部回转组件的肩部回转电机驱动装置还包括肩部回转导线管、肩部回转保护套和肩部回转导管托架，肩部回转导线管插装在肩部回转谐波减速器的中部，肩部回转导线管的一端通过肩部回转导管托架固定在肩部回转组件上，肩部回转保护套套设在肩部回转导线管另一端。进一步地，肩部俯仰组件的肩部俯仰电机驱动装置包括肩部俯仰电机、肩部俯仰主动齿轮、肩部俯仰从动齿轮和肩部俯仰谐波减速器；肩部俯仰电机安装在肩部俯仰组件内部，肩部俯仰主动齿轮安装在肩部俯仰电机输出轴上，肩部俯仰从动齿轮固定在肩部俯仰谐波减速器的动力输入端，肩部俯仰主动齿轮与肩部俯仰从动齿轮相啮合，肩部俯仰谐波减速器的动力输出端与伸缩臂固定组件固接。进一步地，肩部俯仰组件的肩部俯仰电机驱动装置还包括肩部俯仰导线管和肩部俯仰保护套，肩部俯仰导线管插装在肩部俯仰谐波减速器的中部，肩部俯仰保护套套设在肩部俯仰导线管的端部。进一步地，肩部回转组件、肩部俯仰组件、伸缩臂固定组件、伸缩臂滑动组件、肘部旋转组件、腕部俯仰组件、腕部回转组件和手爪开合组件的关节连接处均采用中空式结构。本专利技术与现有技术相比具有以下效果：1、本专利技术所述的具有八自由度的机械手臂装置采用八自由度的设计原理，在原有的七自由度(肩部回转、肩部俯仰、肘部俯仰、肘部回转、腕部俯仰、腕部回转和手爪开合)基础上增加了能够在利用机械手臂在肩部俯仰和肘部俯仰间的大臂将其转换成伸缩自由度，在确保原有的大臂体位置，保证臂体长度不变的情况下增加了一个伸缩自由度，使整个装置演变为具有八自由度的机械手臂装置；当机械手臂所处环境空间位置受限，需要机械手臂的操作空间拓展时，机械手臂通过伸缩关节伸缩，增大手臂伸出和缩短调整机械手臂的长度，使机械手臂操作空间更大，使得机械手臂更为灵活；2、本专利技术所述的具有八自由度的机械手臂装置，能够充分利用肩部俯仰安装及传动空间将其与肩部回转自由度的电机及传动置于一个腔室里形成立体交叉式结构，使机械手臂结构更为紧凑、布局更为合理、空间利用率更高；3、本专利技术所述的具有八自由度的机械手臂装置的各自由度关节连接处均采用中空式结构，使机械手臂装置各部分电缆线均穿过自由度关节中空处，直至通过机械手臂末端肩部回转组件部分与控制部分相连接，使整个机械手臂外观简洁，没有外置电缆，进而通过末端电缆线实现机械手臂的整体控制；通过各自由度关节传动中心处走线避免了各自由度关节处电线磨损甚至损坏，避免电缆线外露等弊端，内置的走线方式使机械手臂在结构上更趋于简洁化，节省了安装空间，使机械手臂操作更为灵活。4、本专利技术所述的具有八自由度的机械手臂装置通过手腕摄像头及肩部的带音箱摄像头能够实现远程视觉控制及实时对话操作。附图说明图1是本专利技术的主视图；图2是图1的侧视图；图3是本专利技术的轴测图；图4是肩部回转组件和肩部俯仰组件的结构示意图；图5是图4在A-A处的剖视图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式的一种具有八自由度的机械手臂装置，所述机械手臂装置包括肩部回转组件1、肩部俯仰组件2、伸缩臂固定组件4、伸缩臂滑动组件5、肘部旋转组件6、腕部俯仰组件7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有八自由度的机械手臂装置，其特征在于：所述机械手臂装置包括肩部回转组件(1)、肩部俯仰组件(2)、伸缩臂固定组件(4)、伸缩臂滑动组件(5)、肘部旋转组件(6)、腕部俯仰组件(7)、腕部回转组件(9)和手爪开合组件(10)；肩部回转组件(1)、肩部俯仰组件(2)、伸缩臂固定组件(4)、伸缩臂滑动组件(5)、肘部旋转组件(6)、腕部俯仰组件(7)、腕部回转组件(9)和手爪开合组件(10)由前至后顺次连接；肩部俯仰组件(2)内部设有肩部回转电机驱动装置，肩部回转电机驱动装置的动力输出端与肩部回转组件(1)连接，肩部俯仰组件(2)通过肩部回转电机驱动装置与肩部回转组件(1)形成肩部旋转动作；肩部俯仰组件(2)内部设有肩部俯仰电机驱动装置，肩部俯仰电机驱动装置的动力输出端与伸缩臂固定组件(4)连接，伸缩臂固定组件(4)通过肩部俯仰电机驱动装置与肩部俯仰组件(2)形成肩部俯仰动作；伸缩臂固定组件(4)内部设有大臂伸缩电机驱动装置，大臂伸缩电机驱动装置的动力输出端与伸缩臂滑动组件(5)连接，伸缩臂滑动组件(5)通过大臂伸缩电机驱动装置与伸缩臂固定组件(4)形成大臂伸缩动作；伸缩臂滑动组件(5)内部设有肘部俯仰电机驱动装置，肘部俯仰电机驱动装置的动力输出端与肘部旋转组件(6)连接，肘部旋转组件(6)通过肘部俯仰电机驱动装置与伸缩臂滑动组件(5)形成肘部俯仰动作；肘部旋转组件(6)内部设有肘部回转电机驱动装置，肘部回转电机驱动装置的动力输出端与腕部俯仰组件(7)连接，腕部俯仰组件(7)通过肘部回转电机驱动装置与肘部旋转组件(6)形成肘部回转动作；腕部俯仰组件(7)内部设有腕部俯仰电机驱动装置，腕部俯仰电机驱动装置的动力输出端与腕部回转组件(9)连接，腕部回转组件(9)通过腕部俯仰电机驱动装置与腕部俯仰组件(7)形成腕部俯仰动作；腕部回转组件(9)内部设有腕部回转电机驱动装置，腕部回转电机驱动装置的动力输出端与手爪开合组件(10)连接，手爪开合组件(10)通过腕部回转电机驱动装置与腕部回转组件(9)形成腕部回转动作；腕部回转组件(9)内部设有手爪开合电机驱动装置，手爪开合电机驱动装置的动力输出端与手爪开合组件(10)的两对手指连接，使手爪开合组件(10)的两对手指形成夹持动作，进而形成手爪开合动作。...

【技术特征摘要】
1.一种具有八自由度的机械手臂装置，其特征在于：所述机械手臂装置包括肩部回转组件(1)、肩部俯仰组件(2)、伸缩臂固定组件(4)、伸缩臂滑动组件(5)、肘部旋转组件(6)、腕部俯仰组件(7)、腕部回转组件(9)和手爪开合组件(10)；肩部回转组件(1)、肩部俯仰组件(2)、伸缩臂固定组件(4)、伸缩臂滑动组件(5)、肘部旋转组件(6)、腕部俯仰组件(7)、腕部回转组件(9)和手爪开合组件(10)由前至后顺次连接；肩部俯仰组件(2)内部设有肩部回转电机驱动装置，肩部回转电机驱动装置的动力输出端与肩部回转组件(1)连接，肩部俯仰组件(2)通过肩部回转电机驱动装置与肩部回转组件(1)形成肩部旋转动作；肩部俯仰组件(2)内部设有肩部俯仰电机驱动装置，肩部俯仰电机驱动装置的动力输出端与伸缩臂固定组件(4)连接，伸缩臂固定组件(4)通过肩部俯仰电机驱动装置与肩部俯仰组件(2)形成肩部俯仰动作；伸缩臂固定组件(4)内部设有大臂伸缩电机驱动装置，大臂伸缩电机驱动装置的动力输出端与伸缩臂滑动组件(5)连接，伸缩臂滑动组件(5)通过大臂伸缩电机驱动装置与伸缩臂固定组件(4)形成大臂伸缩动作；伸缩臂滑动组件(5)内部设有肘部俯仰电机驱动装置，肘部俯仰电机驱动装置的动力输出端与肘部旋转组件(6)连接，肘部旋转组件(6)通过肘部俯仰电机驱动装置与伸缩臂滑动组件(5)形成肘部俯仰动作；肘部旋转组件(6)内部设有肘部回转电机驱动装置，肘部回转电机驱动装置的动力输出端与腕部俯仰组件(7)连接，腕部俯仰组件(7)通过肘部回转电机驱动装置与肘部旋转组件(6)形成肘部回转动作；腕部俯仰组件(7)内部设有腕部俯仰电机驱动装置，腕部俯仰电机驱动装置的动力输出端与腕部回转组件(9)连接，腕部回转组件(9)通过腕部俯仰电机驱动装置与腕部俯仰组件(7)形成腕部俯仰动作；腕部回转组件(9)内部设有腕部回转电机驱动装置，腕部回转电机驱动装置的动力输出端与手爪开合组件(10)连接，手爪开合组件(10)通过腕部回转电机驱动装置与腕部回转组件(9)形成腕部回转动作；腕部回转组件(9)内部设有手爪开合电机驱动装置，手爪开合电机驱动装置的动力输出端与手爪开合组件(10)的两对手指连接，使手爪开合组件(10)的两对手指形成夹持动作，进而形成手爪开合动作。2.根据权利要求1所述的一种具有八自由度的机械手臂装置，其特征在于：所述具有八自由度的机械手臂装置还包括带音箱摄像头(3)和手腕摄像头(8)，带音箱摄像头(3)安装在肩部俯仰组件(2)上，手腕摄像头(8)安装在腕部回转组件(9)上。3.根据权利要求2所述的一种具有八自由度的机械手臂...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志江，王伟东，于洪健，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23