一种仿生机械手臂制造技术

本发明专利技术涉及一种仿生机械手臂，包括：手掌部、小臂部和大臂部；其中，所述小臂部由腕关节组件和小臂旋转关节组件构成；所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件连接，且所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件之间构成能够伸缩长度的小臂主体；所述大臂部由大臂回转关节组件和肩关节组件构成；所述手掌部与所述腕关节组件连接；所述小臂旋转关节组件与所述大臂回转关节组件连接；所述大臂回转关节组件与所述肩关节组件连接，并能够借助于所述肩关节组件与机器人主体连接。本发明专利技术提供的机械手臂不仅结构紧凑、简单、驱动元件少、适用范围广、可完成多种任务的仿生机械手臂，而且包含多个关节，具有多个自由度。

A Bionic Robot Arm

【技术实现步骤摘要】
一种仿生机械手臂
本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种多自由度仿生机械手臂。
技术介绍
在这个科技高速发展的时代，机器人技术作为高技术的一个重要分支，不变受到了各个国家的重视，在工业生产、太空和深海探测等许多领域内得到了巨大的发展和越来越广泛的应用，机器人作业环境和执行任务的精细及复杂程度也变得越来越高。仿生机械手臂的发展在现代智能化生产中有重要作用，尤其是双臂交互机器人的研究，在智能化生产线的应用掀起了一股热潮。在这种背景下，仿生机械手臂的研究已经成为机器人研究领域的热门研究方向之一。传统的仿生机械手臂类型很多，有多自由度，但因自由度多，结构复杂，控制难度大，不能很好的满足多任务、高效率、高适应性的需求。而自由度少，结构相对简单，但适应性差，不能满足高适应性、协作等任务要求。在这种情况下，研究作业效率高、适应能力强、协作性能强的机器人成为发展趋势。因此提出一种可适应各种任务环境的仿生机械手臂称为需求。但是，在仿生机械手臂的研究中，每一个关节对应于一个电机，因此，一般多自由度的机器人配有多个电机，机构非常复杂，导致机器人元件数量过多，控制复杂，降低了机器人的灵活性及可控性，同时还增加了机器人的研发成本。针对此问题，含欠驱动的仿生机械手臂的的研究作为其设计的新思路，受到了热切的关注。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题针对现有存在的技术问题，本专利技术提供一种多自由度仿生机械臂，不仅结构紧凑、简单、驱动元件少、适用范围广、可完成多种任务的仿生机械手臂，而且包含多个关节，具有多个自由度。(二)技术方案为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种仿生机械手臂，包括：手掌部、小臂部和大臂部；其中，所述小臂部由腕关节组件和小臂旋转关节组件构成；所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件连接，且所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件之间构成能够伸缩长度的小臂主体；所述大臂部由大臂回转关节组件和肩关节组件构成；所述手掌部与所述腕关节组件连接；所述小臂旋转关节组件与所述大臂回转关节组件连接；所述大臂回转关节组件与所述肩关节组件连接，并能够借助于所述肩关节组件与机器人主体连接。优选地，所述手掌部包括：小指、无名指、中指、食指、大拇指、手掌主支架、手指动力传递支架、丝杠、联轴器、手掌上支架和手指驱动电机；所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指和所述大拇指均由连杆组成；所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指和所述大拇指分别与所述手掌主支架连接，且以旋转副的形式利用销钉连接；所述手指动力传递架以旋转副的形式分别与所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指和所述大拇指连接；所述手指动力传递架与所述手掌主支架连接，并能够在所述手掌主支架的光轴上运动；所述丝杠与所述手掌动力传递架上的螺母以丝杠螺母副连接；所述丝杠通过所述联轴器与所述手指驱动电机连接；所述手掌上支架与所述手掌主支架固定连接；所述手指驱动电机设置在所述手掌上支架上。优选地，所述腕关节组件包括：腕关节支架、第一球铰链连杆、第二球铰链连杆、第三球铰链连杆、第一球铰链盖板、第二球铰链盖板、第三球铰链盖板、第一推杆、第二推杆和第三推杆；所述腕关节支架上设有三个半球形铰链孔；所述第一球铰链连杆、所述第二球铰链连杆和所述第三球铰链连杆分别安装在所述三个半球形铰链孔内，且分别借助于所述第一球铰链盖板、所述第二球铰链盖板和所述第三球铰链盖板固定。优选地，所述第一球铰链连杆、所述第二球铰链连杆和所述第三球铰链连杆均能够在所述腕关节支架内进行旋转；所述第一推杆、所述第二推杆和所述第三推杆分别与所述第一球铰链连杆、所述第二球铰链连杆和所述第三球铰链连杆一一对应固定连接。优选地，所述小臂旋转关节组件包括：小臂旋转关节电机、小臂旋转关节左支架、小臂旋转关节右支架和小臂旋转关节回转轴承；所述小臂旋转关节电机固定设置在所述小臂旋转关节左支架上；所述小臂旋转关节电机的输出轴与所述小臂旋转关节右支架固定连接；优选地，小臂旋转关节回转轴承的外环与所述小臂旋转关节左支架固定连接；所述小臂旋转关节回转轴承的内环与所述小臂旋转关节右支架固定连接；所述第一推杆、所述第二推杆和所述第三推杆的基座与所述小臂旋转关节左支架固定连接。优选地，所述大臂回转关节组件包括：大臂回转关节电机、大臂回转关节上端盖、大臂回转关节下端盖、大臂回转关节下轴承、大臂回转上轴承和大臂支架；所述大臂支架与所述小臂旋转关节右支架之间能够相对旋转连接；所述大臂回转关节电机固定设置在所述大臂支架上；所述大臂回转关节电机的输出轴与所述大臂回转关节下端盖固定；所述大臂回转关节下端盖与所述所述小臂旋转关节右支架固定连接；所述大臂回转关节下端盖与所述大臂支架之间安装所述大臂回转关节下轴承；所述大臂回转关节上端盖与所述大臂支架之间安装所述大臂回转关节上轴承；所述大臂回转关节上端盖与所述小臂旋转关节右支架固定连接。优选地，所述肩关节组件包括：肩关节端盖和肩关节回转轴承；所述肩关节回转轴承的外环与所述大臂支架固定连接；所述肩关节回转轴承的内环与所述肩关节端盖固定连接；所述肩关节端盖与所述肩关节回转轴承之间能够进行相对旋转。(三)有益效果本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的一种多自由度的仿生机械手臂具有以下有益效果：结构紧凑、简单、驱动元件少、适用范围广、可完成多种任务的仿生机械手臂，即一种含欠驱动末端执行器的仿生机械手臂。该仿生机械手臂含多个关节，具有多个自由度。附图说明附图1为仿生机械手臂初始状态；附图2为基于变胞原理的欠驱动仿生机械手结构图一；附图3为基于变胞原理的欠驱动仿生机械手结构图二；附图4为仿生机械手臂小臂结构图一；附图5为仿生机械手臂小臂结构图二；附图6为仿生机械手臂小臂结构图三；附图7为仿生机械手臂旋转关节结构图一；附图8为仿生机械手臂旋转关节结构图二；附图9为仿生机械手臂旋转关节结构图三；附图10为仿生机械手臂回转关节结构图一；附图11为仿生机械手臂回转关节结构图二；附图12为仿生机械手臂大臂结构图一；附图13为仿生机械手臂大臂结构图二；附图14为仿生机械手臂大臂结构图三；附图15为仿生机械手臂大臂结构图四；附图16为仿生机械手臂肩关节结构图一；附图17为仿生机械手臂肩关节结构图二；附图18为仿生机械手臂小臂伸缩状态一；附图19为仿生机械手臂小臂伸缩状态二；附图20为仿生机械手臂小臂伸缩状态三；附图21为仿生机械手臂腕关节旋转状态一；附图22为仿生机械手臂腕关节旋转状态二；附图23为仿生机械手臂腕关节旋转状态三；附图24为仿生机械手臂腕关节旋转状态四。【附图标记说明】1：手掌部；2：腕关节组件；3：小臂部；4：小臂旋转关节组件；5：大臂回转关节组件；6：大臂部；7：肩关节组件；8：手掌主支架；9：手指动力传递架；10：小指；11：无名指；12：中指；13：食指；14：大拇指；15：丝杠；16：联轴器；17：手掌上支架；18：手指驱动电机；19：腕关节支架；20：第一推杆；21：第二推杆；22：小臂旋转关节左支架；23：第三推杆；24：第一球铰链连杆；25：第一球铰链盖板；26：第二球铰链盖板；27：第三球铰链盖板；28：第二球铰链连杆；29：第三球铰链连杆；30：小臂旋转关节电机；31：小臂旋转关节右支架；32：小臂旋转关节回转轴承；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生机械手臂，其特征在于，包括：手掌部、小臂部和大臂部；其中，所述小臂部由腕关节组件和小臂旋转关节组件构成；所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件连接，且所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件之间构成能够伸缩长度的小臂主体；所述大臂部由大臂回转关节组件和肩关节组件构成；所述手掌部与所述腕关节组件连接；所述小臂旋转关节组件与所述大臂回转关节组件连接；所述大臂回转关节组件与所述肩关节组件连接，并能够借助于所述肩关节组件与机器人主体连接。

【技术特征摘要】
1.一种仿生机械手臂，其特征在于，包括：手掌部、小臂部和大臂部；其中，所述小臂部由腕关节组件和小臂旋转关节组件构成；所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件连接，且所述腕关节组件与所述小臂旋转关节组件之间构成能够伸缩长度的小臂主体；所述大臂部由大臂回转关节组件和肩关节组件构成；所述手掌部与所述腕关节组件连接；所述小臂旋转关节组件与所述大臂回转关节组件连接；所述大臂回转关节组件与所述肩关节组件连接，并能够借助于所述肩关节组件与机器人主体连接。2.根据权利要求1所述的机械手臂，其特征在于，所述手掌部包括：小指、无名指、中指、食指、大拇指、手掌主支架、手指动力传递支架、丝杠、联轴器、手掌上支架和手指驱动电机；所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指和所述大拇指均由连杆组成；所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指和所述大拇指分别与所述手掌主支架连接，且以旋转副的形式利用销钉连接；所述手指动力传递架以旋转副的形式分别与所述小指、所述无名指、所述中指、所述食指和所述大拇指连接；所述手指动力传递架与所述手掌主支架连接，并能够在所述手掌主支架的光轴上运动；所述丝杠与所述手掌动力传递架上的螺母以丝杠螺母副连接；所述丝杠通过所述联轴器与所述手指驱动电机连接；所述手掌上支架与所述手掌主支架固定连接；所述手指驱动电机设置在所述手掌上支架上。3.根据权利要求2所述的机械手臂，其特征在于，所述腕关节组件包括：腕关节支架、第一球铰链连杆、第二球铰链连杆、第三球铰链连杆、第一球铰链盖板、第二球铰链盖板、第三球铰链盖板、第一推杆、第二推杆和第三推杆；所述腕关节支架上设有三个半球形铰链孔；所述第一球铰链连杆、所述第二球铰链连杆和所述第三球铰链连杆分别安装在所述三个半球形铰链孔内，且分别借助于所述第一球铰链盖板、所述第二球铰链盖板和所述第三球铰链盖板固定。4.根据权利要求3所述的机械手臂，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小彭，张姗，曹伟龙，杨英男，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21