模块化结构构型手臂及机器人制造技术

本发明专利技术涉及一种模块化结构构型手臂，其包括依次相连的肩关节机构、大臂、肘关节机构、前臂、腕关节并联机构以及手部；肩关节机构包括第一电机、第二电机以及第三电机；所述肘关节机构包括连接于大臂上的第四电机，第四电机远离大臂的一端设置有第五电机；腕关节并联机构包括连接于前臂上的第六电机以及连接于第六电机上的第七电机；第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机以及第七电机上均设置有结构相同的电磁刹车机构，当检测到机械臂运动范围内有障碍物时，电磁刹车机构能够及时控制对应的电机停止运动。本发明专利技术具有解决机械臂易与障碍物出现碰撞，导致机械臂容易损坏问题的效果。损坏问题的效果。损坏问题的效果。

【技术实现步骤摘要】
模块化结构构型手臂及机器人


[0001]本专利技术涉及人防工程的
，尤其是涉及一种模块化结构构型手臂及具有该模块化结构构型手臂的机器人。

技术介绍

[0002]本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
[0003]模块化机器人，具有人运动状态7自由度和运动范围，姿态控制能力和环境感知能力，有一定的工作负载能力和精度，完成人的机械臂基本功能，具有人的外观构型和动作协调性。以拆分成部分肢体使用，实现物理的机械结构支撑和运动关节构成，轻量化的材料和设计满足使用要求，控制方面基于传感器和人的辅助控制，运动控制软件预案系统的开发和机器学习，可以实现接近正常人运动的要求。
[0004]但是，现有的机械臂的运动范围接近人手臂运动的7自由度，当机械臂的运动范围内出现障碍物时，机械臂在接收的指令范围内继续运动，导致机械手臂易与障碍物出现碰撞，导致机械臂容易损坏。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是至少解决机械臂易与障碍物出现碰撞，导致机械臂容易损坏的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
[0006]本专利技术的第一方面提出了一种模块化结构构型手臂，包括依次相连的肩关节机构、大臂、肘关节机构、前臂、腕关节并联机构以及手部；
[0007]所述肩关节机构包括第一电机、第二电机以及第三电机，所述第二电机连接于所述第一电机的输出轴上，所述第二电机的输出轴垂直于所述第一电机的输出轴，所述第三电机连接于所述第二电机远离所述第一电机的一端，所述第三电机垂直于所述第二电机设置，所述大臂连接于所述第三电机的输出轴上；
[0008]所述肘关节机构包括连接于所述大臂上的第四电机，所述第四电机的输出轴垂直于所述第三电机设置，所述第四电机远离所述大臂的一端设置有第五电机，所述第五电机的输出轴垂直于所述第四电机的输出轴，所述前臂连接于所述第五电机的输出轴上；
[0009]所述腕关节并联机构包括连接于所述前臂上的第六电机以及连接于所述第六电机上的第七电机，所述手部连接于所述第七电机上，形成腕关节的并联运动机构；
[0010]所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机、所述第五电机、所述第六电机以及所述第七电机上均设置有结构相同的电磁刹车机构，所述电磁刹车机构能够控制对应的电机开启或关闭。
[0011]根据本专利技术的模块化结构构型手臂，通过采用上述技术方案，第一电机转动，带动机械臂围绕第一电机的输出轴轴向转动360度，第二电机转动能够控制大臂围绕第二电机的输出轴的轴向转动，实现机械臂向身体的方向方翻转，第三电机转动即能带动大臂围绕大臂的轴心旋转360度，即第一电机、第二电机和第三电机配合控制机械臂相对于身体的水
平摆动、竖直摆动以及围绕机械臂的中心360度旋转，第四电机和第五电机用于分别控制前臂弯曲以及围绕前臂的中心转动；第六电机和第七电机用于控制腕部并联的前后左右四个方向运动，实现手部的摆动，当机械臂在运动的过程中，第一电机、第二电机、第三电机、第四电机、第五电机、第六电机以及第七电机中任意一个电机检测到活动范围内出现障碍物时，电磁刹车机构控制对应的电机停止工作，从而控制机械臂对应的部位停止工作，从而能够减少或者避免机械臂和障碍物之间的碰撞。
[0012]另外，根据本专利技术的一种模块化结构构型手臂，还可具有如下附加的技术特征：
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述电磁刹车机构包括固设于电机外侧壁的电磁铁，电机壳体内的转子上开设有缺口槽，电机的外壳上开设有让位槽，所述电磁铁的下方设置有活动铁芯，所述活动铁芯上固设有插销，所述插销延伸至所述让位槽内。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述转子上的所述缺口槽的数量为若干个，当所述缺口槽的数量为多个时，所述缺口槽沿所述转子的周向均匀分布。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述活动铁芯和所述电磁铁之间设置有复位弹簧。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，所述第三电机与所述第二电机之间设置有连接件；
[0017]所述连接件包括固设于所述第三电机上的定位板，所述定位板远离所述第三电机的一侧设置有定位杆和连接杆，所述定位杆对应所述第二电机的输出轴的位置开设有多个通孔，所述第二电机的输出轴上开设有与所述通孔一一对应的螺栓孔，螺栓穿过所述通孔后与所述螺栓孔螺纹连接，所述连接杆的一端螺栓固设于所述定位板上，所述连接杆的另一端开设有圆槽，所述第二电机远离输出轴的一端开设固设有限位环，所述圆槽卡接于所述限位环外。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，所述第五电机和所述第四电机之间通过设置有与所述第三电机和所述第二电机之间结构相同的所述连接件。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，所述前臂包括定位架，所述第六电机固设于所述定位架内，所述第七电机转动连接于所述定位架内，所述第六电机的输出轴上连接有第一连杆和第二连杆，所述第一连杆和所述第二连杆远离所述第六电机的一端均螺栓固设于所述第七电机外侧壁，所述第一连杆和所述第二连杆的平行设置，所述第一连杆朝向所述第二连杆的中部固设有挡块，所述第二连杆靠近所述第一连杆的一侧的两端分别固设有第一限位块和第二限位块。
[0020]在本专利技术的一些实施例中，所述第七电机与所述手部之间连接有与所述第三电机上结构相同的所述连接件，所述连接件的端部固设有限位台，所述手部开设有供所述限位台插接的限位槽，所述手部的所述限位槽上螺纹连接有螺栓。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机、所述第五电机、所述第六电机以及所述第七电机的结构相同。
[0022]本专利技术还提出了一种机器人，所述机器人包括上述任一项所述的模块化结构构型手臂。
附图说明
[0023]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术
的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0024]图1是模块化结构构型手臂的整体结构示意图。
[0025]图2是图1中所示的模块化结构构型手臂的爆炸图。
[0026]图3是图1中所示的肩关节机构的爆炸图。
[0027]图4是为凸显连接件的肩关节机构的爆炸图。
[0028]图5是腕关节的结构示意图。
[0029]图6是第一电机和电磁刹车机构的剖视图。
[0030]图7是第一电机和电磁刹车机构的爆炸图。
[0031]附图标记：
[0032]1、肩关节机构；11、第一电机；111、缺口槽；112、让位槽；12、第二电机；121、旋转板；122、螺栓孔；123、限位环；13、第三电机；14、连接件； 141、定位板；142、定位杆；1421、通孔；143、连接杆；1431、圆槽；144、限位台；2、大臂；3、肘关节机构；31、第四电机；32、第五电机；4、前臂；41、定位架；4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化结构构型手臂，包括依次相连的肩关节机构、大臂、肘关节机构、前臂、腕关节并联机构以及手部，其特征在于：所述肩关节机构包括第一电机、第二电机以及第三电机，所述第二电机连接于所述第一电机的输出轴上，所述第二电机的输出轴垂直于所述第一电机的输出轴，所述第三电机连接于所述第二电机远离所述第一电机的一端，所述第三电机垂直于所述第二电机设置，所述大臂连接于所述第三电机的输出轴上；所述肘关节机构包括连接于所述大臂上的第四电机，所述第四电机的输出轴垂直于所述第三电机设置，所述第四电机远离所述大臂的一端设置有第五电机，所述第五电机的输出轴垂直于所述第四电机的输出轴，所述前臂连接于所述第五电机的输出轴上；所述腕关节并联机构包括连接于所述前臂上的第六电机以及连接于所述第六电机上的第七电机，所述手部连接于所述第七电机上，形成腕关节的并联运动机构；所述第一电机、所述第二电机、所述第三电机、所述第四电机、所述第五电机、所述第六电机以及所述第七电机上均设置有结构相同的电磁刹车机构，所述电磁刹车机构能够控制对应的电机开启或关闭。2.根据权利要求1所述的模块化结构构型手臂，其特征在于：所述电磁刹车机构包括固设于电机外侧壁的电磁铁，电机壳体内的转子上开设有缺口槽，电机的外壳上开设有让位槽，所述电磁铁的下方设置有活动铁芯，所述活动铁芯上固设有插销，所述插销延伸至所述让位槽内。3.根据权利要求2所述的模块化结构构型手臂，其特征在于：所述转子上的所述缺口槽的数量为若干个，当所述缺口槽的数量为多个时，所述缺口槽沿所述转子的周向均匀分布。4.根据权利要求2所述的模块化结构构型手臂，其特征在于：所述活动铁芯和所述电磁铁之间设置有复位弹簧。5.根据权利要求1所述的模块化结构构型手臂，其特征在于：所述第三电机与所述第二电机之间设...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵晓东，王韬，
申请(专利权)人：浙江省北大信息技术高等研究院，
类型：发明
国别省市：