一种集中驱动型刚性仿人机械臂制造技术

本发明专利技术提供一种集中驱动型刚性仿人机械臂，由大臂驱动电机带动整个大臂组件转动；肘板驱动电机和小臂驱动电机分别安装于大臂支架，肘板驱动电机的输出轴通过肘板传动连杆带动肘板转动，小臂驱动电机通过小臂传动连杆带动小臂本体转动，并且肘板的转轴与小臂本体的转轴垂直相交，在至少三个电机的驱动下，使小臂本体能够实现至少三个自由度的转动；本发明专利技术的肘板驱动电机的输出轴和肘板驱动电机的输出轴共线，并且与小臂驱动电机的输出轴垂直相交，电机并不安装于大臂组件和小臂组件的关节处，大臂组件与小臂组件共同转动时、或者仅小臂组件转动时，将电机对转动惯量的影响降到最低，提升机械臂的运动灵活性、运动稳定性和运动精度。动精度。动精度。

【技术实现步骤摘要】
一种集中驱动型刚性仿人机械臂


[0001]本专利技术涉及机械臂领域，更进一步涉及一种集中驱动型刚性仿人机械臂。

技术介绍

[0002]刚性仿人机械臂作为最能贴合人臂构型及运动特点的一类重要执行器，由于具有易于制造安装、运动稳定、便于进行精确运动控制的特点而被广泛投入仿人机器人领域中，执行多样化的目标任务，具有广阔的应用背景。
[0003]受空间及传动距离的限制，目前多数刚性仿人机械臂的驱动源分散在各运动关节中，导致关节尺寸和全臂重量增加，运动惯量增加，运动快速性和灵活性也有所降低。同时，部分机械臂还在关节处存在连杆偏移，导致相邻臂段间出现结构偏置现象，其偏置距离会增加运动学建模解算的复杂性和实际运动的稳定性。
[0004]对于本领域的技术人员来说，如何减小机械臂的运动惯量，提升机械臂的运动灵活性、运动稳定性和运动精度，是目前需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种集中驱动型刚性仿人机械臂，将各个电机集中设置，降低机械臂转动时的转动惯量，提升机械臂的运动灵活性、运动稳定性和运动精度，具体方案如下：
[0006]一种集中驱动型刚性仿人机械臂，包括肩部组件、大臂组件和小臂组件，所述肩部组件包括肩部支架、大臂驱动电机，所述大臂驱动电机固定安装于所述肩部支架，用于驱动所述大臂组件转动；
[0007]所述大臂组件包括大臂支架、肘板驱动电机、小臂驱动电机、肘板传动连杆、小臂传动连杆，所述肘板驱动电机和所述小臂驱动电机分别安装于所述大臂支架；所述肘板驱动电机的输出轴和所述肘板驱动电机的输出轴共线，所述小臂驱动电机的输出轴垂直相交于所述肘板驱动电机的输出轴；
[0008]所述小臂组件包括肘板、小臂本体，所述肘板铰接于所述大臂支架，小臂本体铰接于所述肘板；所述肘板的转轴与所述小臂本体的转轴垂直相交；
[0009]所述肘板驱动电机的输出轴通过所述肘板传动连杆带动所述肘板转动，所述小臂驱动电机通过所述小臂传动连杆带动所述小臂本体转动。
[0010]可选地，所述肩部支架为U型框架，所述大臂驱动电机固定于所述肩部支架一端的悬臂，所述肘板驱动电机转动安装于所述肩部支架另一端的悬臂；所述大臂驱动电机和所述肘板驱动电机分别位于所述小臂驱动电机的两侧。
[0011]可选地，所述肘板传动连杆包括肘板双向曲柄和肘板铰接杆，所述肘板双向曲柄固定于所述肘板驱动电机的输出轴，所述肘板铰接杆的两端分别铰接于所述肘板双向曲柄和所述肘板。
[0012]可选地，所述小臂驱动电机的外壳固定连接两个圆弧形的电机卡件，所述电机卡件固定连接阶梯轴，所述肘板双向曲柄转动连接于所述阶梯轴。
[0013]可选地，所述小臂传动连杆包括小臂双向曲柄和小臂连接杆，所述小臂双向曲柄固定于所述小臂驱动电机的输出轴，所述小臂连接杆的两端分别通过万向节连接于所述小臂双向曲柄和所述小臂本体。
[0014]可选地，所述小臂连接杆为S形弯曲杆。
[0015]可选地，所述大臂支架为U形框架，包括两个平行的大臂杆和一个大臂连杆，每个所述大臂杆的两侧平行设置两个所述肘板传动连杆。
[0016]可选地，所述小臂本体包括呈T型固定连接的小臂臂身和小臂转接块，所述小臂转接块与所述小臂连接杆通过球铰连接。
[0017]可选地，所述肩部组件还包括肩部驱动电机，所述肩部支架固定于所述肩部驱动电机的输出轴；所述肩部驱动电机的输出轴能够与所述大臂驱动电机、所述肘板驱动电机、所述小臂驱动电机汇交。
[0018]可选地，所述小臂本体的末端安装夹爪，所述夹爪通过直线电机驱动夹取。
[0019]本专利技术提供一种集中驱动型刚性仿人机械臂，大臂驱动电机固定安装于肩部支架，由大臂驱动电机带动整个大臂组件转动；肘板驱动电机和小臂驱动电机分别安装于大臂支架，肘板驱动电机的输出轴通过肘板传动连杆带动肘板转动，小臂驱动电机通过小臂传动连杆带动小臂本体转动，并且肘板的转轴与小臂本体的转轴垂直相交，在至少三个电机的驱动下，使小臂本体能够实现至少三个自由度的转动；本专利技术的肘板驱动电机的输出轴和肘板驱动电机的输出轴共线，并且与小臂驱动电机的输出轴垂直相交，电机并不安装于大臂组件和小臂组件的关节处，大臂组件与小臂组件共同转动时、或者仅小臂组件转动时，将电机对转动惯量的影响降到最低，提升机械臂的运动灵活性、运动稳定性和运动精度。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1为本专利技术提供的集中驱动型刚性仿人机械臂的整体结构轴测图；
[0022]图2为大臂组件的部分结构轴测图；
[0023]图3A和图3B分别为小臂驱动电机与小臂传动连杆配合的两个不同状态的示意图；
[0024]图3C为小臂连接杆与万向节配合的局部结构示意图；
[0025]图4A、图5A、图6A分别为小臂驱动电机通过小臂传动连杆驱动肘板三个不同角度的上方视角示意图；
[0026]图4B、图5B、图6B分别为图4A、图5A、图6A对应的下方视角示意图。
[0027]图中包括：
[0028]肩部组件1、肩部支架11、大臂驱动电机12、肩部驱动电机13、大臂组件2、大臂支架21、肘板驱动电机22、肩部连接板221、小臂驱动电机23、电机卡件231、阶梯轴232、肘板传动连杆24、肘板双向曲柄241、肘板铰接杆242、小臂传动连杆25、小臂双向曲柄251、小臂连接杆252、小臂组件3、肘板31、小臂本体32、小臂臂身321、小臂转接块322、夹爪4、直线电机41。
具体实施方式
[0029]本专利技术的核心在于提供一种集中驱动型刚性仿人机械臂，将各个电机集中设置，降低机械臂转动时的转动惯量，提升机械臂的运动灵活性、运动稳定性和运动精度。
[0030]为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面将结合附图及具体的实施方式，对本专利技术的集中驱动型刚性仿人机械臂进行详细的介绍说明。
[0031]图1为本专利技术提供的集中驱动型刚性仿人机械臂的整体结构轴测图；本专利技术提供一种集中驱动型刚性仿人机械臂，包括肩部组件1、大臂组件2和小臂组件3等结构。
[0032]肩部组件1包括肩部支架11、大臂驱动电机12等结构，大臂驱动电机12固定安装于肩部支架11，用于驱动大臂组件2转动；肩部支架11为框架结构，大臂驱动电机12的外壳部分固定于肩部支架11，由肩部支架11限位支撑，大臂驱动电机12的输出轴固定于大臂组件2，带动大臂组件2整体转动，转动轴如图1中的虚线b所示。
[0033]大臂组件2包括大臂支架21、肘板驱动电机22、小臂驱动电机23、肘板传动连杆24、小臂传动连杆25等结构，大臂支架21为框架结构，肘板驱动电机22和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集中驱动型刚性仿人机械臂，包括肩部组件(1)、大臂组件(2)和小臂组件(3)，其特征在于，所述肩部组件(1)包括肩部支架(11)、大臂驱动电机(12)，所述大臂驱动电机(12)固定安装于所述肩部支架(11)，用于驱动所述大臂组件(2)转动；所述大臂组件(2)包括大臂支架(21)、肘板驱动电机(22)、小臂驱动电机(23)、肘板传动连杆(24)、小臂传动连杆(25)，所述肘板驱动电机(22)和所述小臂驱动电机(23)分别安装于所述大臂支架(21)；所述肘板驱动电机(22)的输出轴和所述肘板驱动电机(22)的输出轴共线，所述小臂驱动电机(23)的输出轴垂直相交于所述肘板驱动电机(22)的输出轴；所述小臂组件(3)包括肘板(31)、小臂本体(32)，所述肘板(31)铰接于所述大臂支架(21)，小臂本体(32)铰接于所述肘板(31)；所述肘板(31)的转轴与所述小臂本体(32)的转轴垂直相交；所述肘板驱动电机(22)的输出轴通过所述肘板传动连杆(24)带动所述肘板(31)转动，所述小臂驱动电机(23)通过所述小臂传动连杆(25)带动所述小臂本体(32)转动。2.根据权利要求1所述的集中驱动型刚性仿人机械臂，其特征在于，所述肩部支架(11)为U型框架，所述大臂驱动电机(12)固定于所述肩部支架(11)一端的悬臂，所述肘板驱动电机(22)转动安装于所述肩部支架(11)另一端的悬臂；所述大臂驱动电机(12)和所述肘板驱动电机(22)分别位于所述小臂驱动电机(23)的两侧。3.根据权利要求2所述的集中驱动型刚性仿人机械臂，其特征在于，所述肘板传动连杆(24)包括肘板双向曲柄(241)和肘板铰接杆(242)，所述肘板双向曲柄(241)固定于所述肘板驱动电机(22)的输出轴，所述肘板铰接杆(242)的两端分别铰接于所述肘板双向曲...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗自荣，尚建忠，金博宇，徐毓泽，卢钟岳，蒋涛，朱志超，王莽宽，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：