基于六自由度机械臂的双臂协同机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人。包括一对机械臂、机械夹爪、机器人腰部和肩部。所述机器人双臂各关节采用步进电机驱动，利用带轮、链轮等多种传动方式配合带动各关节运动，可达到三维空间中的六个自由度，实现机械臂的稳定精确运动；所述机械臂腰部有一个旋转自由度，可以增加机械臂的双臂工作空间；所述肩部位于机械臂腰部和双臂之间，与水平面成30

【技术实现步骤摘要】
基于六自由度机械臂的双臂协同机器人


[0001]本专利技术涉及机器人
的一种机械臂机器人，特别是涉及一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人。

技术介绍

[0002]在大量的采样样品送往检测实验室后，需要进行拆包灭活、信息录入和样品提取，在提取完成后送去做实时荧光定量PCR。然而，这些工作工序简单、重复度高、感染风险较高，对于穿着防护服工作的医护人员来说，会增加其工作强度和负担，因此利用机械臂替代医护人员双手的需求显著。目前国内外医院中仅在样品提取中采用了自动化流程，对样品的分拣，放置仍需要人工操作。因此可以利用双臂协同机器人来进行定点分拣和放置工作。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，确切的说，是一种集自主转动、定点分拣、试剂放置、辅助医护人员等功能的双臂机器人，可以减少在核酸检测工序中医护人员对样品的直接接触，对采样试剂进行分拣的流程中起到作用。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：
[0005]使用铝型材搭建机械臂工作的支撑架，在支撑架上方搭建一个具有旋转自由度的腰部，腰部上方放置机械臂肩部，肩部与机械臂第一个关节底座相连接，使得机械臂双臂在具有一定的协同工作空间的同时，可以减小机械臂的碰撞。所用的气动机械臂夹爪可以实现试剂的夹取。
[0006]本专利技术包括两个机械臂、机械夹爪、机器人肩部结构、机器人腰部结构和腰部支撑结构；
[0007]腰部支撑结构上安装有机器人腰部结构，机器人腰部结构用于驱动机器人的周向旋转，机器人腰部结构上固定安装有机器人肩部结构，两个机械臂对称安装在机器人肩部结构的两侧，两个机械臂上电后自动复位至初始臂姿，两个机械臂的末端分别安装有对应的机械夹爪，机器人腰部结构、机械臂和机械夹爪的驱动，实现机械夹爪定点的物体抓取和放置。
[0008]所述两个机械臂的结构相同，均包括第一关节组、第二关节组、第三关节组、第四关节组、第五关节组和第六关节组，第一关节组固定安装在机器人肩部结构的侧面，第一关节组依次经第二关节组、第三关节组、第四关节组和第五关节组后与第六关节组相连，第六关节组与对应机械夹爪相连。
[0009]所述第一关节组包括第一关节底座、第一小带轮、第一关节输出轴、圆锥滚子轴承、第一输出轴支撑座、第一限位开关、第一大带轮、第一编码器、第一电机和第一电机座；
[0010]第一关节底座固定安装在机器人肩部结构的侧面，第一电机通过第一电机座固定安装在第一关节底座上，第一电机上部的输出轴与第一编码器相连，第一关节底座的底面设置有第一小带轮和第一大带轮，第一小带轮和第一大带轮之间通过第一传动带连接形成
第一关节带轮副，第一电机下部的输出轴穿过第一关节底座后与第一小带轮同轴固连，第一关节底座上还固定安装有第一输出轴支撑座，第一输出轴支撑座内固定安装有圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承中同轴连接有第一关节输出轴，第一关节输出轴的底端穿过第一关节底座后与第一大带轮同轴连接；第一关节输出轴的顶端与第二关节组的下表面固定连接，第一输出轴支撑座靠近第一电机一侧的侧面安装有第一限位开关；第一电机的驱动带动第一关节带轮副，第一关节带轮副带动第一关节输出轴转动，第一关节输出轴的转动使得第二关节组转动。
[0011]所述第二关节组包括第二关节输出轴、第二输出轴支撑座、辅助定位片、第二限位开关、第二关节底座、电机减速器、第二电机、第二编码器和第二电机座；
[0012]第二关节底座的下表面与第一关节组固定连接，第二关节底座靠近第一关节组的下表面设置有凸起，靠近第二关节底座的上表面间隔布置有第二输出轴支撑座和第二电机座，第二电机固定安装在第二电机座中，第二电机一端的输出轴与第二编码器相连，第二电机另一端的输出轴与电机减速器同轴固连；第二输出轴支撑座中设置有第二关节输出轴，电机减速器的输出轴外同轴套设有辅助定位片，电机减速器的输出轴穿过辅助定位片后与第二输出轴支撑座中的第二关节输出轴的一端同轴固连，第二关节输出轴的另一端与第三关节组固定连接，辅助定位片设置在电机减速器和第二输出轴支撑座之间，辅助定位片下方的第二输出轴支撑座固定安装有第二限位开关；第二电机的驱动同步带动电机减速器、辅助定位片和第二关节输出轴转动，从而第三关节组也转动。
[0013]所述第三关节组包括第三关节输出法兰盘、第三固定片、止推球轴承、两个链轮、第三限位开关、第三关节支座、第三轴承盖、第三轴承、第三电机、第三编码器、第三电机座和第三传动链；
[0014]第三关节支座与第二关节组固定连接，第三关节支座上部的一侧与第三轴承盖固定连接，第三轴承盖内同轴固定连接第三轴承，第三关节输出法兰盘设置在第三轴承盖远离第三关节支座的一侧，第三关节输出法兰盘与第四关节组固定连接；第三关节输出法兰盘中同轴安装有止推球轴承，第三关节输出法兰盘中部设置有阶梯轴，阶梯轴的上部穿过止推球轴承和第三轴承后与一个链轮同轴固定连接，一个链轮与第三轴承之间还安装有第三固定片；第三轴承盖下方的第三关节支座的侧面固定安装有第三限位开关，第三电机通过第三电机座固定安装在第三关节支座的下部，第三电机一端的输出轴与第三编码器相连，第三电机另一端的输出轴与另一个链轮同轴固连，两个链轮之间通过链连接并形成第三关节链轮副，第三电机的驱动带动第三关节链轮副，进而带动第三关节输出法兰盘的转动，从而带动第四关节组转动。
[0015]所述第四关节组包括第四大带轮、第四传动带、第四限位开关、第四小带轮、第四电机支架、第四关节底座、第四电机座、第四电机和第四编码器；
[0016]第四关节底座的第一侧面与第三关节组固定连接，第四关节底座的下表面通过第四电机座和第四电机支架固定安装有第四电机，第四电机一端的输出轴与第四编码器相连，第四电机另一端的输出轴与第四小带轮同轴固连，第四关节底座的第二侧面固定安装有第四大带轮，第四大带轮与第四小带轮之间通过第四传动带连接形成第四关节带轮副，第五关节组安装在第四关节底座中并与第四大带轮同轴固定连接，第四关节底座的第三侧面固定安装有第四限位开关；第四电机的驱动带动第四关节带轮副，从而带动第五关节组
转动；
[0017]所述第五关节组包括第五编码器、第五电机、第五电机座、第五关节轴、张紧轮、丝杆螺母、金属杆、输出带轮、第五关节底座、第五关节限位开关和第六关节轴承；
[0018]第五关节轴与第四关节组固定连接，第五关节轴与第五电机座的一端固定连接，具体地，第五关节轴安装在第四关节底座中并且第五关节轴的一端与第四大带轮同轴固定连接，第五关节轴的另一端与第五电机座固定连接；第五电机座靠近第四关节底座的侧面设置有凸起，第五关节底座的另一端设置有两个分支端，两个分支端中分别安装有输出带轮和第六关节轴承，输出带轮和第六关节轴承之间固定安装有第六关节组；
[0019]第五关节底座内还安装有张紧轮，张紧轮和输出带轮之间通过第五传送带连接并形成张紧
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输出轮副，张紧轮和输出带轮之间的第五传送带中还设置有丝杆螺母，丝杆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，其特征在于，包括两个机械臂(1)、机械夹爪(2)、机器人肩部结构(3)、机器人腰部结构(4)和腰部支撑结构(5)；腰部支撑结构(5)上安装有机器人腰部结构(4)，机器人腰部结构(4)用于驱动机器人的周向旋转，机器人腰部结构(4)上固定安装有机器人肩部结构(3)，两个机械臂(1)对称安装在机器人肩部结构(3)的两侧，两个机械臂(1)上电后自动复位至初始臂姿，两个机械臂(1)的末端分别安装有对应的机械夹爪(2)，机器人腰部结构(4)、机械臂(1)和机械夹爪(2)的驱动，实现机械夹爪(2)定点的物体抓取和放置。2.根据权利要求所述的一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，其特征在于，所述两个机械臂(1)的结构相同，均包括第一关节组(11)、第二关节组(12)、第三关节组(13)、第四关节组(14)、第五关节组(15)和第六关节组(16)，第一关节组(11)固定安装在机器人肩部结构(3)的侧面，第一关节组(11)依次经第二关节组(12)、第三关节组(13)、第四关节组(14)和第五关节组(15)后与第六关节组(16)相连，第六关节组(16)与对应机械夹爪(2)相连。3.根据权利要求所述的一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，其特征在于，所述第一关节组(11)包括第一关节底座(32)、第一小带轮(110)、第一关节输出轴(111)、圆锥滚子轴承(112)、第一输出轴支撑座(113)、第一限位开关(114)、第一大带轮(115)、第一编码器(116)、第一电机(117)和第一电机座(118)；第一关节底座(32)固定安装在机器人肩部结构(3)的侧面，第一电机(117)通过第一电机座(118)固定安装在第一关节底座(32)上，第一电机(117)上部的输出轴与第一编码器(116)相连，第一关节底座(32)的底面设置有第一小带轮(110)和第一大带轮(115)，第一小带轮(110)和第一大带轮(115)之间通过第一传动带连接形成第一关节带轮副，第一电机(117)下部的输出轴穿过第一关节底座(32)后与第一小带轮(110)同轴固连，第一关节底座(32)上还固定安装有第一输出轴支撑座(113)，第一输出轴支撑座(113)内固定安装有圆锥滚子轴承(112)，圆锥滚子轴承(112)中同轴连接有第一关节输出轴(111)，第一关节输出轴(111)的底端穿过第一关节底座(32)后与第一大带轮(115)同轴连接；第一关节输出轴(111)的顶端与第二关节组(12)的下表面固定连接，第一输出轴支撑座(113)靠近第一电机(117)一侧的侧面安装有第一限位开关(114)；第一电机(117)的驱动带动第一关节带轮副，第一关节带轮副带动第一关节输出轴(111)转动，第一关节输出轴(111)的转动使得第二关节组(12)转动。4.根据权利要求所述的一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，其特征在于，所述第二关节组(12)包括第二关节输出轴(120)、第二输出轴支撑座(121)、辅助定位片(122)、第二限位开关(123)、第二关节底座(124)、电机减速器(125)、第二电机(126)、第二编码器(127)和第二电机座(128)；第二关节底座(124)的下表面与第一关节组(11)固定连接，第二关节底座(124)靠近第一关节组(11)的下表面设置有凸起，靠近第二关节底座(124)的上表面间隔布置有第二输出轴支撑座(121)和第二电机座(128)，第二电机(126)固定安装在第二电机座(128)中，第二电机(126)一端的输出轴与第二编码器(127)相连，第二电机(126)另一端的输出轴与电机减速器(125)同轴固连；第二输出轴支撑座(121)中设置有第二关节输出轴(120)，电机减速器(125)的输出轴外同轴套设有辅助定位片(122)，电机减速器(125)的输出轴穿过辅助
定位片(122)后与第二输出轴支撑座(121)中的第二关节输出轴(120)的一端同轴固连，第二关节输出轴(120)的另一端与第三关节组(13)固定连接，辅助定位片(122)设置在电机减速器(125)和第二输出轴支撑座(121)之间，辅助定位片(122)下方的第二输出轴支撑座(121)固定安装有第二限位开关(123)；第二电机(126)的驱动同步带动电机减速器(125)、辅助定位片(122)和第二关节输出轴(120)转动，从而第三关节组(13)也转动。5.根据权利要求所述的一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，其特征在于，所述第三关节组(13)包括第三关节输出法兰盘(130)、第三固定片(1301)、止推球轴承(1302)、两个链轮(131)、第三限位开关(1331)、第三关节支座(133)、第三轴承盖(134)、第三轴承(1341)、第三电机(135)、第三编码器(136)、第三电机座(137)和第三传动链(138)；第三关节支座(133)与第二关节组(12)固定连接，第三关节支座(133)上部的一侧与第三轴承盖(134)固定连接，第三轴承盖(134)内同轴固定连接第三轴承(1341)，第三关节输出法兰盘(130)设置在第三轴承盖(134)远离第三关节支座(133)的一侧，第三关节输出法兰盘(130)与第四关节组(14)固定连接；第三关节输出法兰盘(130)中同轴安装有止推球轴承(1302)，第三关节输出法兰盘(130)中部设置有阶梯轴，阶梯轴的上部穿过止推球轴承(1302)和第三轴承(1341)后与一个链轮(131)同轴固定连接，一个链轮(131)与第三轴承(1341)之间还安装有第三固定片(1301)；第三轴承盖(134)下方的第三关节支座(133)的侧面固定安装有第三限位开关(1331)，第三电机(135)通过第三电机座(137)固定安装在第三关节支座(133)的下部，第三电机(135)一端的输出轴与第三编码器(136)相连，第三电机(135)另一端的输出轴与另一个链轮(131)同轴固连，两个链轮(131)之间通过链连接并形成第三关节链轮副，第三电机(135)的驱动带动第三关节链轮副，进而带动第三关节输出法兰盘(130)的转动，从而带动第四关节组(14)转动。6.根据权利要求所述的一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，其特征在于，所述第四关节组(14)包括第四大带轮(140)、第四传动...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨赓，汪若菡，张楠，吕鸿昊，吴海腾，杨华勇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：