[实用新型]多关节柔性机械臂

说明书

技术领域

本实用新型属于柔性机器人，尤其涉及一种多关节，大柔性，大范围运动的机械臂。

背景技术

多关节柔性机械臂是为机械手提供支撑的部件，要求机械臂轻量、灵活以实现末端操作器多方位达到目标位置。通常机械臂均采用多个电机驱动，如装配在ETS-VII上的机械臂由6个关节串联而成，长约2米，重量大约150kg，每一个关节由无刷直流电机和谐波减速器驱动，机械臂末端的输出力和力矩分别为40N和10Nm，相对自重来说，机械臂的带载能力很小。使用一个电机驱动的多关节轻型串联机械臂还没有看到报道。

发明内容

本实用新型提供一种多关节柔性机械臂，目的在于减轻自重，增加自由度，以作为多种末端操作器的支撑部件，实现装配、质量检测、喷涂等多自由度位姿及避障应用的要求。

本实用新型的多关节柔性机械臂，包括安装在基座上的M个串联的相同关节模块，其特征在于，每个关节模块由一个扭转关节和一个弯曲关节组成，M为1～10；

所述扭转关节驱动弯曲关节及后续关节模块绕本关节轴线旋转，扭转关节包含扭转输入换向齿轮组、扭转离合器组、扭转输出换向齿轮组、扭转减速器、扭转驱动臂及直齿轮行星轮系，电机轴主运动通过扭转输入换向齿轮组将高速运动传给直齿轮行星轮系，由其输出给弯曲关节；电机轴运动由扭转输入换向齿轮组、经扭转离合器组传给扭转输出换向齿轮组、传递给扭转减速器，由其驱动扭转驱动臂旋转，扭转离合器组提供本关节正转、反转、制动三种状态；

所述弯曲关节驱动后续关节模块绕本关节减速器轴线旋转，弯曲关节包含弯曲输入换向齿轮组、弯曲离合器组、弯曲输出换向齿轮组、弯曲减速器、弯曲驱动臂及锥齿轮行星轮系，主运动通过弯曲输入换向齿轮组将高速运动传给锥齿轮行星轮系，由其输出给下一个关节模块；主运动由弯曲输入换向齿轮组、经弯曲离合器组传给弯曲输出换向齿轮组、传递给弯曲减速器，由其驱动弯曲驱动臂旋转，弯曲离合器组提供本关节正转、反转、制动三种状态；

扭转关节的扭转驱动臂通过螺钉与弯曲关节的弯曲离合器箱连接，实现扭转关节与弯曲关节的连接；前一个关节模块中弯曲关节的弯曲连接件与后一个关节模块中扭转关节的扭转离合器箱螺钉连接，实现关节模块之间的连接；基座内的电机产生的旋转运动依次通过各个关节模块内的齿轮轮系传递到机械臂末端。

所述的多关节柔性机械臂，其进一步的特征在于：所述关节模块的扭转关节和弯曲关节均安装位置、速度、加速度传感器及控制器，以实时检测、控制所在关节的转角、转速、角加速度。

本实用新型的模块标准化，将多个类似的关节模块串连而成一条机械臂，每个关节均为独立的运动控制单元，相邻关节的轴线正交，可以通过控制关节内部的离合器组来驱动关节，最终使机械臂末端达到指定位置；根据需要可以在末端关节上串联更多的关节实现机械臂轴向尺寸的延伸，实现大柔性，具有高载荷自重比。

附图说明

图1是本实用新型实施例的主视图；

图2A是本实用新型实施例中扭转关节的主视图；

图2B是图2A的左视图；

图2C是图2A中A-A剖视图；

图3A是本实用新型实施例中弯曲关节的主视图；

图3B是图3A的左视图。

图3C是图3A中B-B剖视图；

图中标识：基座1，扭转关节2，弯曲关节3，扭转左换向齿轮4，扭转左离合器轴5，扭转输入中心齿轮6，扭转输入轴7，扭转过轮8，扭转右离合器轴9，扭转右换向齿轮10，扭转离合器箱11，扭转右离合器12，扭转右换向输出齿轮13，扭转支撑臂14，扭转主轴15，扭转输入行星轮16，扭转太阳轮17，扭转输出行星轮18，扭转输出轴19，扭转主运动输出齿轮20，扭转驱动臂21，扭转减速器22，扭转主输入齿轮23，扭转制动器24，扭转左换向输出齿轮25，扭转左离合器26，弯曲输入齿轮27，弯曲过轮28，弯曲换向齿轮29，弯曲右离合器轴30，弯曲中心离合器31，弯曲右离合器32，弯曲右换向输出齿轮33，弯曲小锥齿轮34，弯曲大锥齿轮35，弯曲减速器36，弯曲支撑37，弯曲驱动臂38，弯曲连接件39，弯曲输出轴40，弯曲输出锥齿轮41，弯曲行星锥齿轮42，弯曲锥齿轮支撑轴43，弯曲主锥齿轮44，弯曲中心输出齿轮45，弯曲制动齿轮46，弯曲制动器47，弯曲离合器箱48，弯曲主轴49，弯曲中心齿轮50，弯曲过轮支撑51。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。