[发明专利]一种七自由度仿人机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种七自由度仿人机械臂。

背景技术

随着生产力的不断发展，传统的机器人在精细化作业中渐渐难以满足作业要求，例如在核燃料的清理、外科手术和康复护理等高强度或高精度工作中。同时，劳动力成本的不断升高，使得研究仿人机械臂以使其具备代替人手完成相应特种工作的需求愈加迫切。

专利号为CN206048245U，名称为“一种仿人机械手”的专利，公开了一种仿人机械手臂，包括有六个自由度的手臂，六个自由度分别为肩部的俯仰运动、偏航运动和横滚运动；肘部的俯仰运动、横滚运动；腕部的上下摆动一个自由度。

该仿生机械手的机械臂存在以下的不足：1、该机械臂在腕部仅有一个自由度，不能很好地模拟人手臂腕部关节的运动，仿生程度较低；2、机械臂的机械结构复杂，机械臂灵活性较差，使用过程中会增加机械臂的受力以及舵机的运动负荷，进而降低机械臂的使用寿命。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种七自由度仿人机械臂，以解决现有的机械臂仿生程度低、结构复杂、力矩输出不足、控制精度不高的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种七自由度仿人机械臂，包括：大臂组件、小臂组件；所述大臂组件的一端设置有用于和肩部连接的肩部俯仰关节、肩部偏航关节和肩部横滚关节；所述小臂组件的一端设置有用于和所述大臂组件连接的肘部俯仰关节和肘部横滚关节，所述小臂组件的另一端设置有用于连接机械手的腕部俯仰关节和腕部偏航关节。

其中，所述肩部俯仰关节包括沿肩宽方向依次连接的第一直流无刷电机、第一谐波减速器、第一固定件、第二固定件、第一电位器；所述第一直流无刷电机带动所述第一谐波减速器围绕第一轴心转动，所述第一轴心沿肩宽方向；所述第一谐波减速器的输出端与所述第二固定件、所述第一电位器沿肩宽方向依次连接；所述第一固定件的一端固定在机体上，另一端与所述第一电位器连接。

其中，所述肩部偏航关节包括沿肩厚方向从后向前依次连接的第二直流无刷电机、第二谐波减速器、第二固定件、大臂连接板；所述第二直流无刷电机带动所述第二谐波减速器围绕第二轴心转动，且所述第二轴心沿肩厚方向延伸，所述第二固定件上设置有用于安装第二电位器的第三固定件；所述大臂连接板与所述大臂组件中的臂部固定连接。

其中，所述肩部横滚关节包括沿大臂方向从上向下连接的大臂连接板、第三谐波减速器、第五固定件、第三直流无刷电机，所述第三谐波减速器与所述第三直流无刷电机依次设置于所述第五固定件的上下两侧，所述第五固定件下方固定连接有大臂内侧板与大臂外侧板，所述第三直流无刷电机带动所述第三谐波减速器围绕第三轴心转动，且所述第三轴心沿大臂方向延伸，所述第五固定件上设置有用于安装第三电位器的第四固定件。

其中，所述肘部俯仰关节固定连接在所述大臂内侧板和所述大臂外侧板上，所述肘部俯仰关节包括第四直流无刷电机、第四谐波减速器，所述第四直流无刷电机固定设置于所述大臂内侧板与所述大臂外侧板之间，所述第四谐波减速器固定连接在所述第四直流无刷电机下方且固定于所述大臂外侧板上；所述第四直流无刷电机通过同步带带动所述第四谐波减速器围绕第四轴心转动，所述第四轴心沿肩宽方向延伸，所述大臂外侧板上设置有第四电位器和用于安装所述第四电位器的第六固定件。

其中，所述肘部横滚关节安装在小臂连接板的下端，所述肘部横滚关节包括第五谐波减速器、第八固定件、第五直流无刷电机；所述小臂连接板的一端与所述第四谐波减速器的输出端连接，所述第五谐波减速器与第五电位器依次安装于所述第八固定件的上侧和下侧，所述第八固定件下方固定连接有小臂内侧板与小臂外侧板，所述第五直流无刷电机带动所述第五谐波减速器围绕第五轴心转动，所述第五轴心沿小臂方向延伸，所述第八固定件设置有用于安装所述第五电位器的第七固定件。

其中，所述腕部偏航关节设置在所述第八固定件下方，所述腕部偏航关节包括第一直流有刷电机、第一行星齿轮箱、第一锥形齿轮、第三锥形齿轮、第六电位器；所述第一直流有刷电机带动所述第一行星齿轮箱围绕第六轴心转动，所述第六轴心沿小臂长度方向延伸；所述第一锥形齿轮设置于所述第一行星齿轮箱的下方且与所述第三锥形齿轮啮合；所述第三锥形齿轮绕第七轴心旋转，所述第七轴心沿肩宽方向延伸；所述第七轴心上设有第十一固定件，所述第十一固定件上设有所述第六电位器；所述第三锥形齿轮与第九固定件相连。