一種機器人手臂的製作方法

2023-10-27 02:47:07 2

一種機器人手臂的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種機器人手臂，包括肩轉動關節（1）、肩部抬起關節（2）、肘轉動關節（3）、小臂抬起關節（4）、手旋轉關節（5）與手開閉關節（6）。實用新型實現了多自由度機械手臂的整合，優化了重量、體積、同時增加了機械手臂的靈活性；能夠進行多感知融合和目標識別，並能夠進行精確位置的物體抓取，機械臂的靈活度全面提升，並且其機械手臂的重量進行大幅度優化，其控制方法簡單、便於控制。
【專利說明】一種機器人手臂

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種家政服務機器人的機械手臂。

【背景技術】
[0002]機械手首先是從美國開始研製的。1958年美國聯合控制公司研製出第一臺機械手。其機體上安裝一個迴轉長臂，頂部裝有電磁塊的工件抓放機構，控制系統是示教形的。它的特點是可通過編程來完成各種預期的作業任務，在構造和性能上兼有人和機器各自的優點，尤其體現了人的智能性和適應性。機械手是在機械化，自動化生產過程中發展起來的一種新型裝置。在現代生產過程中，機械手被廣泛的運用於自動生產線中，機械人的研製和生產已成為高技術鄰域內，迅速發展起來的一門新興的技術，它更加促進了機械手的發展，使得機械手能更好地實現與機械化和自動化的有機結合。機械手雖然目前還不如人手那樣靈活，但它具有能不斷重複工作和勞動，不知疲勞，不怕危險，抓舉重物的力量比人手力大的特點，因此，機械手已受到許多部門的重視，並越來越廣泛地得到了應用。
[0003]家庭服務智慧機器人是一個典型的機電一體化系統，它融合了機械、電子、傳感器、計算機軟體硬體、模式識別、人工智慧、工業設計等眾多先進技術，是智慧機器人目前研宄的一個重要熱點。目前在世界範圍研發的家庭服務機器人主要集中在家政服務機器人和一些具有特定功能的服務機器人，家庭機器人不僅需要具有靈活自如的自主移動能力，還需要具有處理複雜事務的能力，一般具有可以抓取物件的雙機械臂結構。而具有特定功能的服務機器人，如掃地機器人、娛樂機器人、寵物機器人等，根據功能不同，具有特殊的結構，與本實用新型相差較遠，而手臂結構設計大部分為固定手臂和3自由度手臂或者無手臂，多應用在餐廳服務或者無負載運動模型中。
[0004]中國專利⑶103465272八公開了一種六自由度仿人機器人手臂，具有肩關節轉動、肩關節擺動、肘關節轉動、肘關節擺動、腕關節擺動和腕關節轉動六個自由度，再加上其手指的開合，實際上具有7個自由度。而對於普通的家政服務機器人來說，並不需要如此多的自由度就可以滿足其功能要求，過多的自由度設計會增加其控制系統的負擔。並且其每個驅動電機都需要額外設置減速器，使得其體積變得臃腫，其控制程度更加複雜，增加了電源的負擔。


【發明內容】

[0005]本實用新型要解決的技術問題:針對現有的機械手臂設計不適用於家政機器人的問題，提供了一種能夠自由找取位置，對壓力存在感知，靈活6自由度機械手臂，可以替代在家庭服務機器人的3自由度機械臂和固定手臂，通過與人交互，能對任意位置的物體安全的進行精確的抓取和挪動，完成服務內容。
[0006]本實用新型技術方案:
[0007]一種機器人手臂，包括肩轉動關節、肩部抬起關節、肘轉動關節、小臂抬起關節、手旋轉關節與手開閉關節，肩轉動關節中安裝有肩轉電機，肩轉電機的輸出軸連接肩部抬起關節，肩部抬起關節中安裝肩抬電機，肩抬電機的輸出軸連接肘轉動關節，肘轉動關節中安裝肘轉電機，肘轉電機的輸出軸連接小臂抬起關節，小臂抬起關節中安裝臂抬電機，臂抬電機的輸出軸連接手旋轉關節，手旋轉關節中安裝手旋電機，手旋電機的輸出軸連接手開閉關節，手開閉關節上安裝兩個舵機，舵機上安裝手指。
[0008]手開閉關節上安裝有壓力傳感器。
[0009]所述肩轉電機、肩抬電機、肘轉電機、臂抬電機和手旋電機均為重型舵機。
[0010]肩轉電機通過螺釘固定在肩轉動關節固定架上，通過聯軸器連接肩部抬起關節的轉軸。
[0011]肩抬電機軸兩端通過彈簧銷和肘轉動關節上端的兩個臂架連接。
[0012]肘轉電機的輸出軸和轉軸連接，轉軸另一端連接小臂抬起關節，轉軸上有螺紋，通過平面軸承、止退螺母和止退墊圈鎖緊在小臂抬起關節。
[0013]臂抬電機軸兩端通過彈簧銷和手旋轉關節上端的兩個支架連接。
[0014]手旋電機的輸出軸和轉軸連接，轉軸另一端連接手開閉關節，轉軸上有螺紋，通過平面軸承、止退螺母和止退墊圈鎖緊在手開閉關節上。
[0015]本實用新型有益效果:
[0016]1.本實用新型實現了多自由度機械手臂的整合，優化了重量、體積、同時增加了機械手臂的靈活性；能夠進行多感知融合和目標識別，並能夠進行精確位置的物體抓取，機械臂的靈活度全面提升，並且其機械手臂的重量進行大幅度優化，其控制方法簡單、便於控制。
[0017]2.本實用新型手指上裝有壓力傳感反饋，對抓取物體的力度進行判斷，能夠通過抓取物體的承受力的程度進行反饋，及時調節手抓取物體的力度，防止物體被抓壞，從而達到抓取物體的安全性，從而會更安全的進行操作使用。
[0018]3-本實用新型對整體結構作了簡化設計，採用舵機代替電機和減速器，對電源要求不高，可採用低壓電源供電，可以直接127電源直接供電，具有效率高，節能等特點。
[0019]【專利附圖】

【附圖說明】:
[0020]圖1為本實用新型結構示意圖。
[0021]圖2為圖1的側視圖。
[0022]【具體實施方式】:
[0023]如圖，機械手臂包括肩轉動關節1、肩部抬起關節2、肘轉動關節3、小臂抬起關節
4、手旋轉關節5與手開閉關節6。
[0024]肩轉動關節1中央的固定架上用螺釘固定肩轉電機11，肩轉動關節1右側設有有軸承座和軸承，軸承內安裝軸，肩轉電機11的輸出軸通過聯軸器12連接軸，軸和肩部抬起關節2固定在一起，通過控制系統對肩轉電機11的信號控制，從而控制肩部的轉動角度。
[0025]肩部抬起關節2上水平安裝肩抬電機21，肩抬電機21輸出軸兩端用彈簧銷連接肘轉動關節3上端兩側的兩個臂架32，臂架32 —端帶有通孔、一端鑲有銅套，銅套可以進行活動拆除；通過控制系統對肩抬電機21的信號控制，從而控制肩部的抬起角度。
[0026]肘轉動關節3內豎直安裝肘轉電機31，肘轉電機31的輸出軸和轉軸33連接，轉軸33另一端連接小臂抬起關節4，轉軸33上有螺紋，通過平面軸承、止退螺母和止退墊圈鎖緊在小臂抬起關節4。通過控制系統對肘轉電機31的信號控制，從而控制小臂抬起關節4的轉動角度。
[0027]小臂抬起關節4中水平安裝臂抬電機41，其輸出軸兩端通過彈簧銷和手旋轉關節5上端的兩個支架54連接，支架54 —端帶有通孔、一端鑲有銅套，銅套可以進行活動拆除。通過控制系統對臂抬電機41的信號控制，從而控制手旋轉關節5的抬起角度。
[0028]手旋轉關節5內安裝手旋電機51，其輸出軸和轉軸33連接，轉軸33另一端連接手開閉關節6，轉軸33上有螺紋，通過平面軸承、止退螺母和止退墊圈鎖緊在手開閉關節6上。通過控制系統對手旋電機51的信號控制，從而控制手開閉關節6的旋轉角度。
[0029]手開閉關節6由兩個舵機61、架體、手指62等原件組成，兩個舵機61用螺釘固定在架上體，舵機61的輸出端安裝手指62，通過控制系統對舵機61的信號控制，達到開閉手指62的功能，手開閉關節6上安裝有壓力傳感器，可以用來感知手部抓取物體的力度，將信號反饋到控制系統中，從而調整舵機61的施力進行安全抓取物體。
[0030]肩轉電機11〔25#1\0、肩抬電機21 (15#1\0、肘轉電機31 (10#1\0、臂抬電機41
和手旋電機51 (5^1)均為重型舵機，括號內為其最大扭矩。這樣就可以省去減速器，簡化結構。
【權利要求】
1.一種機器人手臂，包括肩轉動關節(I)、肩部抬起關節(2)、肘轉動關節(3)、小臂抬起關節(4)、手旋轉關節(5)與手開閉關節(6)，其特徵在於:肩轉動關節(I)中安裝有肩轉電機(11)，肩轉電機(11)的輸出軸連接肩部抬起關節(2)，肩部抬起關節(2)中安裝肩抬電機(21)，肩抬電機(21)的輸出軸連接肘轉動關節(3)，肘轉動關節(3)中安裝肘轉電機(31)，肘轉電機(31)的輸出軸連接小臂抬起關節(4)，小臂抬起關節(4)中安裝臂抬電機(41)，臂抬電機(41)的輸出軸連接手旋轉關節(5)，手旋轉關節(5)中安裝手旋電機(51)，手旋電機(51)的輸出軸連接手開閉關節(6)，手開閉關節(6)上安裝兩個舵機(61)，舵機(61)上安裝手指(62)。
2.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:手手開閉關節(6)上安裝有壓力傳感器。
3.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:所述肩轉電機(11)、肩抬電機(21)、肘轉電機(31)、臂抬電機(41)和手旋電機(51)均為重型舵機。
4.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:肩轉電機(11)通過螺釘固定在肩轉動關節(I)固定架上，通過聯軸器(12)連接肩部抬起關節(2)的轉軸。
5.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:肩抬電機(21)軸兩端通過彈簧銷和肘轉動關節(3)上端的兩個臂架(32)連接。
6.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:肘轉電機(31)的輸出軸和轉軸(33)連接，轉軸(33)另一端連接小臂抬起關節(4)，轉軸(33)上有螺紋，通過平面軸承、止退螺母和止退墊圈鎖緊在小臂抬起關節(4)。
7.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:臂抬電機(41)軸兩端通過彈簧銷和手旋轉關節(5)上端的兩個支架(54)連接。
8.根據權利要求1所述的機器人手臂，其特徵在於:手旋電機(51)的輸出軸和轉軸(33)連接，轉軸(33)另一端連接手開閉關節(6)，轉軸(33)上有螺紋，通過平面軸承、止退螺母和止退墊圈鎖緊在手開閉關節(6)上。
【文檔編號】B25J17/02GK204209686SQ201420646895
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年11月3日 優先權日:2014年11月3日
【發明者】蔡則蘇, 管青雲, 藺紹勇, 楊建軍, 於紹彤, 馬傑 申請人:貴州億豐升華科技機器人有限公司