[发明专利]具有冗余自由度臂长可变的多功能集成机械臂

说明书

所属技术领域

本发明属于机械臂技术领域，具体涉及一种具有冗余自由度臂长可变的多功能集成机械臂。

背景技术

近年来，机器人技术取得了长足的进展，机械臂在机器人领域中得到最广泛实际的应用，已应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等各种生产领域中，它的应用加快了生产的自动化和现代化，大幅度的提高了生产效率。

然而现有机械臂多数功能单一，例如工业流水线上的机械臂仅能重复同一动作，焊接机器人只能执行焊接功能，浇注机器人只能执行浇注功能，无法满足一机多用的效果。现阶段的机械臂通常具有多个转动的关节，每个关节的转动均是通过步进电机或伺服电机实现，由于步进电机或伺服电机的体积通常较大，这就需要机械臂每个关节部分具有较大的体积，以便于安装步进电机或伺服电机，而且机械臂自由度越多，其结构也越复杂，且一般工业机械臂为六自由度，限制了机械臂的路径优化以及容错控制，因而常规的工业机械臂存在以下缺点：结构臃肿、占用空间大、功能单一以及可研究的范围相对小。由于这些缺点，使得普通工业机器人不能或者不适于对机器人体积和功能有严格控制的场合比如教学实验、娱乐及家庭服务等特殊行业。造成上述缺陷的基本原因是：机械臂的机械机构没有进行优化设计、驱动和位置检测单元是相互独立的，机械臂机械结构相似，不同功能的实现严重依赖软件，为了解决上述问题，本发明提出了一种具有冗余自由度臂长可变的多功能集成机械臂，它将机械臂的伸缩运动和旋转运动集成在一个关节中，将机械臂的伸缩运动和俯仰运动集中在一个关节中，很大程度上减小了机械臂的体积与重量，扩展了机械臂的应用及研究范围。

发明内容

本发明提出了一种具有冗余自由度臂长可变的多功能集成机械臂，具有结构紧凑、适应性强、易于实现和维护、体积小、质量小与运动灵活等特点。

本发明的技术方案：

具有冗余自由度臂长可变的多功能集成机械臂包括底座关节、一体化关节、俯仰关节、集成关节与旋转关节。底座关节支撑其上的关节并可带动其上的关节做旋转运动；一体化关节将伸缩运动和俯仰运动集成在一个关节内，两个直驱电机共用一个驱动控制器，从关节的内部走线，减少了驱动控制器的数量，降低了关节的复杂程度；集成关节将旋转运动和伸缩运动集成到一个关节，精简了关节结构；俯仰关节提供俯仰运动，动力输出轴采用双轴承支撑提高系统强度；旋转关节结构与底座关节相似，可输出旋转运动。

所述底座关节包括底座、底座驱动控制器、底座驱动控制接线、底座电路外接端、底座直驱电机接线、底座直驱电机、底座箱体、底座轴承与底座法兰，底座直驱电机安装在底座箱体上，底座箱体的上端安装有底座轴承，底座轴承的内圈固定有底座法兰，底座直驱电机的电机轴与底座法兰连接，在底座轴承的支撑下，底座法兰可随底座直驱电机的电机轴转动，底座直驱电机接线连接到安装在底座上的底座驱动控制器上，底座驱动控制器的信号由底座驱动控制接线连接到底座电路外接端，用以和其他模块通信，底座安装到底座箱体上，其可与外界装置连接用以固定机械臂。