[发明专利]仿生机械臂

说明书

本发明涉及一种仿生机械臂，包括大臂杆、小臂杆，大臂杆上设置一安装球窝，小臂杆的后端具有能够匹配容纳在安装球窝内球状体。大臂杆的两侧与小臂杆之间连接有第一调节绳索，臂杆内设置有用于张紧第一调节绳索的第一张紧机构组。大臂杆的上部与小臂杆之间连接有第二调节绳索，臂杆内设置有用于张紧第二调节绳索的第二张紧机构组。该仿生机械臂设置了安装球窝和球状体结构使得转动自由度高，动作响应快，累积误差小。另外通过设置张紧机构和绳索实现小臂相对于在左右方向和上下方向全空间范围内的动作，无需进行精确的参数控制，只需将机械臂拉到工作位置，张紧机构对绳索进行适应性调节以保持机械臂的位置，调节简单、方便、灵活。

技术领域

本发明涉及工业机器人技术领域，具体涉及一种仿生机械臂。

背景技术

随着工业自动化的不断发展，在工业生产中越来越多地使用机器人或者机械臂来完成生产活动，机器人、机械臂不仅能够提供自动化程度、生产效率，同时还能够降低劳动人员的工作强度，或者代替人工完成如高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒物质等危险环境下的工作，从而实现对工作人员的人生安全进行保护。

申请公布号为CN105619403A(申请号为201610184415.8)的中国发明专利申请《一种仿生机械臂》，公告号为CN103696711B(申请号为201310725153.8)的中国发明专利《一种钻杆操作机器人》。其中公开的机械臂结构均包括有两个相对转动的臂杆结构。这些方案中的两个臂杆结构的相对转动角度受限于两个臂杆间的转轴设置方向，转动自由度低，仅能按照固定的方向进行转动。此外，还需要设置精确的控制参数以实现对臂杆的工位控制。

申请公布号为CN105171726A(申请号为201510607815.0)的中国发明专利《一种多关节仿生机械臂》，其中公开的机械臂结构通过多关节的设置可以实现多方向转动，转动自由度大，但是该结构中关节数量多，结构相对复杂，动作响应有延迟，累积误差高，工作过程中相应故障率高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种结构简单、转动自由度高无需参数精准控制且故障率低的仿生机械臂。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种仿生机械臂，包括大臂杆、小臂杆，其特征在于：所述大臂杆上设置一安装球窝，所述小臂杆的后端具有球状体，所述球状体能够匹配容纳在所述安装球窝内并相对于所述安装球窝自由转动；

所述大臂杆的两侧与小臂杆之间分别连接有多根第一调节绳索，以用于调节所述小臂杆相对于所述大臂杆进行左右方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第一调节绳索的第一张紧机构组；

所述大臂杆的上部与小臂杆之间连接有多根第二调节绳索，以用于调节所述小臂杆相对于所述大臂杆进行上下方向上的摆动，并且所述臂杆内设置有用于张紧所述第二调节绳索的第二张紧机构组。

作为改进，所述小臂杆包括第一臂杆和第二臂杆，所述球状体位于所述第一臂杆的后端，所述第一臂杆的前端与所述第二臂杆的后端转动连接。

为了方便调节第一臂杆与第二臂杆之间的相对转动，所述第一臂杆的两侧和第二臂杆两侧之间分别对应连接有第三调节绳索，所述第一臂杆内设置有用于张紧所述第三调节绳索的第三张紧机构组。

简单地，所述第一张紧机构组包括与所述第一调节绳索相同数量的张紧机构，所述第二张紧机构组包括与所述第二调节绳索相同数量的张紧机构，所述第三张紧机构组包括与所述第三调节绳索相同数量的张紧机构；

所述张紧机构包括电机、与所述电机驱动连接的丝杆组件、连接在所述丝杆组件上的滚轮、设置在各绳索固定点的拉力传感器、控制器，所述电机、拉力传感器分别与所述控制器电信号连接，所述控制器能够根据接收的拉力传感器传送的绳索的内部瞬间拉力信号控制电机动作，进而所述丝杆组件能够在所述电机的驱动下调节包绕在所述滚轮上绳索的松紧度。

简单地，所述丝杆组件包括基架、丝杆、安装台、滚轮安装架；