[实用新型]一种六自由度仿生机械臂

说明书

技术领域

本实用新型属于智能机器人仿生技术领域，具体涉及一种六自由度仿生机械臂，是智能机器人的局部设计。

背景技术

仿生机械臂是当今科研领域及工业领域的研究前沿和热点，具有控制灵活和操纵简单的特点，兼有人行为意识和机械手的作业效能，因此在军事、医疗、空间、工业和海洋等领域有着广泛的应用前景。

六自由度的机械臂在形态结构和功能上接近于人类手臂。仿生机械臂作为类人机器人的一部分，通用性、高灵敏度、多自由度、高仿真是机械臂设计当中亟需解决的问题。

目前市场上的各种机械臂，大多数的灵敏度不高和自由度太少，只能单一的完成一些简单的工作。绝大多数已经授权的机械臂专利中，机械臂的自由度普遍比较少，只能实现单一方向的转动或者同一个平面内的运动，很难完成一些灵敏度较高的任务。因此，提高机械臂的灵活性和适应性是亟待解决的问题。

实用新型内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种灵活度高的六自由度仿生机械臂，以解决市场大部分机械臂笨重、不灵活和自由度较少的问题，提高机械臂的灵活性和可操作性。

技术方案：为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种六自由度仿生机械臂，包括通过七个支架依次连接的六个旋转关节，其中第一旋转关节和第二旋转关节构成肩部的两个自由度，第三旋转关节构成大臂的一个自由度，第四旋转关节构成肘部的一个自由度，第五旋转关节构成小臂的一个自由度，第六旋转关节构成腕部的一个自由度；

所述六个旋转关节的结构相同，均包括驱动机构和法兰盘，驱动机构包括主要由直流电机、齿轮减速器和反馈控制器构成的闭环控制系统，齿轮减速器箱体和法兰盘分别与两个支架固定连接；反馈控制器用于向直流电机提供控制信号，直流电机产生的转矩通过齿轮减速器调整转速后输出给法兰盘，带动两个支架相对转动，旋转轴线为法兰盘的中轴线；

除位于端部的两个支架外，其余支架均为L型，L型支架的一个垂直面连接一个旋转关节中的齿轮减速器箱体，L型支架的另一个垂直面连接另一个旋转关节中的法兰盘。

本案的机械臂，通过肩部的两个自由度实现肩部的回转和俯仰运动，通过大臂的一个自由度实现大臂的翻转运动，通过肘部的一个自由度实现机械臂的屈伸运动，通过小臂的一个自由度实现小臂的翻转运动，通过腕部的一个自由度实现腕关节的转动；通过肩部、大臂、肘关节、小臂和腕关节的旋转运动的组合构成机械臂的整体运动。

优选的，第i旋转轴线对应第i旋转关节，第一旋转轴线和第二旋转轴线互相垂直，第二旋转轴线和第三旋转轴线互相垂直，第一旋转轴线、第二旋转轴线和第三旋转轴线相交于一点，第三旋转轴线和第四旋转轴线互相垂直，第四旋转轴线第五旋转轴线相互垂直，第三旋转轴线、第四旋转轴线和第五旋转轴线相交于一点，第五旋转轴线和第六旋转轴线相互垂直。

优选的，将连接第一旋转关节的端部支架作为连接支架，连接第六旋转关节的端部支架称为机械手，其余第i支架对应第i旋转关节，第一支架、第三支架和第五支架的结构尺寸相同，第二支架和第四支架的结构尺寸相同。

优选的，所述第一支架、第三支架和第五支架的短垂直面外侧均安装有一个辅助支撑板，通过辅助支撑板固定法兰盘，此时，法兰盘的中轴线可以设计在对应支架的外侧，以减小整个机械臂的结构尺寸。

优选的，所述第一旋转关节和第二旋转关节输出的扭矩不小于第三旋转关节、第四旋转关节、第五旋转关节和第六旋转关节。

优选的，所述反馈控制器采用编码器设计。

有益效果：本实用新型提供的六自由度仿生机械臂，六个自由度的组合方式和安装连接的位置不同于市场上的其他机械臂，可以轻松地实现各种复杂的动作，灵活度高；并且可以根据不同使用要求的需要，进行同比例放大或者缩小，具有良好的市场前景。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图，也是本实用新型机械臂伸直状态示意图；

图2为第四旋转关节的结构示意图，其他旋转关节类似；

图3为驱动机构的结构示意；

图4为第三支架与辅助支撑板的连接示意图，第一支架与第五支架类似；

图5为法兰盘的结构示意图；

图6为本实用新型机械臂的某一动作示意图；

图7为本实用新型机械臂的另某一动作示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。