[发明专利]一种分段式超灵巧机械臂

摘要

一种分段式超灵巧机械臂，它涉及一种机械臂，为了解决现有超灵巧机械臂存在承受外部载荷能力差、外部载荷作用下稳定性差和运动行为复杂，同时现有超灵巧机械臂还存在可行性差，安全可靠性差的问题。本发明中多个椎骨组件和多个椎间盘同轴设置且交替连接形成机械臂骨架，每个椎间盘的上端和下端分别设置有一个椎骨组件，六维力传感器组件固定安装在最顶端的椎骨组件上，转接杆与机械臂骨架同轴设置，每套驱动系统可拆卸连接在其对应的条形连接框上，三套导向滑轮组均匀分布在转接杆的外壁上，电气系统固定安装在箱体的底部，十五根腱绳均设置在机械臂本体和肌肉群式的驱动传动系统之间。本发明用于受限空间或危险环境中执行操作的机器人。

主权项

一种分段式超灵巧机械臂，它包括机械臂本体(1)、肌肉群式的驱动传动系统(2)、电气系统(3)和十五根腱绳(4)；所述机械臂本体(1)包括六维力传感器组件(1‑1)、中空支撑管(1‑4)、转接杆(1‑5)、多个椎骨组件(1‑2)和多个椎间盘(1‑3)，所述多个椎骨组件(1‑2)和多个椎间盘(1‑3)同轴设置且交替连接形成机械臂骨架，每个椎间盘(1‑3)的上端和下端分别设置有一个椎骨组件(1‑2)，所述六维力传感器组件(1‑1)固定安装在机械臂骨架中处于最顶端的椎骨组件(1‑2)上，多个椎骨组件(1‑2)和多个椎间盘(1‑3)均穿设在中空支撑管(1‑4)上，所述转接杆(1‑5)位于机械臂骨架的下方且与机械臂骨架同轴设置，所述转接杆(1‑5)为阶梯型杆体，所述转接杆(1‑5)的小径端设置在机械臂骨架中处于最底端的椎骨组件(1‑2)上，所述转接杆(1‑5)内加工有空腔，所述空腔与中空支撑管(1‑4)的下端相连通；所述肌肉群式的驱动传动系统包括箱体(2‑15)、三套导向滑轮组、三套驱动系统和三套绝对位置传感器，所述转接杆(1‑5)的大径端固定连接在箱体(2‑15)顶部的中心处，所述箱体(2‑15)包括三个条形连接框，所述三个条形连接框之间固定连接制为一体，所述三个条形连接框以转接杆(1‑5)轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在转接杆(1‑5)的下方，每个条形连接框对应有一套驱动系统，每套驱动系统可拆卸连接在其对应的条形连接框上，每套驱动系统上设置有一套绝对位置传感器，三套导向滑轮组以转接杆(1‑5)轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在转接杆(1‑5)的周围，电气系统(3)固定安装在箱体(2‑15)的底部，所述十五根腱绳(4)均设置在机械臂本体(1)和肌肉群式的驱动传动系统(2)之间，每根腱绳(4)的首端沿机械臂骨架的长度方向设置在机械臂骨架上，每根腱绳(4)的末端设置在肌肉群式的驱动传动系统(2)上；所述三套驱动系统相对箱体(2‑15)的纵向中心线间隔120°均匀分布在箱体(2‑15)内，每套驱动系统包括电机(2‑1)、减速器(2‑2)、运动输出轴(2‑4)、第一轴承(2‑5)、第二轴承(2‑8)和驱动轮组(2‑6)，所述减速器(2‑2)固定安装在箱体(2‑15)上，电机(2‑1)的输出轴通过减速器(2‑2)与运动输出轴(2‑4)的一端相连接，所述运动输出轴(2‑4)的另一端依次通过第一轴承(2‑5)、第二轴承(2‑8)与箱体(2‑15)的内壁相连接，驱动轮组(2‑6)固定安装在运动输出轴(2‑4)上；每两套相邻导向滑轮组之间的夹角为120°，每套导向滑轮组包括支撑板(2‑18)和多个滑轮(2‑16)，所述支撑板(2‑18)竖直设置，支撑板(2‑18)的一侧与转接杆(1‑5)的外壁相连接，支撑板(2‑18)的下端固定连接在箱体(2‑15)上，支撑板(2‑18)沿其板面厚度方向加工有多个阶梯孔，每个阶梯孔内设置有一个滑轮(2‑16)；每套绝对位置传感器包括电位计(2‑12)和转接电路板(2‑13)，电位计(2‑12)焊接在转接电路板(2‑13)上，转接电路板(2‑13)固定安装在箱体(2‑15)的内壁上；所述电气系统(3)包括三套控制电路板(3‑1)、三个散热风扇(3‑2)和三个固定框架(3‑3)，三个固定框架(3‑3)为筒形壳体，三个固定框架(3‑3)同轴设置且从上到下依次固定连接，处于最顶端的固定框架(3‑3)与箱体(2‑15)的底部固定连接，每个固定框架(3‑3)对应有一套控制电路板(3‑1)，每套控制电路板(3‑1)对应有一个散热风扇(3‑2)，每个散热风扇(3‑2)固定安装在其对应的控制电路板(3‑1)上，每个控制电路板(3‑1)固定安装在其对应的固定框架(3‑3)内，其特征在于：每个椎骨组件(1‑2)包括椎骨本体(1‑2‑3)、大固定套(1‑2‑4)、两个锁紧螺母(1‑2‑2)、三个小固定套(1‑2‑5)和三个腱绳穿过块(1‑2‑1)，所述椎骨本体(1‑2‑3)的两端沿其长度方向各加工有一个圆形凹槽(1‑2‑6)，每个圆形凹槽(1‑2‑6)的槽内壁上沿其圆周方向均匀加工有多个豁口(1‑2‑7)，所述大固定套(1‑2‑4)套装在椎骨本体(1‑2‑3)上，所述大固定套(1‑2‑4)的外壁上沿其圆周方向均匀布置有三个小固定套(1‑2‑5)，所述大固定套(1‑2‑4)、三个小固定套(1‑2‑5)和椎骨本体(1‑2‑3)之间固定连接制为一体，每个小固定套(1‑2‑5)内可拆卸连接有一个腱绳穿过块(1‑2‑1)，每个腱绳穿过块(1‑2‑1)上加工有五个腱绳穿过孔(1‑2‑8)，每个腱绳穿过孔(1‑2‑8)内穿设有一根腱绳(4)，两个锁紧螺母(1‑2‑2)分别套装在椎骨本体(1‑2‑3)的两端且每个锁紧螺母(1‑2‑2)与大固定套(1‑2‑4)相贴紧。