[实用新型]仿生机械臂及机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及一种仿生机械臂及机器人。

背景技术

近年来，机器人已广泛应用于各领域，其中在工业制造领域中尤其广泛。工业机器人的应用大大降低了工人的劳动强度，提高了工业生产的效率和安全系数。目前工业机器人本体采用的机械臂通常具有多个关节，每个关节的转动均是通过步进电机或者伺服电机实现，由于步进电机或者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者伺服电机，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，相对负载小等。由于这些缺点，使得普通工业机器人不能或者不适用于对机器人体积和负载有严格要求的场合，比如工程、教学实验、娱乐及家庭服务等行业。

仿生机械臂由于模仿人体手臂运动动作，结构紧凑，占用空间小，适用范围广。目前，采用工业机械臂模式设计的仿生机械臂本体质量大，结构臃肿，控制系统复杂；而采用绳驱动及仿生肌肉驱动的仿生机械臂相对负载小，稳定性差。

因此，需要一种本体重量轻，机构简单，相对负载大，运行稳定可靠的仿生机械臂，满足机器人在各领域应用的需求。

发明内容

本实用新型的目的是设计提供一种仿生机械臂，达到结构简单、成本低、运行稳定、相对负载大的目的。本实用新型的另一目的是提供一种包括上述仿生机械臂的机器人。

本实用新型的技术方案如下：

一种仿生机械臂，包括机架组件，肩组件，大臂组件和小臂组件；

所述小臂组件类似人手前臂，其后设有大臂组件；所述大臂组件类似人手大臂，其后设有肩组件，所述肩组件类似人肩结构，设置于机架组件上；

所述机架组件包括支座和转动轴承；所述支座可将整个仿生机械臂装置固定安装到机器人上，其上设有转动轴承，所述机架组件用于支撑所述肩组件；

所述肩组件包括肩支杆、肩摆臂、肩驱动装置；

所述肩支杆设置于转动轴承上且贯穿于转动轴承内圈，其一端与大臂组件连接，位于支座外侧，另一端设有肩摆臂，所述肩摆臂一端与肩支杆固定连接，另一端与肩驱动装置铰接，所述肩驱动装置设置于所述支座内侧，一端与支座连接，另一端与肩摆臂铰接，驱动肩摆臂运动，驱动肩支杆与支座的相对转动；

所述大臂组件包括前大臂、后大臂、大臂驱动装置、大臂旋转机构；所述后大臂与肩支杆铰接，所述大臂驱动装置设置于肩支杆内部，其一端与肩支杆连接，另一端与后大臂铰接，驱动后大臂沿肩支杆轴向的转动；所述大臂旋转机构设置于前大臂与后大臂之间，由大臂旋转支撑轴承、大臂旋转电机和大臂旋转变速机构组成；所述大臂旋转支撑轴承一端与前大臂连接，另一端与后大臂连接，通过所述大臂旋转电机的驱动，大臂旋转变速机构的传动，前大臂与后大臂相对旋转运动；

所述小臂组件包括前小臂、后小臂、小臂驱动装置、小臂旋转机构；所述后小臂与前大臂铰接，所述小臂驱动装置一端与前大臂连接，另一端与后小臂铰接，驱动后小臂沿前大臂轴向的转动；所述小臂旋转机构设置于前小臂与后小臂之间，由小臂旋转支撑轴承、小臂旋转电机和小臂旋转变速机构组成；所述小臂旋转支撑轴承一端与前小臂连接，另一端与后小臂连接，通过所述小臂旋转电机的驱动，小臂旋转变速机构的传动，前小臂与后小臂相对旋转运动；所述前小臂上设置有抓手底座，通过抓手底座，可连接不同类型的抓手，完成各种抓取动作。

所述肩支杆为中空结构，所述大臂驱动装置隐藏设置于肩支杆中空结构内，驱动后大臂沿肩支杆轴向运动的同时，与所述肩支杆一起绕所述支座相对转动。

所述肩驱动装置、大臂驱动装置和小臂驱动装置为直线执行装置；所使用的直线执行装置可以是液压油缸、气缸、电动推杆或电液推杆等直线运动执行器。

优选的，所述大臂旋转机构和所述小臂旋转机构具有相同的结构，所采用的旋转支撑轴承为可同时承受轴向载荷和径向载荷的轴承，所采用的旋转驱动电机及旋转变速机构设置于臂结构内部。

所述肩支杆与后大臂连接端、后大臂末端、前大臂末端、后小臂末端为U型结构，与前端及后端机构铰接方式连接。

本实用新型还提供一种机器人，包括控制系统和仿生机械臂，所述仿生机械臂具体为上述任意一项所述的仿生机械臂。