[实用新型]一种仿生机械手臂

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种多自由度人体仿生机械手臂，属于仿生机器人技术领域。

背景技术

在日常生活领域，随着服务机器人的蓬勃发展，机器人助手已逐渐走进人类家庭。机械手臂作为服务机器人的主要执行机构，其重要性不言而喻。机械手臂可以完成抓取、焊接、装配、机械加工等诸多功能，在工业生产中可以大大提高工作效率、作业精度。在恶劣环境下，如烟雾、粉尘、易燃易爆、高温、高压、有毒气体及放射性环境等，由机器人代替劳动人员能很好地保证工作人员的安全。

为了能使服务机器人更好地适应家庭室内的工作环境和进一步得到普及，其机械手臂必须具有小型化、功能化、人性化、灵活性、观赏性、安全性、低成本等特点，这些都是目前工业或者特种机械手臂所缺乏的。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术缺陷，提供一种适用于家庭服务机器人的仿生机械手臂，动作灵活，结构简单，控制精确，低廉且易于制造。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种多自由度人体仿生机械手臂，其特征在于：包括依次相连的肩关节、大臂、肘关节、小臂和机械手；

所述肩关节包括横向并排设置的基座和轴承座，基座上固设有第一舵机，轴承座中设有第一轴承，第一舵机的舵盘固连有第一传动轴，并且第一传动轴配合插设在第一轴承中；第一传动轴穿过轴承座后固定连接有肩胛，肩胛上固设有第二舵机；第二舵机的输出轴心与第一舵机的输出轴心垂直；第一传动轴的轴心与第一舵机的输出轴心平行或一致；所述第一传动轴的方向为肩关节的轴线方向；

所述大臂包括肱骨，肱骨的上部与第二舵机的舵盘固定连接，肱骨的中间固设有第三舵机，肱骨下部设有第二轴承，第三舵机的舵盘固连有第二传动轴，第二传动轴配合插设在第二轴承中；第三舵机的输出轴心与第二舵机的输出轴心垂直，第二传动轴的轴心与第三舵机的输出轴心平行或一致；所述第二传动轴的方向为大臂的轴线方向；

所述肘关节包括肘，肘的上部与第二传动轴固定连接，肘的下部固设有第四舵机，并且第四舵机的输出轴心垂直于第三舵机的输出轴心；

所述小臂包括尺骨，尺骨的后部与第四舵机的舵盘固定连接，尺骨的中间固设有第五舵机，第五舵机的输出轴心垂直于第四舵机的输出轴心；尺骨的前部设有第三轴承，第五舵机的舵盘固连有第三传动轴，第三传动轴配合插设在第三轴承中；第三传动轴的轴心与第五舵机的输出轴心平行或一致；所述第三传动轴的方向为小臂的轴线方向；

所述机械手包括腕、手掌下和手掌上；腕的后部与第三传动轴的舵盘固定连接，腕的前部与手掌下固定连接，手掌上与手掌下固定连接；手掌下的中间安装有第六舵机、第七舵机、第八舵机、第九舵机和第十舵机，其中，第八舵机位于手掌位置，第八舵机的输出轴心方向与拇指垂直，用于通过拉线控制拇指的屈伸，第六舵机、第七舵机、第九舵机和第十舵机均位于小臂内部、手掌和手腕之间，平行叠加排列以减少所占空间，分别用于通过相应的拉线控制食指、中指、无名指和小指的屈伸，所述拉线均穿在相应手指和手掌的内部并且其两端分别与相应舵盘和指尖固定相连；第六舵机、第七舵机、第九舵机和第十舵机的输出轴心均垂直于第五舵机的输出轴心；

所述食指、中指、无名指和小指并排设置且结构相同，均包括固设在手掌下前部的手指基座和设在手指基座上且依次相连的三个指节；所述拇指与其余四手指之间为分离设置，包括固设在手掌上前部的手指基座和设在手指基座上且依次相连的两个指节；所述的每个指节均包括扣合在一起的左指节和右指节；所述指节与手指基座之间以及指节与指节之间均通过铰轴连接，并且在各铰轴上均安装有扭簧。

进一步的，所述机械手臂还包括主控制板和副控制板；所述主控制板设在基座的附近，用于控制第一至第四舵机的转动输出；所述副控制板设在尺骨上，用于控制第五至第十舵机的转动输出；所述主控制板以RS-485的通讯方式与上位机相连接并以RS-232的通讯方式与副控制板相连接；主控制板从上位机获取机械手臂所有关节的角度，再把第五至第十舵机的角度发送给副控制板。

进一步的，所述基座的底部开设有多个用于将其安装在机器人上的安装孔；所述第一舵机的舵盘首先固连有第一连接器，第一传动轴首先固连有第二连接器，第一连接器与第二连接器通过螺丝固定相连；所述轴承座的外侧设有轴承座盖。

进一步的，所述第二舵机的外部还包覆安装有两个肩壳，并且肩壳、均卡扣在肩胛上。