[发明专利]基于六自由度机械臂的双臂协同机器人

说明书

本发明公开了一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人。包括一对机械臂、机械夹爪、机器人腰部和肩部。所述机器人双臂各关节采用步进电机驱动，利用带轮、链轮等多种传动方式配合带动各关节运动，可达到三维空间中的六个自由度，实现机械臂的稳定精确运动；所述机械臂腰部有一个旋转自由度，可以增加机械臂的双臂工作空间；所述肩部位于机械臂腰部和双臂之间，与水平面成30°夹角，在保证双臂协作空间大小合适的同时，使机械臂的构型更加美观；所述机械臂末端执行器装有气动夹爪，可实现小物体的抓取。本发明安全、高效、便捷、实用、立意新颖，可以在医疗试剂或样品定点抓取、分拣和放置中提高工作效率，具有良好的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域的一种机械臂机器人，特别是涉及一种基于六自由度机械臂的双臂协同机器人。

背景技术

在大量的采样样品送往检测实验室后，需要进行拆包灭活、信息录入和样品提取，在提取完成后送去做实时荧光定量PCR。然而，这些工作工序简单、重复度高、感染风险较高，对于穿着防护服工作的医护人员来说，会增加其工作强度和负担，因此利用机械臂替代医护人员双手的需求显著。目前国内外医院中仅在样品提取中采用了自动化流程，对样品的分拣，放置仍需要人工操作。因此可以利用双臂协同机器人来进行定点分拣和放置工作。

发明内容

本发明提供了基于六自由度机械臂的双臂协同机器人，确切的说，是一种集自主转动、定点分拣、试剂放置、辅助医护人员等功能的双臂机器人，可以减少在核酸检测工序中医护人员对样品的直接接触，对采样试剂进行分拣的流程中起到作用。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

使用铝型材搭建机械臂工作的支撑架，在支撑架上方搭建一个具有旋转自由度的腰部，腰部上方放置机械臂肩部，肩部与机械臂第一个关节底座相连接，使得机械臂双臂在具有一定的协同工作空间的同时，可以减小机械臂的碰撞。所用的气动机械臂夹爪可以实现试剂的夹取。

本发明包括两个机械臂、机械夹爪、机器人肩部结构、机器人腰部结构和腰部支撑结构；

腰部支撑结构上安装有机器人腰部结构，机器人腰部结构用于驱动机器人的周向旋转，机器人腰部结构上固定安装有机器人肩部结构，两个机械臂对称安装在机器人肩部结构的两侧，两个机械臂上电后自动复位至初始臂姿，两个机械臂的末端分别安装有对应的机械夹爪，机器人腰部结构、机械臂和机械夹爪的驱动，实现机械夹爪定点的物体抓取和放置。

所述两个机械臂的结构相同，均包括第一关节组、第二关节组、第三关节组、第四关节组、第五关节组和第六关节组，第一关节组固定安装在机器人肩部结构的侧面，第一关节组依次经第二关节组、第三关节组、第四关节组和第五关节组后与第六关节组相连，第六关节组与对应机械夹爪相连。

所述第一关节组包括第一关节底座、第一小带轮、第一关节输出轴、圆锥滚子轴承、第一输出轴支撑座、第一限位开关、第一大带轮、第一编码器、第一电机和第一电机座；

第一关节底座固定安装在机器人肩部结构的侧面，第一电机通过第一电机座固定安装在第一关节底座上，第一电机上部的输出轴与第一编码器相连，第一关节底座的底面设置有第一小带轮和第一大带轮，第一小带轮和第一大带轮之间通过第一传动带连接形成第一关节带轮副，第一电机下部的输出轴穿过第一关节底座后与第一小带轮同轴固连，第一关节底座上还固定安装有第一输出轴支撑座，第一输出轴支撑座内固定安装有圆锥滚子轴承，圆锥滚子轴承中同轴连接有第一关节输出轴，第一关节输出轴的底端穿过第一关节底座后与第一大带轮同轴连接；第一关节输出轴的顶端与第二关节组的下表面固定连接，第一输出轴支撑座靠近第一电机一侧的侧面安装有第一限位开关；第一电机的驱动带动第一关节带轮副，第一关节带轮副带动第一关节输出轴转动，第一关节输出轴的转动使得第二关节组转动。

所述第二关节组包括第二关节输出轴、第二输出轴支撑座、辅助定位片、第二限位开关、第二关节底座、电机减速器、第二电机、第二编码器和第二电机座；