[发明专利]一种仿生机械手臂

摘要

本发明公开了一种多自由度人体仿生机械手臂，包括依次相连的肩关节、大臂、肘关节、小臂和机械手，肩关节有两个转动自由度，肘关节有两个转动自由度，腕关节有一个转动自由度，机械手有五根手指，各具有一个屈伸自由度；本发明以人体手臂及手掌为蓝本，在自由度的排列、外观的设计等方面都力求与人类相接近，具有控制简单、自由度多、安装方便、成本低廉、造型美观等优点，既可作为模块安装在服务机器人上，又能单独用于教学研究、开发应用等各种领域中。

主权项

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(1)和轴承座(5)，基座(1)上固设有第一舵机(2)，轴承座(5)中设有第一轴承，第一舵机(2)的舵盘固连有第一传动轴(7)，并且第一传动轴(7)配合插设在第一轴承中；第一传动轴(7)穿过轴承座(5)后固定连接有肩胛(8)，肩胛(8)上固设有第二舵机(11)；第二舵机(11)的输出轴心与第一舵机(2)的输出轴心垂直；第一传动轴(7)的轴心与第一舵机(2)的输出轴心平行或一致；所述第一传动轴(7)的方向为肩关节的轴线方向；所述大臂包括肱骨(13)，肱骨(13)的上部与第二舵机(11)的舵盘固定连接，肱骨(13)的中间固设有第三舵机(16)，肱骨(13)下部设有第二轴承(19)，第三舵机(16)的舵盘固连有第二传动轴(17)，第二传动轴(17)配合插设在第二轴承(19)中；第三舵机(16)的输出轴心与第二舵机(11)的输出轴心垂直，第二传动轴(17)的轴心与第三舵机(16)的输出轴心平行或一致；所述第二传动轴(17)的方向为大臂的轴线方向；所述肘关节包括肘(21)，肘(21)的上部与第二传动轴(17)固定连接，肘(21)的下部固设有第四舵机(23)，并且第四舵机(23)的输出轴心垂直于第三舵机(16)的输出轴心；所述小臂包括尺骨(27)，尺骨(27)的后部与第四舵机(23)的舵盘固定连接，尺骨(27)的中间固设有第五舵机(26)，第五舵机(26)的输出轴心垂直于第四舵机(23)的输出轴心；尺骨(27)的前部设有第三轴承(32)，第五舵机(26)的舵盘固连有第三传动轴(31)，第三传动轴(31)配合插设在第三轴承(32)中；第三传动轴(31)的轴心与第五舵机(26)的输出轴心平行或一致；所述第三传动轴(31)的方向为小臂的轴线方向；所述机械手包括腕(33)、手掌下(34)和手掌上(38)；腕(33)的后部与第三传动轴(31)的舵盘固定连接，腕(33)的前部与手掌下(34)固定连接，手掌上(38)与手掌下(34)固定连接；手掌下(34)的中间安装有第六舵机(35)、第七舵机(37)、第八舵机(43)、第九舵机(44)和第十舵机(45)，其中，第八舵机(43)位于手掌位置，第八舵机(43)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(35)、第七舵机(37)、第九舵机(44)和第十舵机(45)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(35)、第七舵机(37)、第九舵机(44)和第十舵机(45)的输出轴心均垂直于第五舵机(26)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(34)前部的手指基座(47)和设在手指基座(47)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(38)前部的手指基座(47)和设在手指基座(47)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(47)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。