專利名稱：多關(guān)節(jié)柔性機械臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于柔性機器人，尤其涉及一種多關(guān)節(jié)，大柔性，大范圍運動的機械臂。
背景技術(shù)：
多關(guān)節(jié)柔性機械臂是為機械手提供支撐的部件，要求機械臂輕量、靈活以實現(xiàn)末端操作器多方位達到目標(biāo)位置。通常機械臂均采用多個電機驅(qū)動，如裝配在ETS-VII上的機械臂由6個關(guān)節(jié)串聯(lián)而成，長約2米，重量大約150kg，每一個關(guān)節(jié)由無刷直流電機和諧波減速器驅(qū)動，機械臂末端的輸出力和力矩分別為40N和10Nm，相對自重來說，機械臂的帶載能力很小。使用一個電機驅(qū)動的多關(guān)節(jié)輕型串聯(lián)機械臂還沒有看到報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多關(guān)節(jié)柔性機械臂，目的在于減輕自重，增加自由度，以作為多種末端操作器的支撐部件，實現(xiàn)裝配、質(zhì)量檢測、噴涂等多自由度位姿及避障應(yīng)用的要求。
本發(fā)明的多關(guān)節(jié)柔性機械臂，包括安裝在基座上的M個串聯(lián)的相同關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，每個關(guān)節(jié)模塊由一個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個彎曲關(guān)節(jié)組成，M為1～10；所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動彎曲關(guān)節(jié)及后續(xù)關(guān)節(jié)模塊繞本關(guān)節(jié)軸線旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包含扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)離合器組、扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)減速器、扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂及直齒輪行星輪系，電機軸主運動通過扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組將高速運動傳給直齒輪行星輪系，由其輸出給彎曲關(guān)節(jié)；電機軸運動由扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組、經(jīng)扭轉(zhuǎn)離合器組傳給扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組、傳遞給扭轉(zhuǎn)減速器，由其驅(qū)動扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)離合器組提供本關(guān)節(jié)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動三種狀態(tài)；所述彎曲關(guān)節(jié)驅(qū)動后續(xù)關(guān)節(jié)模塊繞本關(guān)節(jié)減速器軸線旋轉(zhuǎn)，彎曲關(guān)節(jié)包含彎曲輸入換向齒輪組、彎曲離合器組、彎曲輸出換向齒輪組、彎曲減速器、彎曲驅(qū)動臂及錐齒輪行星輪系，主運動通過彎曲輸入換向齒輪組將高速運動傳給錐齒輪行星輪系，由其輸出給下一個關(guān)節(jié)模塊；主運動由彎曲輸入換向齒輪組、經(jīng)彎曲離合器組傳給彎曲輸出換向齒輪組、傳遞給彎曲減速器，由其驅(qū)動彎曲驅(qū)動臂旋轉(zhuǎn)，彎曲離合器組提供本關(guān)節(jié)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動三種狀態(tài)；扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂通過螺釘與彎曲關(guān)節(jié)的彎曲離合器箱連接，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與彎曲關(guān)節(jié)的連接；前一個關(guān)節(jié)模塊中彎曲關(guān)節(jié)的彎曲連接件與后一個關(guān)節(jié)模塊中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)離合器箱螺釘連接，實現(xiàn)關(guān)節(jié)模塊之間的連接；基座內(nèi)的電機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動依次通過各個關(guān)節(jié)模塊內(nèi)的齒輪輪系傳遞到機械臂末端。
所述的多關(guān)節(jié)柔性機械臂，其進一步的特征在于所述關(guān)節(jié)模塊的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和彎曲關(guān)節(jié)均安裝位置、速度、加速度傳感器及控制器，以實時檢測、控制所在關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、角加速度。
本發(fā)明的模塊標(biāo)準(zhǔn)化，將多個類似的關(guān)節(jié)模塊串連而成一條機械臂，每個關(guān)節(jié)均為獨立的運動控制單元，相鄰關(guān)節(jié)的軸線正交，可以通過控制關(guān)節(jié)內(nèi)部的離合器組來驅(qū)動關(guān)節(jié)，最終使機械臂末端達到指定位置；根據(jù)需要可以在末端關(guān)節(jié)上串聯(lián)更多的關(guān)節(jié)實現(xiàn)機械臂軸向尺寸的延伸，實現(xiàn)大柔性，具有高載荷自重比。


圖1是本發(fā)明實施例的主視圖；圖2A是本發(fā)明實施例中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的主視圖；圖2B是圖2A的左視圖；圖2C是圖2A中A-A剖視圖；圖3A是本發(fā)明實施例中彎曲關(guān)節(jié)的主視圖；圖3B是圖3A的左視圖。
圖3C是圖3A中B-B剖視圖；圖中標(biāo)識基座1，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2，彎曲關(guān)節(jié)3，扭轉(zhuǎn)左換向齒輪4，扭轉(zhuǎn)左離合器軸5，扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪6，扭轉(zhuǎn)輸入軸7，扭轉(zhuǎn)過輪8，扭轉(zhuǎn)右離合器軸9，扭轉(zhuǎn)右換向齒輪10，扭轉(zhuǎn)離合器箱11，扭轉(zhuǎn)右離合器12，扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪13，扭轉(zhuǎn)支撐臂14，扭轉(zhuǎn)主軸15，扭轉(zhuǎn)輸入行星輪16，扭轉(zhuǎn)太陽輪17，扭轉(zhuǎn)輸出行星輪18，扭轉(zhuǎn)輸出軸19，扭轉(zhuǎn)主運動輸出齒輪20，扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂21，扭轉(zhuǎn)減速器22，扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪23，扭轉(zhuǎn)制動器24，扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪25，扭轉(zhuǎn)左離合器26，彎曲輸入齒輪27，彎曲過輪28，彎曲換向齒輪29，彎曲右離合器軸30，彎曲中心離合器31，彎曲右離合器32，彎曲右換向輸出齒輪33，彎曲小錐齒輪34，彎曲大錐齒輪35，彎曲減速器36，彎曲支撐37，彎曲驅(qū)動臂38，彎曲連接件39，彎曲輸出軸40，彎曲輸出錐齒輪41，彎曲行星錐齒輪42，彎曲錐齒輪支撐軸43，彎曲主錐齒輪44，彎曲中心輸出齒輪45，彎曲制動齒輪46，彎曲制動器47，彎曲離合器箱48，彎曲主軸49，彎曲中心齒輪50，彎曲過輪支撐51。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
在圖1所示實施例中，整個機械臂由基座1和5個關(guān)節(jié)模塊串聯(lián)而成，每個關(guān)節(jié)模塊由扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2和彎曲關(guān)節(jié)3組成。動力來自基座1上的電機，電機運動經(jīng)過扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2傳遞給彎曲關(guān)節(jié)3，在機械臂末端增加相同關(guān)節(jié)模塊可以擴展機械臂的長度和自由度。
如圖2A、圖2B、圖2C所示，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包含包含扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)離合器組、扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)減速器、扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂及直齒輪行星輪系；扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組由扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪6、扭轉(zhuǎn)左換向齒輪4、扭轉(zhuǎn)過輪8和扭轉(zhuǎn)右換向齒輪10組成，扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪6分別與扭轉(zhuǎn)左換向齒輪4、扭轉(zhuǎn)過輪8嚙合，扭轉(zhuǎn)過輪8與扭轉(zhuǎn)右換向齒輪10嚙合；扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪6與扭轉(zhuǎn)輸入軸7固接，扭轉(zhuǎn)左換向齒輪4與扭轉(zhuǎn)左離合器軸5固接，扭轉(zhuǎn)過輪8與扭轉(zhuǎn)主軸15固接，扭轉(zhuǎn)右換向齒輪10與扭轉(zhuǎn)右離合器軸9固接；扭轉(zhuǎn)離合器組由分布在扭轉(zhuǎn)制動器24兩邊的扭轉(zhuǎn)左離合器26和扭轉(zhuǎn)右離合器12組成；扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組由扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪13、扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪23和扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪25組成，扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪13、扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪25扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪23嚙合；扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪13與扭轉(zhuǎn)右離合器12的銜鐵固接，扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪25與扭轉(zhuǎn)左離合器26的銜鐵固接，扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪23分別與扭轉(zhuǎn)制動器24和扭轉(zhuǎn)減速器22的輸入軸固接；扭轉(zhuǎn)減速器22輸出軸與扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂21固接；直齒輪行星輪系由扭轉(zhuǎn)輸入行星輪16、扭轉(zhuǎn)太陽輪17和扭轉(zhuǎn)輸出行星輪18組成，扭轉(zhuǎn)輸入行星輪16、扭轉(zhuǎn)輸出行星輪18分別與扭轉(zhuǎn)太陽輪17嚙合；扭轉(zhuǎn)輸入行星輪16與扭轉(zhuǎn)主軸15固接，扭轉(zhuǎn)太陽輪17空套在扭轉(zhuǎn)支撐臂14上，扭轉(zhuǎn)輸出行星輪18與扭轉(zhuǎn)輸出軸19一端固結(jié)，扭轉(zhuǎn)輸出軸19另一端固結(jié)扭轉(zhuǎn)主運動輸出齒輪20。
扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運動分為主運動和關(guān)節(jié)運動兩種，其中主運動為高速運動，用于將電機高速運動傳遞給下一個關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)運動為低速運動，用于驅(qū)動本關(guān)節(jié)。
扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)內(nèi)高速運動路線為電機軸運動通過扭轉(zhuǎn)輸入軸7及與其固接的扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪6，帶動扭轉(zhuǎn)過輪8，扭轉(zhuǎn)過輪8通過與其固接的扭轉(zhuǎn)主軸15將高速運動傳給扭轉(zhuǎn)輸入行星輪16、扭轉(zhuǎn)太陽輪17和扭轉(zhuǎn)輸出行星輪18組成的直齒輪行星輪系，主運動由固結(jié)在扭轉(zhuǎn)輸出軸19上的扭轉(zhuǎn)主運動輸出齒輪20輸出給彎曲關(guān)節(jié)。
扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)低速運動路線為電機軸運動由扭轉(zhuǎn)輸入軸7及與其固結(jié)的扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪6，分別帶動扭轉(zhuǎn)左換向齒輪4和扭轉(zhuǎn)過輪8，扭轉(zhuǎn)左換向齒輪4將輸入的運動傳遞給與其固結(jié)的扭轉(zhuǎn)左離合器軸5；扭轉(zhuǎn)過輪8經(jīng)過扭轉(zhuǎn)右換向齒輪10將輸入的運動傳遞給與其固結(jié)的扭轉(zhuǎn)右離合器軸9。當(dāng)扭轉(zhuǎn)左離合器26接通、扭轉(zhuǎn)右離合器12斷開、扭轉(zhuǎn)制動器24斷開時，扭轉(zhuǎn)左離合器軸5通過扭轉(zhuǎn)左離合器26帶動扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪25運動，從而使主輸入齒輪23正轉(zhuǎn)；當(dāng)扭轉(zhuǎn)左離合器26斷開、扭轉(zhuǎn)右離合器12接通、扭轉(zhuǎn)制動器24斷開時，扭轉(zhuǎn)右離合器軸9通過扭轉(zhuǎn)右離合器12帶動扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪13運動，從而使主輸入齒輪23反轉(zhuǎn)；當(dāng)扭轉(zhuǎn)左離合器26斷開、扭轉(zhuǎn)右離合器12斷開、扭轉(zhuǎn)制動器24接通時，主輸入齒輪23制動。主輸入齒輪23將確定的運動傳遞給減速器22，由減速器22驅(qū)動扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂21旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂21通過螺釘與彎曲關(guān)節(jié)的彎曲離合器箱48連接，從而驅(qū)動后續(xù)所有的關(guān)節(jié)沿本關(guān)節(jié)軸線旋轉(zhuǎn)。
如圖3A、圖3B、圖3C所示，彎曲關(guān)節(jié)包含彎曲輸入換向齒輪組、彎曲離合器組、彎曲輸出換向齒輪組、彎曲減速器、彎曲驅(qū)動臂及錐齒輪行星輪系。彎曲輸入換向齒輪組由彎曲輸入齒輪27、彎曲中心齒輪50、彎曲過輪28和彎曲換向齒輪29組成，彎曲過輪28分別與彎曲中心齒輪50和彎曲換向齒輪29嚙合；彎曲輸入齒輪27、彎曲中心齒輪50順序與彎曲主軸49固接，彎曲換向齒輪29與彎曲右離合器軸30固接；彎曲過輪28空套在固定于箱體的彎曲過輪支撐51上。
彎曲離合器組由分布在彎曲制動器47一側(cè)的彎曲中心離合器31和彎曲右離合器32組成；彎曲中心離合器31的轉(zhuǎn)子與彎曲主軸49固接，彎曲右離合器32的轉(zhuǎn)子與彎曲右離合器軸30固接；彎曲輸出換向齒輪組由彎曲右換向輸出齒輪33、彎曲中心輸出齒輪45、彎曲制動齒輪46、彎曲主錐齒輪44和彎曲大錐齒輪35組成，彎曲右換向輸出齒輪33與彎曲右離合器32的銜鐵固接，彎曲中心輸出齒輪45與彎曲中心離合器31的銜鐵固接，彎曲制動齒輪46與彎曲制動器47的輸出軸固接；彎曲主錐齒輪44與彎曲中心輸出齒輪45同軸固連，彎曲大錐齒輪35與彎曲減速器36輸入軸固接，彎曲中心輸出齒輪45分別與彎曲右換向輸出齒輪33、彎曲制動齒輪46嚙合，彎曲主錐齒輪44與彎曲大錐齒輪35嚙合；彎曲減速器36固定在與彎曲關(guān)節(jié)箱體固連的彎曲支撐37上，彎曲減速器36輸出軸與彎曲驅(qū)動臂38固接。
錐齒輪行星輪系由彎曲小錐齒輪34、彎曲行星錐齒輪42和彎曲輸出錐齒輪41組成，彎曲小錐齒輪34與彎曲主軸49固接，彎曲行星錐齒輪42空套在彎曲關(guān)節(jié)箱體的彎曲錐齒輪支撐軸43上，彎曲輸出錐齒輪41與彎曲輸出軸40固接，彎曲行星錐齒輪42分別與彎曲小錐齒輪34、彎曲輸出錐齒輪41嚙合。
與扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)類似，彎曲關(guān)節(jié)內(nèi)的運動分為主運動和關(guān)節(jié)運動兩種，其中主運動為高速運動，用于將電機高速運動傳遞給下一個關(guān)節(jié)；關(guān)節(jié)運動為低速運動，用于驅(qū)動本關(guān)節(jié)。
彎曲關(guān)節(jié)內(nèi)高速運動路線為高速運動由與扭轉(zhuǎn)主運動輸出齒輪20嚙合的彎曲輸入齒輪27，經(jīng)過與其固結(jié)的彎曲主軸49，帶動彎曲小錐齒輪34、彎曲行星錐齒輪42和彎曲輸出錐齒輪41組成的錐齒輪系，將高速運動傳遞給與彎曲輸出錐齒輪41固接的彎曲輸出軸40，在與下一個關(guān)節(jié)模塊串聯(lián)時，彎曲輸出軸40即作為下一個關(guān)節(jié)模塊中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)輸入軸7，從而將主運動輸出給下一個關(guān)節(jié)。
彎曲關(guān)節(jié)低速運動路線為電機軸運動由彎曲輸入齒輪27經(jīng)過與其固結(jié)的彎曲主軸49，帶動與彎曲主軸49固連的輸入彎曲中心齒輪50，帶動彎曲過輪28、彎曲換向齒輪29將輸入的運動傳遞給與其固結(jié)的彎曲右離合器軸30。當(dāng)彎曲中心離合器31接通，彎曲右離合器32斷開，彎曲制動器47斷開時，彎曲主軸49通過彎曲中心離合器31帶動彎曲中心輸出齒輪45正轉(zhuǎn)；當(dāng)彎曲中心離合器31斷開，彎曲右離合器32接通，彎曲制動器47斷開時，彎曲右離合器軸30通過彎曲右離合器32帶動彎曲右換向輸出齒輪33運動，從而驅(qū)動彎曲中心輸出齒輪45反轉(zhuǎn)；當(dāng)彎曲中心離合器31斷開，彎曲右離合器32斷開，彎曲制動器47接通時，彎曲制動齒輪46制動，從而使彎曲中心輸出齒輪45制動。彎曲中心輸出齒輪45與彎曲主錐齒輪44固連，彎曲主錐齒輪44與彎曲大錐齒輪35嚙合，因此彎曲中心輸出齒輪45的運動決定了彎曲大錐齒輪35輸入減速器的運動。彎曲大錐齒輪35將運動傳遞給彎曲減速器36，由彎曲減速器36驅(qū)動固結(jié)的彎曲驅(qū)動臂38和彎曲連接件39旋轉(zhuǎn)，彎曲連接件39為圓筒形，可以和下一個關(guān)節(jié)模塊中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)離合器箱11固接，從而驅(qū)動后續(xù)所有的關(guān)節(jié)模塊沿本關(guān)節(jié)減速器軸線旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種多關(guān)節(jié)柔性機械臂，包括安裝在基座上的M個串聯(lián)的相同關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，每個關(guān)節(jié)模塊由一個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個彎曲關(guān)節(jié)組成，M為1～10；所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動彎曲關(guān)節(jié)及后續(xù)關(guān)節(jié)模塊繞本關(guān)節(jié)軸線旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包含扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)離合器組、扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)減速器、扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂及直齒輪行星輪系，電機軸主運動通過扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組將高速運動傳給直齒輪行星輪系，由其輸出給彎曲關(guān)節(jié)；電機軸運動由扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組、經(jīng)扭轉(zhuǎn)離合器組傳給扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組、傳遞給扭轉(zhuǎn)減速器，由其驅(qū)動扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)離合器組提供本關(guān)節(jié)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動三種狀態(tài)；所述彎曲關(guān)節(jié)驅(qū)動后續(xù)關(guān)節(jié)模塊繞本關(guān)節(jié)減速器軸線旋轉(zhuǎn)，彎曲關(guān)節(jié)包含彎曲輸入換向齒輪組、彎曲離合器組、彎曲輸出換向齒輪組、彎曲減速器、彎曲驅(qū)動臂及錐齒輪行星輪系，主運動通過彎曲輸入換向齒輪組將高速運動傳給錐齒輪行星輪系，由其輸出給下一個關(guān)節(jié)模塊；主運動由彎曲輸入換向齒輪組、經(jīng)彎曲離合器組傳給彎曲輸出換向齒輪組、傳遞給彎曲減速器，由其驅(qū)動彎曲驅(qū)動臂旋轉(zhuǎn)，彎曲離合器組提供本關(guān)節(jié)正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、制動三種狀態(tài)；扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂通過螺釘與彎曲關(guān)節(jié)的彎曲離合器箱連接，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與彎曲關(guān)節(jié)的連接；前一個關(guān)節(jié)模塊中彎曲關(guān)節(jié)的彎曲連接件與后一個關(guān)節(jié)模塊中扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)離合器箱螺釘連接，實現(xiàn)關(guān)節(jié)模塊之間的連接；基座內(nèi)的電機產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)運動依次通過各個關(guān)節(jié)模塊內(nèi)的齒輪輪系傳遞到機械臂末端。
2.如權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)柔性機械臂，其特征在于，所述扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組由扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪(6)、扭轉(zhuǎn)左換向齒輪(4)、扭轉(zhuǎn)過輪(8)和扭轉(zhuǎn)右換向齒輪(10)組成，扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪(6)分別與扭轉(zhuǎn)左換向齒輪(4)、扭轉(zhuǎn)過輪(8)嚙合，扭轉(zhuǎn)過輪(8)與扭轉(zhuǎn)右換向齒輪(10)嚙合；扭轉(zhuǎn)輸入中心齒輪(6)與扭轉(zhuǎn)輸入軸(7)固接，扭轉(zhuǎn)左換向齒輪(4)與扭轉(zhuǎn)左離合器軸(5)固接，扭轉(zhuǎn)過輪(8)與扭轉(zhuǎn)主軸(15)固接，扭轉(zhuǎn)右換向齒輪(10)與扭轉(zhuǎn)右離合器軸(9)固接；扭轉(zhuǎn)離合器組由分布在扭轉(zhuǎn)制動器(24)兩邊的扭轉(zhuǎn)左離合器(26)和扭轉(zhuǎn)右離合器(12)組成；扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組由扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪(13)、扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪(23)和扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪(25)組成，扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪(13)、扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪(25)扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪(23)嚙合；扭轉(zhuǎn)右換向輸出齒輪(13)與扭轉(zhuǎn)右離合器(12)的銜鐵固接，扭轉(zhuǎn)左換向輸出齒輪(25)與扭轉(zhuǎn)左離合器(26)的銜鐵固接，扭轉(zhuǎn)主輸入齒輪(23)分別與扭轉(zhuǎn)制動器(24)和扭轉(zhuǎn)減速器(22)的輸入軸固接；扭轉(zhuǎn)減速器22輸出軸與扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂(21)固接；直齒輪行星輪系由扭轉(zhuǎn)輸入行星輪(16)、扭轉(zhuǎn)太陽輪(17)和扭轉(zhuǎn)輸出行星輪(18)組成，扭轉(zhuǎn)輸入行星輪(16)、扭轉(zhuǎn)輸出行星輪(18)分別與扭轉(zhuǎn)太陽輪(17)嚙合；扭轉(zhuǎn)輸入行星輪(16)與扭轉(zhuǎn)主軸(15)固接，扭轉(zhuǎn)太陽輪(17)空套在扭轉(zhuǎn)支撐臂(14)上，扭轉(zhuǎn)輸出行星輪(18)與扭轉(zhuǎn)輸出軸(19)一端固結(jié)，扭轉(zhuǎn)輸出軸(19)另一端固結(jié)扭轉(zhuǎn)主運動輸出齒輪(20)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多關(guān)節(jié)柔性機械臂，其特征在于，所述彎曲關(guān)節(jié)中彎曲輸入換向齒輪組由彎曲輸入齒輪(27)、彎曲中心齒輪(50)、彎曲過輪(28)和彎曲換向齒輪(29)組成，彎曲過輪(28)分別與彎曲中心齒輪(50)和彎曲換向齒輪(29)嚙合；彎曲輸入齒輪(27)、彎曲中心齒輪(50)順序與彎曲主軸(49)固接，彎曲換向齒輪(29)與彎曲右離合器軸(30)固接；彎曲離合器組由分布在彎曲制動器(47)一側(cè)的彎曲中心離合器(31)和彎曲右離合器(32)組成；彎曲中心離合器(31)的轉(zhuǎn)子與彎曲主軸(49)固接，彎曲右離合器(32)的轉(zhuǎn)子與彎曲右離合器軸(30)固接；彎曲輸出換向齒輪組由彎曲右換向輸出齒輪(33)、彎曲中心輸出齒輪(45)、彎曲制動齒輪(46)、彎曲主錐齒輪(44)和彎曲大錐齒輪(35)組成，彎曲右換向輸出齒輪(33)與彎曲右離合器(32)的銜鐵固接，彎曲中心輸出齒輪(45)與彎曲中心離合器(31)的銜鐵固接，彎曲制動齒輪(46)與彎曲制動器(47)的輸出軸固接；彎曲主錐齒輪(44)與彎曲中心輸出齒輪(45)同軸固連，彎曲大錐齒輪(35)與彎曲減速器(36)輸入軸固接，彎曲中心輸出齒輪(45)分別與彎曲右換向輸出齒輪(33)、彎曲制動齒輪(46)嚙合，彎曲主錐齒輪(44)與彎曲大錐齒輪(35)嚙合；彎曲減速器(36)固定在彎曲關(guān)節(jié)箱體上，彎曲減速器(36)輸出軸與彎曲驅(qū)動臂(38)固接；錐齒輪行星輪系由彎曲小錐齒輪(34)、彎曲行星錐齒輪(42)和彎曲輸出錐齒輪(41)組成，彎曲小錐齒輪(34)與彎曲主軸(49)固接，彎曲行星錐齒輪(42)空套在彎曲關(guān)節(jié)箱體的彎曲錐齒輪支撐軸(43)上，彎曲輸出錐齒輪(41)與彎曲輸出軸(40)固接，彎曲行星錐齒輪(42)分別與彎曲小錐齒輪(34)、彎曲輸出錐齒輪(41)嚙合。
4.如權(quán)利要求1或2所述的多關(guān)節(jié)柔性機械臂，其特征在于所述關(guān)節(jié)模塊的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和彎曲關(guān)節(jié)均安裝位置、速度、加速度傳感器及控制器，以實時檢測、控制所在關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、角加速度。
5.如權(quán)利要求3所述的多關(guān)節(jié)柔性機械臂，其特征在于所述關(guān)節(jié)模塊的扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和彎曲關(guān)節(jié)均安裝位置、速度、加速度傳感器及控制器，以實時檢測、控制所在關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速、角加速度。
全文摘要
多關(guān)節(jié)柔性機械臂，屬于柔性機器人，目的在于減輕自重，增加自由度，以作為末端操作器的支撐部件，實現(xiàn)裝配、質(zhì)量檢測、噴涂等多自由度位姿及避障應(yīng)用的要求。本發(fā)明包括安裝在基座上的M個串聯(lián)的相同關(guān)節(jié)模塊，每個關(guān)節(jié)模塊由一個扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和一個彎曲關(guān)節(jié)組成，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)驅(qū)動彎曲關(guān)節(jié)及后續(xù)關(guān)節(jié)模塊繞本關(guān)節(jié)軸線旋轉(zhuǎn)，它包含扭轉(zhuǎn)輸入換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)離合器組、扭轉(zhuǎn)輸出換向齒輪組、扭轉(zhuǎn)減速器、扭轉(zhuǎn)驅(qū)動臂及直齒輪行星輪系；彎曲關(guān)節(jié)驅(qū)動后續(xù)關(guān)節(jié)模塊繞本關(guān)節(jié)減速器軸線旋轉(zhuǎn)，它包含彎曲輸入換向齒輪組、彎曲離合器組、彎曲輸出換向齒輪組、彎曲減速器、彎曲驅(qū)動臂及錐齒輪行星輪系。本發(fā)明的模塊標(biāo)準(zhǔn)化，大柔性、重量輕、多自由度、擴展性強。
文檔編號B25J18/04GK101077579SQ200710052520
公開日2007年11月28日 申請日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者李世其, 劉洋, 謝明, 謝濤, 孫新遠 申請人:華中科技大學(xué)