專利名稱：動(dòng)平衡機(jī)械手臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)，具體地說，是一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂。
背景技術(shù)：
隨著科技的進(jìn)步，機(jī)器人的研究及應(yīng)用正在不斷擴(kuò)大，其中仿人機(jī)器人的研究及應(yīng)用尤為受到社會(huì)各界的關(guān)注，并且這個(gè)課題成為了機(jī)器人領(lǐng)域中最為活躍的研究熱點(diǎn)之一。機(jī)器人是否具有運(yùn)動(dòng)的多樣性、通用性和精準(zhǔn)性是判斷其是否成功的標(biāo)準(zhǔn)之一，進(jìn)而， 針對機(jī)器人中的其中任意一個(gè)機(jī)構(gòu)，也應(yīng)嚴(yán)格按照此標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)加工，比如機(jī)械手臂，現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)械手臂，它包括肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、大臂結(jié)構(gòu)、肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、小臂結(jié)構(gòu)和腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述大臂結(jié)構(gòu)連接肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述小臂結(jié)構(gòu)連接肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述夾持手結(jié)構(gòu)安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)分別由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述伺服電機(jī)安裝于大臂結(jié)構(gòu)或小臂結(jié)構(gòu)內(nèi)，采用以上結(jié)構(gòu)的機(jī)械手臂具有以下缺點(diǎn)一方面，由于伺服電機(jī)全都安裝于大臂結(jié)構(gòu)或小臂結(jié)構(gòu)內(nèi)，使得大臂結(jié)構(gòu)或小臂結(jié)構(gòu)體積都偏大，重量偏重，動(dòng)作不靈活且精度較低，即使得整個(gè)機(jī)械手臂系統(tǒng)無法達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)而使其活動(dòng)范圍變小，大大地限制了其使用場所的拓展，同時(shí)，當(dāng)機(jī)械手臂在進(jìn)行速度較快的作業(yè)時(shí)，由于動(dòng)作不靈活且精度較低等因素非常容易造成系統(tǒng)震動(dòng)，降低了設(shè)備的使用壽命。另一方面，采用以上結(jié)構(gòu)的機(jī)械手臂，由于精度較低或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等因素，非常容易遇到各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的耦合效應(yīng)，所述耦合效應(yīng)是指機(jī)械手臂前面結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)使后面的結(jié)構(gòu)發(fā)生了不必要的連帶的運(yùn)動(dòng)，使得機(jī)械手臂系統(tǒng)需要補(bǔ)償一定的額外運(yùn)動(dòng)來消除耦合效應(yīng)的影響，給系統(tǒng)增加了不必要的負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種能使整個(gè)機(jī)械手臂系統(tǒng)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡， 能有效地提高機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)精度，并在結(jié)構(gòu)上避免耦合效應(yīng)的動(dòng)平衡機(jī)械手臂。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用這樣一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂它包括肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、大臂結(jié)構(gòu)、肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)、小臂結(jié)構(gòu)、腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和夾持手結(jié)構(gòu)，所述大臂結(jié)構(gòu)連接肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述小臂結(jié)構(gòu)連接肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述夾持手結(jié)構(gòu)安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，它還包括安裝于肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的底座結(jié)構(gòu)，所述底座結(jié)構(gòu)包括底座本體和安裝于底座本體內(nèi)部的第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與底座本體固定連接，且與肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括肩部關(guān)節(jié)本體和安裝在肩部關(guān)節(jié)本體上的第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述大臂結(jié)構(gòu)包括大臂本體和安裝在大臂本體內(nèi)的第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂本體固定連接，且與小臂結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括肘部關(guān)節(jié)本體、安裝于肘部關(guān)節(jié)本體的第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和安裝于肘部關(guān)節(jié)本體的第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)皆與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括腕部關(guān)節(jié)本體和安裝于腕部關(guān)節(jié)本體的第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與夾持手結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接。所述底座本體包括軸承座、基座板，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一伺服系統(tǒng)、第一減速器、第一曲線齒傘齒輪副、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸和第一推力軸承；所述第一減速器的輸入端與第一伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；所述第一伺服系統(tǒng)和第一減速器安裝于基座板上，所述垂直傳動(dòng)軸和推力軸承安裝于軸承座上；所述肩部關(guān)節(jié)本體包括安裝于底座結(jié)構(gòu)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的旋轉(zhuǎn)圓盤、蝸桿、蝸輪以及安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤的電機(jī)安裝架和大臂關(guān)節(jié)支承，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二伺服系統(tǒng)和大臂傳動(dòng)軸；所述第二伺服系統(tǒng)的輸出端與蝸桿相連，所述蝸輪與大臂傳動(dòng)軸一端相連，所述大臂傳動(dòng)軸另一端與大臂結(jié)構(gòu)連接，所述蝸輪與蝸桿嚙合；所述第二伺服系統(tǒng)安裝于電機(jī)安裝架；所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括小臂傳動(dòng)軸、第三伺服系統(tǒng)、第二減速器、第二曲線齒傘齒輪副和軸承副；所述第二減速器的輸入端與第三伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與小臂傳動(dòng)軸連接；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四伺服系統(tǒng)、第三減速器、第一同步帶裝置、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸以及與第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接的第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第五伺服系統(tǒng)、第四減速器、實(shí)心傳動(dòng)軸、第三曲線齒傘齒輪副、第二同步帶裝置、第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸；所述第三減速器輸入端與第四伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與第一同步帶裝置、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸和第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端依次連接，所述第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的另一端與夾持手結(jié)構(gòu)連接，所述第四減速器輸入端與第五伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與實(shí)心傳動(dòng)軸的一端連接，所述實(shí)心傳動(dòng)軸的另一端與第三曲線齒傘齒輪副的一個(gè)曲線齒傘齒輪連接，所述第三曲線齒傘齒輪副的另一個(gè)曲線齒傘齒輪與第一傳動(dòng)軸的一端連接，所述第一傳動(dòng)軸的另一端通過第二同步帶裝置與第二傳動(dòng)軸的一端連接，所述第二傳動(dòng)軸的另一端與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)連接；所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第六伺服系統(tǒng)，所述第六伺服系統(tǒng)的輸出軸與夾持手結(jié)構(gòu)連接，所述第六伺服系統(tǒng)安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)；所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)還包括配重裝置，所述配重裝置和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)可拆卸連接。它還包括平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)包括平衡缸、支架和鉸鏈，所述鉸鏈、平衡缸和支架依次連接，所述鉸鏈安裝于底座結(jié)構(gòu)，所述支架安裝于大臂結(jié)構(gòu)。采用以上結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)都分別由一套伺服系統(tǒng)控制，且伺服電機(jī)沒有全都安裝于大臂本體或小臂本體內(nèi)，因此大臂本體和小臂本體的體積較小，重量較輕，動(dòng)作靈活且精度較高，即使得整個(gè)機(jī)械手臂系統(tǒng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)而使其活動(dòng)范圍變大，大大地增加了其使用場所的拓展，同時(shí)，由于配備了平衡機(jī)構(gòu)，即使當(dāng)機(jī)械手臂在進(jìn)行速度較快、負(fù)載較大的作業(yè)時(shí)，動(dòng)作也非常靈活且精度較高，不會(huì)造成系統(tǒng)震動(dòng)，從而增加了設(shè)備的使用壽命。另一方面，采用以上結(jié)構(gòu)的機(jī)械手臂，由于精度較高且每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和擺動(dòng)機(jī)構(gòu)都分別由一套伺服系統(tǒng)控制，各機(jī)構(gòu)之間相對比較自由，進(jìn)而有效地避免了各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的耦合效應(yīng)，即機(jī)械手臂系統(tǒng)無需補(bǔ)償一定的額外運(yùn)動(dòng)來消除耦合效應(yīng)的影響，降低了整個(gè)系統(tǒng)不必要的負(fù)擔(dān)。作為優(yōu)選，所述底座本體包括軸承座、基座板，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一伺服系統(tǒng)、第一減速器、第一曲線齒傘齒輪副、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸和第一推力軸承；所述第一減速器的輸入端與第一伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接；所述第一伺服系統(tǒng)和第一減速器安裝于基座板上，所述垂直傳動(dòng)軸和推力軸承安裝于軸承座上；結(jié)構(gòu)緊湊且合理，單獨(dú)控制底座結(jié)構(gòu)和肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，精度高。作為又一優(yōu)選，所述肩部關(guān)節(jié)本體包括安裝于底座結(jié)構(gòu)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的旋轉(zhuǎn)圓盤、蝸桿、蝸輪以及安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤的電機(jī)安裝架和大臂關(guān)節(jié)支承，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二伺服系統(tǒng)和大臂傳動(dòng)軸；所述第二伺服系統(tǒng)的輸出端與蝸桿相連，所述蝸輪與大臂傳動(dòng)軸一端相連，所述大臂傳動(dòng)軸另一端與大臂結(jié)構(gòu)連接，所述蝸輪與蝸桿嚙合；所述第二伺服系統(tǒng)安裝于電機(jī)安裝架；單獨(dú)控制肩關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)和大臂結(jié)構(gòu)之間的擺動(dòng)，控制簡單且直接。作為又一優(yōu)選，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括小臂傳動(dòng)軸、第三伺服系統(tǒng)、第二減速器、 第二曲線齒傘齒輪副和軸承副；所述第二減速器的輸入端與第三伺服系統(tǒng)的輸出端連接， 輸出端與小臂傳動(dòng)軸連接；單獨(dú)控制小臂結(jié)構(gòu)和肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)之間的擺動(dòng)，控制簡單直接，且與第一擺動(dòng)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)類似，節(jié)約了成本。作為又一優(yōu)選，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四伺服系統(tǒng)、第三減速器、第一同步帶裝置、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸以及與第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸連接的第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第五伺服系統(tǒng)、第四減速器、實(shí)心傳動(dòng)軸、第三曲線齒傘齒輪副、第二同步帶裝置、第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸；所述第三減速器輸入端與第四伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與第一同步帶裝置、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸和第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端依次連接，所述第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸的另一端與夾持手結(jié)構(gòu)連接，所述第四減速器輸入端與第五伺服系統(tǒng)的輸出端連接，輸出端與實(shí)心傳動(dòng)軸的一端連接，所述實(shí)心傳動(dòng)軸的另一端與第三曲線齒傘齒輪副的一個(gè)曲線齒傘齒輪連接，所述第三曲線齒傘齒輪副的另一個(gè)曲線齒傘齒輪與第一傳動(dòng)軸的一端連接， 所述第一傳動(dòng)軸的另一端通過第二同步帶裝置與第二傳動(dòng)軸的一端連接，所述第二傳動(dòng)軸的另一端與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)連接；所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)與小臂結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)與小臂結(jié)構(gòu)之間的擺動(dòng)，進(jìn)一步增加了各個(gè)結(jié)構(gòu)之間的自由度，控制更簡單、方便。作為又一優(yōu)選，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第六伺服系統(tǒng)，所述第六伺服系統(tǒng)的輸出軸與夾持手結(jié)構(gòu)連接，所述第六伺服系統(tǒng)安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)；單獨(dú)控制夾持手結(jié)構(gòu)與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)之間的轉(zhuǎn)動(dòng)，增加了整個(gè)動(dòng)平衡機(jī)械手臂的自由度。作為又一優(yōu)選，所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)還包括配重裝置，所述配重裝置和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)可拆卸連接，無論是負(fù)載較大還是較小，本發(fā)明的動(dòng)平衡機(jī)械手臂都能保持動(dòng)平衡，提高整個(gè)系統(tǒng)的精度。


圖1是本發(fā)明動(dòng)平衡機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)示意2是本發(fā)明動(dòng)平衡機(jī)械手臂的主視圖。圖3是本發(fā)明動(dòng)平衡機(jī)械手臂的小臂剖面圖。圖4是本發(fā)明動(dòng)平衡機(jī)械手臂的左視圖。圖5是本發(fā)明動(dòng)平衡機(jī)械手臂的第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明動(dòng)平衡機(jī)械手臂的自由度狀態(tài)示意圖。
如圖所示1、肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，2、大臂結(jié)構(gòu)，3、肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，4、小臂結(jié)構(gòu)，5、腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，6、夾持手結(jié)構(gòu)，7、底座結(jié)構(gòu)，8、底座本體，9、肩部關(guān)節(jié)本體，10、大臂本體，11、肘部關(guān)節(jié)本體，12、腕部關(guān)節(jié)本體，13、軸承座，14、基座板，15、第一伺服系統(tǒng)，16、第一減速器， 17、第一曲線齒傘齒輪副，18、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸，19、第一推力軸承，20、旋轉(zhuǎn)圓盤，21、蝸桿，22、蝸輪，23、電機(jī)安裝架，24、大臂關(guān)節(jié)支承，25、第二伺服系統(tǒng)，26、大臂傳動(dòng)軸，27、小臂傳動(dòng)軸， 觀、第三伺服系統(tǒng)，29、第二減速器，30、第二曲線齒傘齒輪副，31、第四伺服系統(tǒng)，32、第三減速器，33、第一同步帶裝置，34、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，35、第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸，36、第五伺服系統(tǒng)， 37、第四減速器，38、實(shí)心傳動(dòng)軸，39、第三曲線齒傘齒輪副，40、第二同步帶裝置，41、第六伺服系統(tǒng)，42、配重裝置，43、平衡缸，44、支架，45、鉸鏈，46、末端盤。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1和2所示，本發(fā)明的動(dòng)平衡機(jī)械手臂，它包括肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)1、大臂結(jié)構(gòu)2、 肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)3、小臂結(jié)構(gòu)4、腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5和夾持手結(jié)構(gòu)6，所述大臂結(jié)構(gòu)2連接肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)1和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)3，所述小臂結(jié)構(gòu)4連接肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)3和腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5，所述夾持手結(jié)構(gòu)6安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5，它還包括安裝于肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)1的底座結(jié)構(gòu)7，所述底座結(jié)構(gòu)7包括底座本體8和安裝于底座本體8內(nèi)部的第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與底座本體8固定連接，且與肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)1傳動(dòng)連接；所述肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)1包括肩部關(guān)節(jié)本體9和安裝在肩部關(guān)節(jié)本體9上的第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂結(jié)構(gòu)2傳動(dòng)連接；所述大臂結(jié)構(gòu)2包括大臂本體10和安裝在大臂本體10內(nèi)的第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂本體10固定連接，且與小臂結(jié)構(gòu)4傳動(dòng)連接；所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)3包括肘部關(guān)節(jié)本體11、安裝于肘部關(guān)節(jié)本體11的第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和安裝于肘部關(guān)節(jié)本體11的第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)皆與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5傳動(dòng)連接；所述腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5包括腕部關(guān)節(jié)本體12和安裝于腕部關(guān)節(jié)本體12的第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與夾持手結(jié)構(gòu)6傳動(dòng)連接。具體來說，如圖2、3、4和5所示，所述底座本體8包括軸承座13、基座板14，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一伺服系統(tǒng)15、第一減速器16、第一曲線齒傘齒輪副17、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸 18和第一推力軸承19，所述第一減速器16為RV減速器，所述第一伺服系統(tǒng)15和RV減速器安裝于基座板14上，所述垂直傳動(dòng)軸和第一推力軸承19安裝于軸承座13上，所述第一伺服系統(tǒng)15包括伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置，所述電機(jī)輸出軸連接RV減速器的輸入端， RV減速器的輸出端通過第一曲線齒傘齒輪副17與垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸18連接，當(dāng)伺服電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸18旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)了整個(gè)手臂系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一伺服系統(tǒng)15單獨(dú)控制整個(gè)手臂系統(tǒng)相對于底座結(jié)構(gòu)7的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述肩部關(guān)節(jié)本體9包括安裝于底座結(jié)構(gòu)7垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸18 上的旋轉(zhuǎn)圓盤20、蝸桿21、蝸輪22以及安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤20的電機(jī)安裝架23和大臂關(guān)節(jié)支承對，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二伺服系統(tǒng)25和大臂傳動(dòng)軸沈，所述第二伺服系統(tǒng)25包括伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置，伺服電機(jī)的輸出軸與蝸桿21連接，所述大臂傳動(dòng)軸沈與蝸輪22連接，所述蝸桿21和蝸輪22嚙合，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)蝸桿21旋轉(zhuǎn)，蝸桿21帶動(dòng)蝸輪22進(jìn)而帶動(dòng)大臂傳動(dòng)軸沈，所述第二伺服系統(tǒng)25的伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置都安裝于電機(jī)安裝架23，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制大臂傳動(dòng)軸沈，進(jìn)而控制大臂結(jié)構(gòu)2相對于肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)1的擺動(dòng)，如圖5所示，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括小臂傳動(dòng)軸27、第三伺服系統(tǒng)觀、第二減速器四、第二曲線齒傘齒輪副30和軸承副，所述第二減速器四為RV減速器，所述第三伺服系統(tǒng)觀包括伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置，所述電機(jī)輸出軸連接RV減速器的輸入端，所述RV減速器的輸出端通過第二曲線齒齒輪副與小臂傳動(dòng)軸27連接，帶動(dòng)小臂傳動(dòng)軸27，進(jìn)而帶動(dòng)了小臂的擺動(dòng)，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制小臂傳動(dòng)軸27，進(jìn)而控制小臂結(jié)構(gòu)4相對于肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)3的擺動(dòng)，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四伺服系統(tǒng)31、第三減速器32、第一同步帶裝置33、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸34以及與第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸34連接的第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸35，所述第三減速器32為諧波減速器，所述第四伺服系統(tǒng)31包括伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置，所述第四伺服系統(tǒng)31的伺服電機(jī)的輸出軸與諧波減速器的輸入端連接，所述諧波減速器的輸出端通過第一同步帶裝置33與第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸34連接，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)，從減速器以及第一同步帶裝置33帶動(dòng)第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸34轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)第二空心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5相對于小臂結(jié)構(gòu)4的轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第五伺服系統(tǒng)36、第四減速器37、實(shí)心傳動(dòng)軸38、第三曲線齒傘齒輪副39、第二同步帶裝置 40、第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸；所述第四減速器37為諧波減速器，所述第五伺服系統(tǒng)36包括伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置，所述第五伺服系統(tǒng)36的伺服電機(jī)輸出軸連接第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的諧波減速器的輸入端，所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的諧波減速器的輸出端與實(shí)心傳動(dòng)軸38的一端連接，所述實(shí)心傳動(dòng)軸38的另一端與第三曲線齒傘齒輪副39的一個(gè)曲線齒傘齒輪連接，所述第三曲線齒傘齒輪副39的另一個(gè)曲線齒傘齒輪與第一傳動(dòng)軸的一端連接，所述第一傳動(dòng)軸的另一端通過第二同步帶裝置40與第二傳動(dòng)軸的一端連接，所述第二傳動(dòng)軸的另一端與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5連接；所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5相對于小臂結(jié)構(gòu)4的擺動(dòng)，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第六伺服系統(tǒng)41，所述第六伺服系統(tǒng)41的輸出軸與夾持手結(jié)構(gòu)6連接，所述第六伺服系統(tǒng)41包括伺服電機(jī)、控制器和反饋裝置，所述夾持手本體包括末端盤46、用于安裝末端盤的安裝軸和支承套；所述支承套一端連接安裝軸，另一端連接末端盤，所述第六伺服系統(tǒng)41的伺服電機(jī)輸出軸與末端盤連接，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)單獨(dú)控制夾持手結(jié)構(gòu)6相對于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)5的轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)為類似結(jié)構(gòu)，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)、第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)為類似結(jié)構(gòu)。
如圖6所示，本發(fā)明的動(dòng)平衡機(jī)械手臂由六套伺服系統(tǒng)分別控制，可以達(dá)到六個(gè)方向的自由度，有效地避免了各個(gè)關(guān)節(jié)之間的耦合效應(yīng)，分別控制的方法也大大地提高了機(jī)械手臂的精度和穩(wěn)定性，另外，所述本發(fā)明的動(dòng)平衡機(jī)械手臂它還包括平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)包括平衡缸43、支架44和鉸鏈45，所述鉸鏈45、平衡缸43和支架44依次連接，所述鉸鏈45安裝于底座結(jié)構(gòu)7，所述支架44安裝于大臂結(jié)構(gòu)2，大大地提高了整個(gè)機(jī)械手臂系統(tǒng)的負(fù)載能力，在不配帶平衡結(jié)構(gòu)的前提下，系統(tǒng)負(fù)載大約為20 30KG。所述第一伺服系統(tǒng)15、第二伺服系統(tǒng)25、第三伺服系統(tǒng)觀、第四伺服系統(tǒng)31、第五伺服系統(tǒng)36和第六伺服系統(tǒng)41為相同結(jié)構(gòu)，由于伺服系統(tǒng)為常見的公知技術(shù)，便不在此贅述。
權(quán)利要求
1.一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，它包括肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(1)、大臂結(jié)構(gòu)O)、肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(3)、 小臂結(jié)構(gòu)G)、腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)和夾持手結(jié)構(gòu)(6)，所述大臂結(jié)構(gòu)(2)連接肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu) (1)和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(3)，所述小臂結(jié)構(gòu)(4)連接肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(3)和腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)， 所述夾持手結(jié)構(gòu)(6)安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)，其特征在于，它還包括安裝于肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu) ⑴的底座結(jié)構(gòu)(7)，所述底座結(jié)構(gòu)(7)包括底座本體⑶和安裝于底座本體⑶內(nèi)部的第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與底座本體(8)固定連接，且與肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(1)傳動(dòng)連接；所述肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(1)包括肩部關(guān)節(jié)本體(9)和安裝在肩部關(guān)節(jié)本體(9)上的第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂結(jié)構(gòu)(2)傳動(dòng)連接；所述大臂結(jié)構(gòu)(2)包括大臂本體 (10)和安裝在大臂本體(10)內(nèi)的第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂本體(10)固定連接，且與小臂結(jié)構(gòu)(4)傳動(dòng)連接；所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(3)包括肘部關(guān)節(jié)本體(11)、安裝于肘部關(guān)節(jié)本體(11)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和安裝于肘部關(guān)節(jié)本體(11)的第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)皆與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)傳動(dòng)連接；所述腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)包括腕部關(guān)節(jié)本體(12)和安裝于腕部關(guān)節(jié)本體(12)的第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與夾持手結(jié)構(gòu)(6)傳動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，所述底座本體(8)包括軸承座(13)、基座板(14)，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)結(jié)構(gòu)包括第一伺服系統(tǒng)(15)、第一減速器(16)、第一曲線齒傘齒輪副(17)、垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸(18)和第一推力軸承(19)；所述第一減速器(16)的輸入端與第一伺服系統(tǒng)(15)的輸出端連接，輸出端與垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸(18)連接；所述第一伺服系統(tǒng)(1 和第一減速器(16)安裝于基座板(14)上，所述垂直傳動(dòng)軸(1 和第一推力軸承 (19)安裝于軸承座(13)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，所述肩部關(guān)節(jié)本體(9)包括安裝于底座結(jié)構(gòu)(7)垂直轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的旋轉(zhuǎn)圓盤(20)、蝸桿(21)、蝸輪02)以及安裝于旋轉(zhuǎn)圓盤00)的電機(jī)安裝架03)和大臂關(guān)節(jié)支承(M)，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第二伺服系統(tǒng)05)和大臂傳動(dòng)軸06)；所述第二伺服系統(tǒng)05)的輸出端與蝸桿相連，所述蝸輪 (22)與大臂傳動(dòng)軸06) —端相連，所述大臂傳動(dòng)軸06)另一端與大臂結(jié)構(gòu)(2)連接，所述蝸輪02)與蝸桿嚙合；所述第二伺服系統(tǒng)05)安裝于電機(jī)安裝架03)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括小臂傳動(dòng)軸(27)、第三伺服系統(tǒng)( )、第二減速器(四)、第二曲線齒傘齒輪副(30)和軸承副；所述第二減速器09)的輸入端與第三伺服系統(tǒng)08)的輸出端連接，輸出端與小臂傳動(dòng)軸(27)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第四伺服系統(tǒng)(31)、第三減速器(32)、第一同步帶裝置(33)、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸(34)以及與第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸(34)連接的第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)，所述第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第五伺服系統(tǒng)(36)、第四減速器(37)、實(shí)心傳動(dòng)軸(38)、第三曲線齒傘齒輪副(39)、第二同步帶裝置 (40)、第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸；所述第三減速器(3 輸入端與第四伺服系統(tǒng)(31)的輸出端連接，輸出端與第一同步帶裝置(33)、第一空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸(34)和第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸(3 的一端依次連接，所述第二空心轉(zhuǎn)動(dòng)軸(35)的另一端與夾持手結(jié)構(gòu)(6)連接，所述第四減速器 (37)輸入端與第五伺服系統(tǒng)(36)的輸出端連接，輸出端與實(shí)心傳動(dòng)軸(38)的一端連接，所述實(shí)心傳動(dòng)軸(38)的另一端與第三曲線齒傘齒輪副(39)的一個(gè)曲線齒傘齒輪連接，所述第三曲線齒傘齒輪副(39)的另一個(gè)曲線齒傘齒輪與第一傳動(dòng)軸的一端連接，所述第一傳動(dòng)軸的另一端通過第二同步帶裝置GO)與第二傳動(dòng)軸的一端連接，所述第二傳動(dòng)軸的另一端與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括第六伺服系統(tǒng)(41)，所述第六伺服系統(tǒng)Gl)的輸出軸與夾持手結(jié)構(gòu)(6)連接，所述第六伺服系統(tǒng)Gl)安裝于腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(5)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(3)還包括配重裝置(42)，所述配重裝置02)和肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(3)可拆卸連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，其特征在于，它還包括平衡機(jī)構(gòu)，所述平衡機(jī)構(gòu)包括平衡缸^幻、支架G4)和鉸鏈(45)，所述鉸鏈0 、平衡缸和支架04) 依次連接，所述鉸鏈G5)安裝于底座結(jié)構(gòu)(7)，所述支架04)安裝于大臂結(jié)構(gòu)O)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種動(dòng)平衡機(jī)械手臂，它還包括底座結(jié)構(gòu)，所述底座結(jié)構(gòu)包括底座本體和第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述肩部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括肩部關(guān)節(jié)本體和第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第一擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述大臂結(jié)構(gòu)包括大臂本體和第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二擺動(dòng)機(jī)構(gòu)與大臂本體固定連接，且與小臂結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述肘部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括肘部關(guān)節(jié)本體、第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和第三擺動(dòng)機(jī)構(gòu)皆與腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接；所述腕部關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)包括腕部關(guān)節(jié)本體和第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述第三轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)與夾持手結(jié)構(gòu)傳動(dòng)連接。本發(fā)明提供了一種能使機(jī)械手臂系統(tǒng)動(dòng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡的動(dòng)平衡機(jī)械手臂。
文檔編號(hào)B25J18/04GK102431040SQ20111041695
公開日2012年5月2日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者高建華 申請人:杭州英若飛科技有限公司