仿真机器人的六轴手臂结构

技术领域

本发明涉及机器人设备技术领域，具体涉及一种仿真机器人的六轴手臂结构。

背景技术

在智能化设备流行的引领下，仿真机器人市场十分火爆。现有的仿真机器人的手臂大多采用L形连接方式，结构简单，空间有很大程度的浪费使用，手肘关节的设计加上外观件之后，达不到人体正常弯曲要求，手臂大臂的旋转采用L型连接造成手臂关节粗大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

为克服现有技术所存在的缺陷，现提供一种仿真机器人的六轴手臂结构，以解决现有的仿真机器的手臂设计存在空间浪费、结构不合理，仿真程度低的问题。

为实现上述目的，提供一种仿真机器人的六轴手臂结构，包括：

肩关节组件，包括用于安装于仿真机器人的躯干部件的摆臂电机和连接于所述摆臂电机的输出轴的转接板；

大臂组件，包括大臂本体、抬臂电机和扭臂电机，所述抬臂电机的输出轴连接于所述转接板且所述抬臂电机的输出轴沿所述摆臂电机的输出轴的径向方向设置，所述扭臂电机通过另一转接板连接于所述抬臂电机，所述大臂本体的后端同轴连接于所述扭臂电机的输出轴；以及

小臂组件，包括小臂本体、翻腕电机和供所述仿真机器人的手掌部件安装的掌控电机，所述小臂本体的后端同轴连接于所述翻腕电机的输出轴，所述掌控电机安装于所述小臂本体的前端，所述翻腕电机通过肘关节组件可翻转地安装于所述大臂本体的前端，所述肘关节组件包括相对设置的两耳板、铰接板和曲臂电机，所述大臂本体的前端和所述翻腕电机对向延伸形成有所述耳板，所述铰接板的两端分别通过转轴枢接于两所述耳板，所述转轴沿所述大臂本体的径向方向设置，每一所述转轴同轴安装有齿轮，两所述耳板的转轴上的齿轮相互啮合，所述曲臂电机安装于所述大臂本体的前端且传动连接于所述大臂本体的耳板上的所述转轴；

所述摆臂电机、所述抬臂电机、所述扭臂电机、所述翻腕电机以及所述曲臂电机分别为谐波电机。

进一步的，所述转接板包括第一翼缘和连接于所述第一翼缘的第二翼缘，所述第一翼缘与所述第二翼缘呈角度设置。

进一步的，所述第一翼缘垂直于所述第二翼缘。

进一步的，所述曲臂电机通过传动结构传动连接于所述转轴，所述曲臂电机与所述大臂本体同轴设置，所述传动结构包括：

主动锥齿轮，同轴安装于所述曲臂电机的输出轴；以及

从动锥齿轮，同轴安装于所述大臂本体的耳板上的所述转轴，所述从动锥齿轮啮合于所述主动锥齿轮。

进一步的，所述大臂本体的后端可拆卸地连接有安装基座，所述安装基座的远离所述大臂本体的一端开设有插孔，所述安装基座的靠近所述大臂本体的一端开设有一容置槽，所述曲臂电机嵌设于所述容置槽中，所述大臂本体内部开设有沿所述大臂本体的轴向方向设置的贯通孔道，所述贯通孔道中可转动地安装有传动轴，所述传动轴的一端同轴连接于所述曲臂电机的输出轴，所述主动锥齿轮安装于所述传动轴的另一端。

进一步的，所述掌控电机为舵机。

本发明的有益效果在于，本发明的仿真机器人的六轴手臂结构，实现了多个自由度的旋转，各个关节因不同的需求设计相应的配套连接方式，减小关节部位的体积，为整体小型化设计奠定了基础，还使得整个机器人手臂外观更加近似于人类手臂，几乎可实现现实人类手臂所能达到的所有动作；各个关节位置，均采用中间连接固定方式，可以将各部分的中心位置尽量保持一致，缩小整体大小，提升整体外观形象。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明实施例的仿真机器人的六轴手臂结构的结构示意图。

图2为本发明实施例的仿真机器人的六轴手臂结构的主视图。

图3为本发明实施例的仿真机器人的六轴手臂结构的侧视图。

图4为本发明实施例的肘关节组件的结构示意图。

图5为本发明实施例的安装基座的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

参照图1至图5所示，本发明提供了一种仿真机器人的六轴手臂结构，包括：肩关节组件1、大臂组件2、小臂组件3和肘关节组件4。

具体的，肩关节组件1包括摆臂电机11和转接板12。摆臂电机11用于安装于仿真机器人的躯干部件。转接板12连接于摆臂电机11的输出轴。

肩关节组件用于活动连接于仿真机器人的躯干部件的肩部位置与仿真机器人的大臂组件之间。肩关节组件的摆臂电机的输出轴沿水平方向设置。摆臂电机用于驱动大臂组件朝向躯干部件的前方或后方摇摆实现大臂组件的前后摆臂动作。

其中，大臂组件2包括大臂本体21、抬臂电机22和扭臂电机23。

抬臂电机22的输出轴连接于转接板12，且抬臂电机22的输出轴沿摆臂电机11的输出轴的径向方向设置。

扭臂电机23通过另一转接板24连接于抬臂电机22。大臂本体21的后端同轴连接于扭臂电机23的输出轴。

抬臂电机用于驱动大臂组件在躯干部件所在的竖向平面内实现抬臂(或放下)、伸展动作。

扭臂电机用驱动大臂本体连同小臂组件饶其自身中轴线转动。

在本实施例中，转接板12和转接板24的结构相同，具体的，转接板包括第一翼缘和连接于所述第一翼缘的第二翼缘。第一翼缘与所述第二翼缘呈角度设置。第一翼缘垂直于第二翼缘。其中，第一翼缘和第二翼缘分别开设有插孔，第一翼缘板和第二翼缘的插孔用于安装摆臂电机、抬臂电机、或扭臂电机。转接板的作用在于将两个电机的输出轴设置在不同的方向上。

在本实施例中，小臂组件3包括小臂本体31、翻腕电机32和掌控电机33。

具体的，小臂本体31的后端同轴连接于翻腕电机32的输出轴。掌控电机33安装于小臂本体31的前端。翻腕电机32通过肘关节组件4可翻转地安装于大臂本体21的前端。

掌控电机33用于安装仿真机器人的手掌部件(附图中未显示)，具体的，掌控电机用翻转手掌部件。翻腕电机32用于驱动小臂本体绕其自身中轴线转动实现仿真机器人的手腕部位的翻腕转动动作。

肘关节组件4包括相对设置的两耳板41、铰接板42和曲臂电机43。大臂本体21的前端和翻腕电机32对向延伸形成有耳板41。在本实施例中，大臂本体21的前端和翻腕电机32对向延伸形成有两耳板41，大臂本体21的前端形成有相对设置的两耳板41、翻腕电机32同向也形成有相对设置的两耳板41。

铰接板42的两端分别通过转轴44枢接于大臂本体21的前端和翻腕电机32对向延伸形成的两耳板41。参阅图2和图4所示，大臂本体21的前端的两耳板41、翻腕电机32的两耳板41分别开设有第一穿孔。大臂本体21的前端的两耳板41的第一穿孔中可转动地穿设有一转轴。翻腕电机32的两耳板41的第一穿孔中可转动地穿设有另一转轴。在本实施例中，铰接板42的数量为两块，铰接板设置于耳板的外侧。铰接板的两端分别开设有第二穿孔，铰接板的一端的第二穿孔可转动套设于大臂本体21的前端的转轴的端部。铰接板的另一端的第二穿孔可转动套设于翻腕电机32的转轴的端部。

肘关节组件连接大臂组件和小臂组件，且通过曲臂电机的动力输出实现驱动小臂组件以相对于大臂组件做小臂翻折动作。至于小臂翻折动作的翻折方向则根据齿轮转动方向调节。

转轴44沿大臂本体21的径向方向设置。每一转轴44同轴安装有齿轮441。两耳板41的转轴44上的齿轮441相互啮合。

曲臂电机43安装于大臂本体21的前端且传动连接于大臂本体21的耳板41上的转轴44。

作为一种较佳的实施方式，曲臂电机43通过传动结构传动连接于转轴44。曲臂电机43与大臂本体21同轴设置。

具体的，参阅图4，传动结构包括主动锥齿轮451、从动锥齿轮452和传动轴453。其中，主动锥齿轮451同轴安装于曲臂电机43的输出轴。从动锥齿轮452同轴安装于大臂本体21的耳板41上的转轴44。从动锥齿轮452啮合于主动锥齿轮451。

参阅图5，大臂本体21的后端可拆卸地连接有安装基座211。安装基座211的远离大臂本体21的一端开设有插孔。安装基座211的靠近大臂本体21的一端开设有一容置槽。曲臂电机43嵌设于容置槽中。大臂本体21内部开设有沿大臂本体21的轴向方向设置的贯通孔道。贯通孔道中可转动地安装有传动轴453。传动轴453的一端同轴连接于曲臂电机43的输出轴。主动锥齿轮451安装于传动轴453的另一端。在本实施例中，安装基座法兰连接于大臂本体的后端。

作为一种较佳的实施方式，摆臂电机、抬臂电机、扭臂电机、翻腕电机、掌控电机以及曲臂电机分别为谐波电机。谐波电机包括电机和谐波传动减速器，谐波传动减速器安装于电机的输出轴。掌控电机33为舵机。

摆臂电机、抬臂电机、扭臂电机、翻腕电机、掌控电机以及曲臂电机采用的是一体化谐波串联电机，可以有效的减少机器人的仿真手臂的线路分布，手肘采用的是伞齿轮(锥齿轮)传动，从而达到手臂肘关节结构可以达到理想的状态，手腕处运用舵机，可以在所需要的力矩前提下达到一个合理的尺寸。

本发明的仿真机器人的六轴手臂结构，实现了多个自由度的旋转，各个关节因不同的需求设计相应的配套连接方式，减小关节部位的体积，为整体小型化设计奠定了基础，还使得整个机器人手臂外观更加近似于人类手臂，几乎可实现现实人类手臂所能达到的所有动作；各个关节位置，均采用中间连接固定方式，可以将各部分的中心位置尽量保持一致，缩小整体大小，提升整体外观形象。同时为了减少原材料的损耗，采用手臂的肩部采用输出端与输出端相连接。

本发明的仿真机器人的六轴手臂结构的传动结构通过锥(或伞)齿轮与齿轮(直齿轮)的转轴竖直方向改为横向输出，动力输出位置在手臂内部，极大的提升的手臂结构的空间利用率，减少肘关节的关节大小，将肘关节的关节空间由根据电机大小设计改为可根据需求定制大小，极大的利用了手臂的空间位置。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。