一种机器人三关节刚性连接独立式运动手臂结构的制作方法

本发明涉及一种机器人手臂结构，具体是一种机器人三关节刚性连接独立式运动手臂结构，属于机器人应用技术领域。

背景技术：

随着机器人的发展，应用场合越来越广泛，机器人手臂已经有诸多技术方案可以实现，近似的技术方案有两关节独立式，三关节独立式，三关节非独立式，这些技术方案都与本方案有类似之处，现有技术多数存在运动呆板、只有两段结构与真人差异、三段非独立只能完成一个动作后在进入下一个动作不连贯等情况，动作不够丰富；在传统机械臂的三段独立运动中多数没有足够的硬连接强度，抗冲击能力不足，无法再汽车，列车上使用；因此，针对上述问题提出一种机器人三关节刚性连接独立式运动手臂结构。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种机器人三关节刚性连接独立式运动手臂结构。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种机器人三关节刚性连接独立式运动手臂结构，包括第一电机(1)以及位于第一电机(1)表面输出端、通过联轴器(2)连接的肩膀摆动轴(5)，其特征在于：所述肩膀摆动轴(5)一端固定有肩膀u型支架(3)，且所述肩膀摆动轴(5)穿过轴承(4)、通过肩膀摆动轴连接法兰(501)螺栓连接至手臂l型支架(6)表面，所述肩膀摆动轴连接法兰(501)位于所述肩膀摆动轴(5)的末端；

所述手臂l型支架(6)远离所述肩膀摆动轴连接法兰(501)的一侧设有风冷清洁机构以及第二电机(8)，所述第二电机(8)通过第二电机固定支架(7)与所述手臂l型支架(6)固定；所述第二电机(8)的输出端上设有关节摆动轴(9)，所述第二电机(8)通过位于其关节摆动轴(9)末端的关节摆动轴连接法兰(901)连接至关节舵机支架(11)，所述关节舵机支架(11)表面通过螺栓固定安装有第三电机(12)，且第三电机(12)输出端上设有与关节摆动轴(9)垂直的手指摆动轴(13)，所述手指摆动轴(13)通过其末端的手指摆动轴连接法兰(1301)连接至手指支架(14)表面。

优选的，所述手臂l型支架(6)上设有手臂舵机支架(15)，所述手臂舵机支架(15)表面通过螺栓固定有套接在关节摆动轴(9)表面的手臂舵机(10)。

优选的，所述肩膀摆动轴(5)与手臂l型支架(6)之间相互垂直，且位于肩膀摆动轴(5)表面的轴承(4)固定至肩膀u型支架(3)表面。

优选的，所述风冷清洁机构由吹气泵(16)、输气管(17)、输气管固定架(18)、固定套管(1801)、三通管(19)和气体喷嘴(1901)构成，所述吹气泵(16)输出端安装有包裹在第二电机(8)、第三电机(12)表面的输气管(17)。

优选的，所述输气管(17)表面位于第二电机(8)的一侧和手臂舵机(10)一侧以及第三电机(12)一侧处均设有三通管(19)，所述三通管(19)的其中的两个管口接通至输气管(17)，且三通管(19)与之对应的另一个管口设有气体喷嘴(1901)，所述气体喷嘴开口端(1901)靠近第二电机(8)一侧。

优选的，所述手臂舵机支架(15)表面靠近输气管(17)一侧安装有输气管固定架(18)，所述输气管固定架(18)末端延伸至输气管(17)表面形成套接在输气管(17)表面的固定套管(1801)。

优选的，所述手臂l型支架(6)与肩膀摆动轴(5)连接的一端至关节摆动轴(9)与关节舵机支架(11)的连接处外围包裹有上肩外壳在所述上肩外壳包括上肩第一盖板(20)和上肩第二盖板(21)，且所述上肩第二盖板(21)被肩膀摆动轴(5)贯穿。

优选的，所述关节摆动轴(9)与关节舵机支架(11)的连接处至关节舵机支架(11)另一端外围包裹有后关节盖板(22)和前关节盖板(24)；所述后关节盖板(22)和前关节盖板(24)之间设有关节支架(23)，所述后关节盖板(22)、前关节盖板(24)以及关节支架(23)之间设有关节外壳。

优选的，所述手指支架(14)表面包裹有下肩第一盖板(25)和下肩第二盖板(26)，且下肩第一盖板(25)和下肩第二盖板(26)形成下肩外壳。

优选的，所述上肩外壳和下肩外壳之间嵌合设有关节外壳。

本发明的有益效果是：

1.模拟真人手臂有肩膀，手肘，手腕三个大运动关节，但每段都可以独立运动；与业内两关节，或三关节非独立式机器人手臂相比较能实现的运动更丰富，更接近真人动作，总共有转动和摇摆两大动作，提高了整个机械臂的整体性能；

2.利用法兰盘、支架以及螺栓形成各个部件的刚性连接，刚性连接解决了一般连接强度不足容易耷拉的毛病，强度和抗冲击性能足以在公交车，列车上使用，扩大了机械臂的应用范围；

3.利用三个电机实现三关节硬连接独立式双向仿真人手臂整体结构还解决了机器人运动呆板，停滞不顺畅等问题，使其与真人运动更贴近，通过风冷清洁机构对各个部件进行及时的清理以及降温，提高了机械的作业时的稳定性，同时也便于对机械臂的清洁。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明上肩外壳、下肩外壳和关节外壳结构示意图。

图中：1、第一电机，2、联轴器，3、肩膀u型支架，4、轴承，5、肩膀摆动轴，501、肩膀摆动轴连接法兰，6、手臂l型支架，7、第二电机固定支架，8、第二电机，9、关节摆动轴，901、关节摆动轴连接法兰，10、手臂舵机，11、关节舵机支架，12、第三电机，13、手指摆动轴，1301、手指摆动轴连接法兰，14、手指支架，15、手臂舵机支架，16、吹气泵，17、输气管，18、输气管固定架，1801、固定套管，19、三通管，1901、气体喷嘴，20、上肩第一盖板，21、上肩第二盖板，22、后关节盖板，23、关节支架，24、前关节盖板，25、下肩第一盖板，26、下肩第二盖板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2所示，一种机器人三关节刚性连接独立式运动手臂结构，包括第一电机1以及位于第一电机1表面输出端上通过联轴器2连接的肩膀摆动轴5，肩膀摆动轴5表面固定有肩膀u型支架3，且肩膀摆动轴5穿过轴承4通过其末端的肩膀摆动轴连接法兰501螺栓连接至手臂l型支架6表面，手臂l型支架6与肩膀摆动轴连接法兰501相对的一侧端面上设有风冷清洁机构以及通过第二电机固定支架7螺栓安装固定的第二电机8，第二电机8通过位于其输出端上关节摆动轴9末端的关节摆动轴连接法兰901连接至关节舵机支架11，关节舵机支架11表面通过螺栓固定安装有第三电机12，且第三电机12输出端上设有与关节摆动轴9垂直的手指摆动轴13，手指摆动轴13通过其末端的手指摆动轴连接法兰1301连接至手指支架14表面。

作为本发明的一种技术优化方案，手臂l型支架6表面设有手臂舵机支架15，且手臂舵机支架15表面通过螺栓固定有套接在关节摆动轴9表面的手臂舵机10，提高机械臂的稳定性。

作为本发明的一种技术优化方案，肩膀摆动轴5与手臂l型支架6之间相互垂直，且位于肩膀摆动轴5表面的轴承4固定至肩膀u型支架3表面，提高机械臂的稳定性。

作为本发明的一种技术优化方案，风冷清洁机构由吹气泵16、输气管17、输气管固定架18、固定套管1801、三通管19和气体喷嘴1901构成，吹气泵16输出端安装有包裹在第二电机8和第三电机12表面的输气管17，以吹气泵16作为气流来源，实现风冷和清洁。

作为本发明的一种技术优化方案，输气管17表面位于第二电机8的一侧和手臂舵机10一侧以及第三电机12一侧处均设有三通管19，三通管19的其中的两个管口接通至输气管17，且三通管19与之对应的另一个管口设有气体喷嘴1901，气体喷嘴开口端1901靠近第二电机8一侧，对各个部件进行降温散热。

作为本发明的一种技术优化方案，手臂舵机支架15表面靠近输气管17一侧安装有输气管固定架18，输气管固定架18末端延伸至输气管17表面形成套接在输气管17表面的固定套管1801，提高输气管17作业时自身的稳定性。

作为本发明的一种技术优化方案，手臂l型支架6与肩膀摆动轴5连接的一端至关节摆动轴9与关节舵机支架11的连接处外围包裹有上肩第一盖板20和上肩第二盖板21形成的上肩外壳，且上肩第二盖板21被肩膀摆动轴5贯穿，对机械臂的各个部件进行保护。

作为本发明的一种技术优化方案，关节摆动轴9与关节舵机支架11的连接处至关节舵机支架11另一端外围包裹有后关节盖板22和前关节盖板24，且后关节盖板22和前关节盖板24以及设置在后关节盖板22和前关节盖板24之间的关节支架23形成关节外壳，对机械臂的各个部件进行保护。

作为本发明的一种技术优化方案，手指支架14表面包裹有下肩第一盖板25和下肩第二盖板26，且下肩第一盖板25和下肩第二盖板26形成下肩外壳，对机械臂的各个部件进行保护。

作为本发明的一种技术优化方案，上肩外壳和下肩外壳之间嵌合设有关节外壳，对机械臂的各个部件进行保护。

本发明在使用时，通过第一电机1带动肩膀摆动轴5转动带动手臂l型支架6转动，从而实现整个机械臂相对于机器人的摆动，实现第一关节的运动，通过位于手臂l型支架6上的第二电机8带动关节摆动轴9转动，实现第二关节的运动，通过位于关节舵机支架11上的第三电机12带动手指支架14运动，实现第三关节运动。

在整个机械臂的运动过程中，手臂l型支架6、第二电机固定支架7和关节舵机支架11与设置在动肩膀摆动轴5、关节摆动轴9和手指摆动轴13末端的法兰实现刚性连接。

在整个机械臂的运动过程中，通过吹气泵16产生气流，气流通过位于吹气泵16输出端上的输气管17运输至位于三通管19上的气体喷嘴1901，通过气体喷嘴1901将气流吹至第二电机8和第三电机12表面，实现降温和除尘。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。