多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明為多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂，屬于服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域娛樂服務(wù)設(shè)備。該手臂由肩部關(guān)節(jié)、肘部關(guān)節(jié)、腕部關(guān)節(jié)、小臂和大臂組成。該手臂可以模仿人的手臂完成腕部回轉(zhuǎn)、肘部俯仰、大臂俯仰等動(dòng)作，并通過雙手臂的合作與協(xié)調(diào)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)一定的演奏效果。該機(jī)器人手臂長(zhǎng)度與人臂相仿，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷緊湊、體積小、重量輕，各關(guān)節(jié)連接可靠并采用模塊化設(shè)計(jì)，拆卸方便，電機(jī)線、傳感器線內(nèi)置，傳動(dòng)關(guān)系簡(jiǎn)單明了；手臂具有3自由度的特點(diǎn)，手臂運(yùn)動(dòng)范圍大、靈活；安全性強(qiáng)、可達(dá)性強(qiáng)、雙手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)靈活，應(yīng)用范圍廣；作業(yè)手臂能耗低，采用直流24V供電，該發(fā)明克服了之前仿人機(jī)器人手臂體積大、傳動(dòng)復(fù)雜、能耗高等缺點(diǎn)。
【專利說明】多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂

【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明為多關(guān)節(jié)仿人彈奏機(jī)器人手臂，特別是針對(duì)彈奏鋼琴的設(shè)備，屬于服務(wù)機(jī)器人領(lǐng)域娛樂服務(wù)設(shè)備。

【背景技術(shù)】
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[0002]在考慮國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀我們可以發(fā)現(xiàn)，仿人演奏機(jī)器人研究還沒有實(shí)現(xiàn)多種手法的機(jī)器人構(gòu)型研究，沒有針對(duì)指定位置進(jìn)行識(shí)別和精確定位的功能，為了克服以上種種缺點(diǎn)，發(fā)明了該多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂。


【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明提供一種仿人彈琴機(jī)器人手臂，該手臂由肩部關(guān)節(jié)1、大臂2、肘部關(guān)節(jié)3、小臂4、腕部關(guān)節(jié)5組成；大臂2連接在肩部關(guān)節(jié)I和肘部關(guān)節(jié)3之間，小臂4連接在肘部關(guān)節(jié)3和腕部關(guān)節(jié)5之間；肩部關(guān)節(jié)1、肘部關(guān)節(jié)3具有擺動(dòng)副，腕部關(guān)節(jié)5具有回轉(zhuǎn)副。各關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副分別由一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。該多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂的肩關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度:電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)大臂I軸擺動(dòng)(運(yùn)動(dòng)范圍-800——+800);肘部關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度:電動(dòng)機(jī)通過齒輪副傳動(dòng)帶動(dòng)小臂繞手臂縱軸線擺動(dòng)(運(yùn)動(dòng)范圍-350—+350);腕部關(guān)節(jié)有一個(gè)自由度:電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)法蘭盤，帶動(dòng)彈琴手繞手臂縱長(zhǎng)軸線回轉(zhuǎn)(運(yùn)動(dòng)范圍-900—+900)。本發(fā)明的多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂，可以模仿人的手臂功能進(jìn)行各種各樣的操作，完成腕部回轉(zhuǎn)、肘部俯仰、大臂俯仰等動(dòng)作，并通過雙手臂的合作與協(xié)調(diào)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)一定的演奏效果。該手臂可以左右對(duì)稱安裝于機(jī)器人身體上，其雙臂在計(jì)算機(jī)控制下可協(xié)調(diào)動(dòng)作，相互配合。手臂采用3自由度仿人結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度與人臂相仿。該機(jī)器人手臂機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)捷緊湊、體積小、重量輕，各關(guān)節(jié)連接可靠并采用模塊化設(shè)計(jì)，拆卸方便，電機(jī)線、傳感器線內(nèi)置，傳動(dòng)關(guān)系簡(jiǎn)單明了 ；手臂運(yùn)動(dòng)范圍大、靈活；安全性強(qiáng)、可達(dá)性強(qiáng)、雙手協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)靈活，應(yīng)用范圍廣；作業(yè)手臂能耗低，采用直流24V供電。

【專利附圖】

【附圖說明】
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[0004]圖1多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0005]圖2肩部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0006]圖3肘關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0007]圖4腕部關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
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[0008]【具體實(shí)施方式】一:參閱圖1，本實(shí)施方式的機(jī)器人手臂由具有一個(gè)擺動(dòng)副的肩關(guān)節(jié)1、具有一個(gè)擺動(dòng)副的肘部關(guān)節(jié)3、具有一個(gè)回轉(zhuǎn)副的腕部關(guān)節(jié)5、連接在肩部關(guān)節(jié)I和肘部關(guān)節(jié)3之間的大臂2、連接在肘部關(guān)節(jié)3和腕部關(guān)節(jié)5之間的小臂4。
[0009]【具體實(shí)施方式】二:參閱圖2，第一電機(jī)101與臂板102固定連接，臂板102與肩部電機(jī)座103連接，肩部電機(jī)座103與肩部支架104連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸105與肩部支架104連接，肩部連接軸106與肩部支架104連接，肩部軸承壓蓋107與肩部支架104固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸端蓋108與肩部旋轉(zhuǎn)軸105固定，連接形成肩部關(guān)節(jié)I的擺動(dòng)。大臂支架2與肩部旋轉(zhuǎn)軸105、肩部連接軸106固定連接。
[0010]【具體實(shí)施方式】三:參閱圖3，大臂支架2與肘部俯仰軸承座301固定連接，第二電機(jī)302通過鍵303與主動(dòng)齒輪304連接，齒輪軸軸承305套在主動(dòng)齒輪軸306上，主動(dòng)齒輪304與從動(dòng)齒輪307相嚙合，從動(dòng)齒輪套308套在肘部擺動(dòng)軸309上通過螺母固定連接，軸承壓蓋310與小臂4固定連接，螺釘311與肘部擺動(dòng)軸309固定連接，軸承壓蓋312與小臂4固定連接，擺動(dòng)軸309與小臂4形成固定連接。
[0011]【具體實(shí)施方式】四:參閱圖4，小臂4與第三電機(jī)座501連接，第三電機(jī)502通過聯(lián)軸器503與法蘭盤504連接，法蘭盤504與彈琴手相連，彈琴手與法蘭盤一起回轉(zhuǎn)，以上各電機(jī)均為步進(jìn)電機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂，其特征在于它由具有擺動(dòng)副的肩關(guān)節(jié)(I)、具有擺動(dòng)副的肘部關(guān)節(jié)(3)、具有回轉(zhuǎn)副的腕部關(guān)節(jié)(5)、連接在肩部關(guān)節(jié)(I)和肘部關(guān)節(jié)(3)之間的大臂(2)、連接在肘部關(guān)節(jié)(3)和腕部關(guān)節(jié)(5)之間的小臂(4)組成；各關(guān)節(jié)的回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)分別由一臺(tái)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂，其特征在于肩部關(guān)節(jié)(I)由第一電機(jī)(101)、臂板(102)、肩部電機(jī)座(103)、肩部支架(104)、肩部旋轉(zhuǎn)軸(105)、肩部連接軸(106)、肩部軸承壓蓋(107)、肩部旋轉(zhuǎn)軸端蓋(108)組成；肩部旋轉(zhuǎn)軸(105)與肩部支架(104)連接，肩部連接軸(106)與肩部支架(104)連接，第一電機(jī)(101)固定在臂板(102)上，臂板(102)與肩部電機(jī)座(103)連接，大臂(2)與肩部旋轉(zhuǎn)軸(105)和肩部連接軸(106)連接形成肩部關(guān)節(jié)的擺動(dòng)副，肩部軸承壓蓋(107)與肩部支架(104)固定連接，肩部旋轉(zhuǎn)軸端蓋(108)與肩部旋轉(zhuǎn)軸(105)和大臂(2)固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂，其特征在于肘部關(guān)節(jié)(3)由肘部俯仰軸承座(301)、第二電機(jī)(302)、鍵(303)、主動(dòng)齒輪(304)、齒輪軸軸承(305)、主動(dòng)齒輪軸(306)、從動(dòng)齒輪(307)、從動(dòng)齒輪套(308)、肘部擺動(dòng)軸(309)、軸承壓蓋(310)、螺釘(311)、軸承壓蓋(312)組成；肘部俯仰軸承座(301)與大臂(2)連接，第二電機(jī)(302)與肘部俯仰軸承座(301)連接，第二電機(jī)(302)通過鍵(303)與主動(dòng)齒輪軸(306)連接，主動(dòng)齒輪(304)與從動(dòng)齒輪(307)嚙合，從動(dòng)齒輪套(308)固定并套在肘部擺動(dòng)軸(309)上，肘部擺動(dòng)軸(309)安裝在小臂(4)上，螺釘(311)固定在肘部擺動(dòng)軸(309)上起到調(diào)整作用，第二電機(jī)(302)固定在肘部俯仰軸承座(301)上通過鍵(303)帶動(dòng)肘部擺動(dòng)軸(309)旋轉(zhuǎn)形成肘部關(guān)節(jié)⑶的擺動(dòng)副，軸承壓蓋(310)與軸承壓蓋(312)和小臂(4)固定連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多關(guān)節(jié)仿人彈琴機(jī)器人手臂，其特征在于腕部關(guān)節(jié)(5)由第三電機(jī)座(501)、第三電機(jī)(502)、聯(lián)軸器(503)、法蘭盤(504)組成；第三電機(jī)座(501)固定在小臂(4)上，第三電機(jī)座(501)與第三電機(jī)(502)連接，第三電機(jī)(502)通過聯(lián)軸器(503)帶動(dòng)法蘭盤(504)回轉(zhuǎn)，形成腕部關(guān)節(jié)(5)的回轉(zhuǎn)副，從而帶動(dòng)連接在法蘭盤(504)上得彈琴手回轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】B25J17/02GK104149101SQ201410133917
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】姜大偉, 程廷海, 張邦成, 柳虹亮, 劉溢泉, 梁偉, 趙俊鵬, 王帥國(guó), 張翔宇 申請(qǐng)人:長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)