本實用新型涉及機器人技術領域，具體而言，涉及一種仿人機械手臂和機器人。

背景技術：

隨著科技的進步，機器人的研究應用領域在不斷擴展，其中仿人機器人的研究和應用尤其受到普遍關注，并成為智能機器人領域中最活躍的研究熱點之一。

但是，現(xiàn)有的仿人機器人的兩條機械臂，其自由度較少，運動靈活度受限，部件較多，安裝復雜，而且目前大部分的機械臂主要應用于工業(yè)，仿人機械臂的研究較少。

因此，實用新型人發(fā)現(xiàn)設計一種自由度較多、運動靈活、部件較少、安裝簡單的仿人機械手臂是目前亟待解決的技術問題。

技術實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種仿人機械手臂和機器人，其旨在解決現(xiàn)有的機械臂自由度較少、運動靈活度受限、部件較多且安裝復雜的技術問題。

本實用新型提供的第一種技術方案：一種仿人機械手臂包括肩轉動關節(jié)、肩抬動關節(jié)、大臂旋轉關節(jié)、肘轉動關節(jié)、小臂旋轉關節(jié)、手旋轉關節(jié)、肩結構件、大臂結構件和小臂結構件，所述肩轉動關節(jié)用于連接機器人機身，所述肩結構件的一端安裝于所述肩轉動關節(jié)上，所述肩抬動關節(jié)安裝于所述肩結構件的另一端上，所述大臂結構件的一端安裝于所述肩抬動關節(jié)上，所述大臂旋轉關節(jié)安裝于所述大臂結構件的另一端上，所述肘轉動關節(jié)安裝于所述大臂旋轉關節(jié)上，所述小臂結構件的一端安裝于所述肘轉動關節(jié)上，所述手旋轉關節(jié)安裝于所述小臂結構件的另一端上。

進一步地，所述肩轉動關節(jié)包括安裝板、肩轉動電機和肩轉動減速器，所述肩轉動電機和所述肩轉動減速器均安裝于所述安裝板上，所述安裝板用于連接所述機器人機身，所述肩轉動電機與所述肩轉動減速器連接，所述肩結構件的一端安裝于所述肩轉動減速器上。

進一步地，所述肩結構件包括底板和兩個相對設置的側板，所述底板的一側安裝于所述肩轉動減速器上，兩個所述側板設置于所述底板的另一側，所述肩抬動關節(jié)安裝于兩個所述側板之間。

進一步地，所述肩抬動關節(jié)包括支撐結構件、肩抬動電機和肩抬動減速器，所述支撐結構件安裝于一個所述側板上，所述肩抬動電機和所述肩抬動減速器的一側安裝于所述支撐結構件上，所述肩抬動減速器的另一側安裝于另一個所述側板上，所述肩抬動電機與所述肩抬動減速器連接，所述大臂結構件的一端安裝于所述支撐結構件上，所述肩抬動電機驅動所述肩抬動減速器轉動，所述肩抬動減速器帶動所述支撐結構件、所述大臂結構件圍繞所述肩抬動減速器的軸線轉動。

進一步地，所述大臂旋轉關節(jié)包括大臂旋轉電機和大臂旋轉減速器，所述大臂結構件為中空結構，所述大臂旋轉電機安裝于所述大臂結構件的內(nèi)部，所述大臂旋轉減速器的一端與所述大臂旋轉電機連接、并從所述大臂結構件的內(nèi)部伸出，所述大臂旋轉減速器的另一端用于連接所述肘轉動關節(jié)。

進一步地，所述肘轉動關節(jié)包括肘固定件、肘轉動電機和肘轉動減速器，所述肘固定件安裝于所述大臂旋轉關節(jié)，所述肘轉動電機和所述肘轉動減速器均安裝于所述肘固定件上，所述肘轉動電機與所述肘轉動減速器的一端連接，所述肘轉動減速器的另一端用于連接所述小臂結構件。

進一步地，所述小臂旋轉關節(jié)包括小臂旋轉電機和小臂旋轉減速器，所述小臂結構件為中空結構，所述小臂旋轉電機安裝于所述小臂結構件的內(nèi)部，所述小臂旋轉減速器的一端與所述小臂旋轉電機連接、并從所述小臂結構件的內(nèi)部伸出，所述小臂旋轉減速器的另一端用于連接所述手旋轉關節(jié)。

進一步地，所述手旋轉關節(jié)包括手旋轉固定件、手旋轉電機和手旋轉減速器，所述手旋轉固定件安裝于所述小臂旋轉關節(jié)上，所述手旋轉電機和所述手旋轉減速器安裝于所述手旋轉固定件上，所述手旋轉電機與所述手旋轉減速器的一端連接，所述手旋轉減速器的另一端用于連接機器人手掌。

進一步地，所述仿人機械手臂還包括手結構件，所述手結構件的一端安裝于所述手旋轉減速器上，所述手結構件的另一端用于連接所述機器人手掌。

本實用新型提供的第二種技術方案：一種機器人包括機器人機身和上述仿人機械手臂，所述仿人機械手臂的所述肩轉動關節(jié)連接于所述機器人機身。

相比現(xiàn)有的機械臂，本實用新型提供的仿人機械手臂的有益效果是：首先，仿人機械手臂的自由度較多，運動靈活度高，具體包括六個自由度，分別為肩轉動關節(jié)、肩抬動關節(jié)、大臂旋轉關節(jié)、肘轉動關節(jié)、小臂旋轉關節(jié)和手旋轉關節(jié)。其次，仿人機械手臂的部件少，結構簡單，安裝方便。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本實用新型的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本實用新型第一實施例提供的仿人機械手臂的結構示意圖。

圖2為圖1中肩轉動關節(jié)和肩抬動關節(jié)及其相關部位的結構示意圖。

圖3為圖1中肘轉動關節(jié)及其相關部位的結構示意圖。

圖4為圖1中手旋轉關節(jié)及其相關部位的結構示意圖。

圖標：100-仿人機械手臂；110-肩轉動關節(jié)；111-安裝板；112-肩轉動電機；113-肩轉動減速器；120-肩結構件；121-底板；122-側板；130-肩抬動關節(jié)；131-支撐結構件；132-肩抬動電機；133-肩抬動減速器；140-大臂結構件；150-大臂旋轉關節(jié)；151-大臂旋轉減速器；160-肘轉動關節(jié)；161-肘固定件；162-肘轉動電機；163-肘轉動減速器；170-小臂結構件；180-小臂旋轉關節(jié)；181-小臂旋轉減速器；190-手旋轉關節(jié)；191-手旋轉固定件；192-手旋轉電機；193-手旋轉減速器；200-手結構件。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。通常在此處附圖中描述和示出的本實用新型實施例的組件可以以各種不同的配置來布置和設計。

因此，以下對在附圖中提供的本實用新型的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本實用新型的范圍，而是僅僅表示本實用新型的選定實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

應注意到：相似的標號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進行進一步定義和解釋。

在本實用新型的描述中，需要理解的是，術語“上”、“下”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，或者是該實用新型產(chǎn)品使用時慣常擺放的方位或位置關系，或者是本領域技術人員慣常理解的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。

此外，術語“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“設置”、“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

第一實施例

圖1為本實用新型第一實施例提供的仿人機械手臂100的結構示意圖，請參閱圖1。

本實施例提供了一種仿人機械手臂100。仿人機械手臂100包括肩轉動關節(jié)110、肩抬動關節(jié)130、大臂旋轉關節(jié)150、肘轉動關節(jié)160、小臂旋轉關節(jié)180、手旋轉關節(jié)190、肩結構件120、大臂結構件140、小臂結構件170和手結構件200。

肩轉動關節(jié)110用于連接機器人機身，且可圍繞其自身軸線旋轉。肩結構件120的一端固定安裝于肩轉動關節(jié)110上。肩抬動關節(jié)130固定安裝于肩結構件120的另一端上，肩抬動關節(jié)130可圍繞其自身軸線旋轉。大臂結構件140的一端固定安裝于肩抬動關節(jié)130上。大臂旋轉關節(jié)150固定安裝于大臂結構件140的另一端上，且可圍繞其自身軸線旋轉。肘轉動關節(jié)160固定安裝于大臂旋轉關節(jié)150上，且可圍繞其自身軸線旋轉。小臂結構件170的一端固定安裝于肘轉動關節(jié)160上。手旋轉關節(jié)190固定安裝于小臂結構件170的另一端上，且可圍繞其自身軸線旋轉。手結構件200的一端安裝于手旋轉關節(jié)190，手結構件200的另一端用于連接機器人手掌。

肩轉動關節(jié)110包括安裝板111、肩轉動電機112和肩轉動減速器113。肩轉動電機112和肩轉動減速器113均固定安裝于安裝板111上。安裝板111用于連接機器人機身。肩轉動電機112與肩轉動減速器113連接。肩轉動電機112的軸線和肩轉動減速器113的軸線相互平行。肩結構件120的一端安裝于肩轉動減速器113上。肩轉動電機112驅動肩轉動減速器113轉動，肩轉動減速器113帶動肩結構件120運動。在圖1中，肩轉動減速器113帶動肩結構件120圍繞肩轉動減速器113的軸線作往復地旋轉運動，旋轉的角度可達到360度。

肩轉動電機112與肩轉動減速器113之間的傳動形式有多種選擇，例如帶傳動、齒輪傳動。本實施例中，具體選用2GT的同步帶傳動，以實現(xiàn)肩轉動電機112對肩轉動減速器113的無間隙控制。肩轉動減速器113可具體選用諧波減速器。

圖2為圖1中肩轉動關節(jié)110和肩抬動關節(jié)130及其相關部位的結構示意圖，請參閱圖2。

肩結構件120包括底板121和兩個相對設置的側板122，底板121與兩個側板122可一體成型。肩結構件120的整體外形呈U字型形狀。底板121的一側安裝于肩轉動減速器113上，兩個側板122設置于底板121的另一側，肩抬動關節(jié)130安裝于兩個側板122之間。

肩抬動關節(jié)130包括支撐結構件131、肩抬動電機132和肩抬動減速器133，支撐結構件131安裝于一個側板122上，肩抬動電機132和肩抬動減速器133的一側安裝于支撐結構件131上，肩抬動減速器133的另一側安裝于另一個側板122上，肩抬動電機132與肩抬動減速器133連接，大臂結構件140的一端安裝于支撐結構件131上，肩抬動電機132驅動肩抬動減速器133轉動，肩抬動減速器133帶動支撐結構件131、大臂結構件140圍繞肩抬動減速器133的軸線轉動。

肩抬動電機132的軸線與肩轉動減速器113的軸線相互垂直。肩抬動電機132與肩抬動減速器133可以是直聯(lián)，也可以是通過同步帶傳動，本實施例中，肩抬動電機132與肩抬動減速器133直聯(lián)。

具體的，支撐結構件131為一個中空結構。肩抬動電機132安裝支撐結構件131的內(nèi)部。肩抬動減速器133的一側與支撐結構件131連接，肩抬動減速器133的另一側與另一個側板122連接。肩抬動電機132與肩抬動減速器133傳動連接，肩抬動減速器133與大臂結構件140傳動連接。這樣，肩抬動電機132驅動肩抬動減速器133轉動，肩抬動減速器133帶動支撐結構件131、大臂結構件140圍繞肩抬動減速器133的軸線作往復地旋轉運動，旋轉的角度范圍為-90度到90度，其中，0度相當于大臂結構件140水平時的角度。

大臂結構件140為中空結構，大臂旋轉關節(jié)150包括大臂旋轉電機(圖中未示出)和大臂旋轉減速器151，大臂旋轉電機安裝于大臂結構件140的內(nèi)部，大臂旋轉減速器151的一端與大臂旋轉電機連接、并從大臂結構件140的內(nèi)部伸出，大臂旋轉減速器151的另一端用于連接肘轉動關節(jié)160。

大臂旋轉電機的軸線與肩抬動減速器133的軸線相互垂直。大臂旋轉電機與大臂旋轉減速器151可以是直聯(lián)，也可以是通過同步帶傳動，本實施例中，大臂旋轉電機與大臂旋轉減速器151直聯(lián)。

圖3為圖1中肘轉動關節(jié)160及其相關部位的結構示意圖，請參閱圖3。

大臂旋轉減速器151與肘轉動關節(jié)160連接，以帶動肘轉動關節(jié)160圍繞大臂旋轉減速器151的軸線作往復地旋轉運動，旋轉的角度可達到360度。

肘轉動關節(jié)160包括肘固定件161、肘轉動電機162和肘轉動減速器163。肘固定件161安裝于大臂旋轉關節(jié)150的大臂旋轉減速器151。肘轉動電機162的軸線與大臂旋轉減速器151的軸線相互垂直。肘轉動電機162與肘轉動減速器163可以是直聯(lián)，也可以是通過同步帶傳動，本實施例中，肘轉動電機162與肘轉動減速器163通過同步帶傳動。

肘轉動電機162和肘轉動減速器163均安裝于肘固定件161上，肘固定件161為中空結構，肘轉動電機162安裝于肘固定件161的內(nèi)部。肘轉動電機162與肘轉動減速器163的一端連接，肘轉動減速器163的另一端用于連接小臂結構件170。這樣，肘轉動電機162驅動肘轉動減速器163轉動，肘轉動減速器163帶動小臂結構件170圍繞肘轉動減速器163的軸線作往復地旋轉運動，旋轉的角度范圍可以為-90度到90度，其中，0度相當于小臂結構件170水平時的角度。

小臂旋轉關節(jié)180包括小臂旋轉電機(圖中未示出)和小臂旋轉減速器181，小臂結構件170為中空結構，小臂旋轉電機安裝于小臂結構件170的內(nèi)部，小臂旋轉減速器181的一端與小臂旋轉電機連接、并從小臂結構件170的內(nèi)部伸出，小臂旋轉減速器181的另一端用于連接手旋轉關節(jié)190。

小臂旋轉電機的軸線與肘轉動減速器163的軸線相互垂直。小臂旋轉電機與小臂旋轉減速器181可以是直聯(lián)，也可以是通過同步帶傳動，本實施例中，小臂旋轉電機與小臂旋轉減速器181直聯(lián)。

圖4為圖1中手旋轉關節(jié)190及其相關部位的結構示意圖，請參閱圖4。

小臂旋轉減速器181與手旋轉關節(jié)190連接，以帶動手旋轉關節(jié)190圍繞小臂旋轉減速器181的軸線作往復地旋轉運動，旋轉的角度可達到360度。

手旋轉關節(jié)190包括手旋轉固定件191、手旋轉電機192和手旋轉減速器193，手旋轉固定件191安裝于小臂旋轉關節(jié)180上，手旋轉電機192和手旋轉減速器193安裝于手旋轉固定件191上，手旋轉固定件191為中空結構，手旋轉電機192安裝在手旋轉固定件191的內(nèi)部。

手旋轉電機192與手旋轉減速器193的一端連接，手旋轉減速器193的另一端連接手結構件200的一端。手結構件200的另一端用于連接機器人手掌。手旋轉電機192的軸線與小臂旋轉減速器181的軸線相互垂直。手旋轉電機192與手旋轉減速器193可以是直聯(lián)，也可以是通過同步帶傳動，本實施例中，手旋轉電機192與手旋轉減速器193通過同步帶傳動。這樣，手旋轉電機192驅動手旋轉減速器193轉動，手旋轉減速器193帶動手結構件200圍繞手旋轉減速器193的軸線作往復地旋轉運動，旋轉的角度范圍為-100度到100度，其中，0度相當于手結構件200豎直時的角度。

本實施例提供的仿人機械手臂100中，肩轉動電機112、肩抬動電機132、大臂旋轉電機、肘轉動電機162、小臂旋轉電機和手旋轉電機192都可以采用無刷直流電機，六個電機分別獨立驅動，使仿人機械手臂100具有六個自由度，運動靈活度高、控制靈敏。肩轉動減速器113、肩抬動減速器133、大臂旋轉減速器151、肘轉動減速器163、小臂旋轉減速器181和手旋轉減速器193都可以采用諧波減速器，諧波減速器傳動效率高、運動平穩(wěn)、傳動精度高、承載能力高、體積小且重量輕。本實施例提供的仿人機械手臂100部件少、結構簡單且安裝方便。

第二實施例

本實施例提供一種機器人。該機器人包括機器人機身和第一實施例中的仿人機械手臂100，仿人機械手臂100的肩轉動關節(jié)110連接于機器人機身。

本實施例提供的機器人通過安裝第一實施例中的仿人機械手臂100，具有較多的自由度，運動靈活度高，具有良好的使用效果，而且部件少，結構簡單，安裝方便。

以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。