本實(shí)用新型涉及一種智能機(jī)器人的仿生手臂結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

智能制造里，有一個(gè)很重要的角色就是機(jī)器人，因?yàn)闄C(jī)器人比較靈活，配置比較方便。第一臺(tái)機(jī)器人誕生至今，機(jī)器人主要是在汽車(chē)工業(yè)里得到極大成功，機(jī)器人在國(guó)防安全、家庭護(hù)理、康復(fù)醫(yī)療、資源勘探方面也都有很多應(yīng)用。機(jī)器人將帶來(lái)怎樣的未來(lái)，人類(lèi)發(fā)明機(jī)器人有三個(gè)目的。最早是代替人，人干不動(dòng)的機(jī)器人來(lái)干，慢慢是服務(wù)人，人老了，走路走不動(dòng)了可能就需要看護(hù)機(jī)器人，將來(lái)可能會(huì)擴(kuò)展人，就是“武俠大俠”的功能可能幫助你實(shí)現(xiàn)，大腦意念控制機(jī)器人就能動(dòng)起來(lái)。機(jī)器人未來(lái)將與作業(yè)環(huán)境、操作者和其他機(jī)器人之間自然交互，自主適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境和動(dòng)態(tài)環(huán)境。將來(lái)機(jī)器人可能會(huì)有很多自由度，可能是一個(gè)泛在機(jī)器人概念，不是看到幾個(gè)手在動(dòng)，可能機(jī)器人無(wú)所不在。比如自動(dòng)駕駛，它也是機(jī)器人駕駛，旋翼飛機(jī)也是機(jī)器人技術(shù)，還有很多做手術(shù)的機(jī)器人，將來(lái)機(jī)器人技術(shù)應(yīng)該是泛在的概念。由此可以看出，未來(lái)對(duì)于機(jī)器人要求能夠?qū)崿F(xiàn)很多復(fù)雜的肢體動(dòng)作，本發(fā)明就是基于這個(gè)背景發(fā)明的。

智能機(jī)器人是模擬人類(lèi)行為或思想，亦或者模擬其他生物的機(jī)械（如機(jī)器狗，機(jī)器貓等）。智能機(jī)器人具備內(nèi)部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)或嗅覺(jué)，除具有感受器外，它還有動(dòng)作機(jī)構(gòu)作為作用于響應(yīng)周?chē)h(huán)境的手段，多為減速電動(dòng)機(jī)，類(lèi)似于筋肉關(guān)節(jié)，它們使手、腳或頭動(dòng)起來(lái)，還有一些燈光或聲音作為回應(yīng)。

一般智能機(jī)器人根據(jù)不同的用途，有些需要身體能夠完成轉(zhuǎn)動(dòng)或擺動(dòng)的動(dòng)作，有些需要手臂能夠完成伸展或旋轉(zhuǎn)的動(dòng)作，本發(fā)明人研制出一種仿生的智能機(jī)器人，該機(jī)器人要求其手臂能夠?qū)崿F(xiàn)伸展和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，鑒于此本發(fā)明人專(zhuān)門(mén)研制出一種手臂與本體的連接結(jié)構(gòu)，通過(guò)該連接結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)伸展和旋轉(zhuǎn)，本案由此產(chǎn)生。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型提供的一種智能機(jī)器人的仿生手臂結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了手臂的伸展和旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種智能機(jī)器人的仿生手臂結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括固定手臂、伸縮手臂、旋轉(zhuǎn)手臂、伸縮電機(jī)、伸縮霍爾傳感器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器和控制器，旋轉(zhuǎn)手臂以可旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的方式安裝在伸縮手臂上，固定手臂固定安裝伸縮電機(jī)，伸縮電機(jī)的電機(jī)軸和固定手臂固定連接；伸縮手臂以可伸縮運(yùn)動(dòng)的方式安裝在固定手臂上，伸縮手臂固定安裝旋轉(zhuǎn)電機(jī)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)軸和旋轉(zhuǎn)手臂固定連接；固定手臂和伸縮手臂之間安裝用于檢測(cè)伸縮手臂伸縮長(zhǎng)度的伸縮霍爾傳感器，旋轉(zhuǎn)手臂和伸縮手臂之間安裝用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)手臂旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器，伸縮電機(jī)、伸縮霍爾傳感器、旋轉(zhuǎn)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器分別與控制器電連接，通過(guò)控制器控制轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)和旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作。

所述固定手臂外固定安裝于機(jī)器人本體上，伸縮電機(jī)固定安裝在固定手臂上。伸縮手臂和旋轉(zhuǎn)手臂相互固定后通過(guò)齒條的導(dǎo)軌安裝在固定手臂的導(dǎo)軌中，伸縮電機(jī)的電機(jī)軸上安裝旋轉(zhuǎn)齒輪，伸縮手臂的齒條導(dǎo)軌與伸縮電機(jī)上的旋轉(zhuǎn)齒輪嚙合傳動(dòng)。

所述伸縮電機(jī)軸上安裝碼盤(pán)，固定手臂上安裝霍爾傳感器，用以檢測(cè)伸縮手臂的運(yùn)動(dòng)伸縮長(zhǎng)度。固定導(dǎo)軌上安裝限位凸塊，伸縮手臂上位于限位伸縮軌跡的左右兩端安裝限位擋塊。固定手臂上開(kāi)設(shè)供伸縮手臂伸出的燕尾通槽，伸縮手臂在燕尾槽中作伸縮運(yùn)動(dòng)。

所述旋轉(zhuǎn)手臂呈直線形，其一端固定旋轉(zhuǎn)電機(jī)，在這個(gè)端部固定圓柱形銷(xiāo)軸，伸縮手臂的末端孔與該圓柱形銷(xiāo)軸配合連接。

所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的電機(jī)軸與旋轉(zhuǎn)手臂的圓柱形銷(xiāo)軸是同軸連接的，通過(guò)電機(jī)軸上的扁平面配合。旋轉(zhuǎn)手臂上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)軸上安裝碼盤(pán)，旋轉(zhuǎn)手臂上安裝霍爾傳感器，用以檢測(cè)旋轉(zhuǎn)手臂的旋轉(zhuǎn)角度。

采用上述方案后，本實(shí)用新型控制器接收到伸縮指令時(shí)，控制伸縮電機(jī)工作，從而帶動(dòng)伸縮手臂做伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)伸縮功能，當(dāng)控制器接收到伸縮霍爾傳感器檢測(cè)到伸縮手臂伸縮長(zhǎng)度和指令長(zhǎng)度一致時(shí)，控制伸縮電機(jī)停止工作。

控制器接收到旋轉(zhuǎn)指令時(shí)，控制旋轉(zhuǎn)手臂上的旋轉(zhuǎn)電機(jī)工作，旋轉(zhuǎn)手臂作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作，當(dāng)控制器接收到旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)手臂轉(zhuǎn)過(guò)的角度和指令角度一致時(shí)，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)停止工作。

當(dāng)伸縮手臂和旋轉(zhuǎn)手臂同時(shí)動(dòng)作時(shí)，可以完成組合的位置運(yùn)動(dòng)，達(dá)到活動(dòng)范圍之內(nèi)的任一點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)智能化運(yùn)動(dòng)方式。

附圖說(shuō)明：

圖1 是本實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖2 是本實(shí)施例正視的立體結(jié)構(gòu)圖。

圖3 是本實(shí)施例仰視的立體結(jié)構(gòu)圖。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明：

固定手臂1，固定導(dǎo)軌11，軸承12，內(nèi)圈121，伸縮感應(yīng)板13，限位擋塊14，伸縮手臂2，齒條21，限位凸塊22，燕尾槽導(dǎo)軌24，限位凸塊25，旋轉(zhuǎn)手臂3，銷(xiāo)軸31，旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板32，伸縮電機(jī)4，齒輪41，碼盤(pán)411，伸縮霍爾傳感器5，伸縮霍爾元器件51，旋轉(zhuǎn)電機(jī)6，限位片61，碼盤(pán)611，旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7，旋轉(zhuǎn)霍爾元器件71。

具體實(shí)施方式：

為了進(jìn)一步解釋本實(shí)用新型的技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施例來(lái)對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)闡述。

如圖1-3 所示，是本實(shí)用新型揭示的一種智能機(jī)器人的仿生手臂結(jié)構(gòu)，包括固定手臂1、伸縮手臂2、旋轉(zhuǎn)手臂3、伸縮電機(jī)4、伸縮霍爾傳感器5、旋轉(zhuǎn)電機(jī)6、旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7 和控制器。伸縮手臂2 以可伸縮運(yùn)動(dòng)的方式安裝在旋轉(zhuǎn)手臂3 上。

實(shí)現(xiàn)伸縮功能的結(jié)構(gòu)如下：

固定手臂1 內(nèi)固定安裝固定導(dǎo)軌11，伸縮電機(jī)4 固定安裝在固定導(dǎo)軌11 上。伸縮電機(jī)4 的電機(jī)軸和齒輪41固定連接。伸縮手臂2和齒條21固定連接。齒輪41和齒條21相互嚙合進(jìn)行傳動(dòng)。伸縮電機(jī)4的電機(jī)軸上固定安裝齒輪41，如圖3 所示，齒輪41抵靠在軸承12 的內(nèi)圈121 的上下端面并可隨內(nèi)圈121 轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)將伸縮手臂2以可直線運(yùn)動(dòng)的方式安裝在固定手臂1 上。

當(dāng)控制器接收到伸縮指令時(shí)，控制伸縮電機(jī)4 工作，伸縮電機(jī)4 固定不動(dòng)，其電機(jī)軸帶動(dòng)齒輪41和軸承12 的內(nèi)圈121 轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪41帶動(dòng)齒條21進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)伸縮手臂2伸縮運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)伸縮功能。伸縮電機(jī)4 正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)分別控制不同的伸縮方向。

固定手臂1 和伸縮手臂2之間安裝伸縮霍爾傳感器5，伸縮霍爾傳感器5 用于檢測(cè)伸縮手臂2伸縮長(zhǎng)度?；魻杺鞲衅饔糜跈z測(cè)伸縮長(zhǎng)度為常用的現(xiàn)有技術(shù)，霍爾傳感器主要分兩部分，一部分為霍爾元器件，另一部分為磁鐵，當(dāng)磁鐵靠近霍爾元器件時(shí)，霍爾元器件即發(fā)出一個(gè)信號(hào)。

本實(shí)施例優(yōu)選采用的伸縮霍爾傳感器5 安裝位置為，在固定導(dǎo)軌11 固定安裝伸縮感應(yīng)板13，伸縮感應(yīng)板13 上安裝伸縮霍爾傳感器5 的伸縮霍爾元器件51，齒輪41 上形成碼盤(pán)411。

當(dāng)控制器接收到伸縮霍爾傳感器5 檢測(cè)到伸縮手臂2伸縮距離和指令距離一致時(shí)，控制伸縮電機(jī)4 停止工作。

為了防止控制器失效導(dǎo)致伸縮過(guò)限損壞構(gòu)件，從而造成更大的損失，因此需設(shè)置機(jī)械限位，即在伸縮手臂2上形成限位凸塊22，固定手臂1 上位于限位凸塊22 轉(zhuǎn)動(dòng)軌跡的左右兩端安裝限位擋塊14。當(dāng)齒輪41 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，限位凸塊22 碰觸到限位擋塊14 時(shí)，伸縮電機(jī)4 無(wú)法繼續(xù)帶動(dòng)齒輪41 轉(zhuǎn)動(dòng)，伸縮手臂2停止運(yùn)動(dòng)。

實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)功能的結(jié)構(gòu)如下：

旋轉(zhuǎn)手臂3 呈直線型，旋轉(zhuǎn)手臂3端部安裝旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板32，伸縮手臂2連接在該旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板32 上，從而實(shí)現(xiàn)將伸縮手臂2 以可伸縮運(yùn)動(dòng)的方式安裝在旋轉(zhuǎn)手臂3 上。

旋轉(zhuǎn)手臂3固定安裝旋轉(zhuǎn)電機(jī)6，旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 的電機(jī)軸和旋轉(zhuǎn)手臂3 固定連接。本實(shí)施例采用的安裝方式為，在伸縮手臂2 端部安裝銷(xiāo)軸31，銷(xiāo)軸31固定安裝在旋轉(zhuǎn)手臂3端部，作為旋轉(zhuǎn)手臂3的旋轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)電機(jī)6與銷(xiāo)軸31同軸安裝固定在旋轉(zhuǎn)手臂3上。旋轉(zhuǎn)電機(jī)6的電機(jī)軸上的扁平面與旋轉(zhuǎn)手臂3的內(nèi)孔配合安裝。

控制器接收到旋轉(zhuǎn)指令時(shí)，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 工作，從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)手臂3作旋轉(zhuǎn)動(dòng)作。

旋轉(zhuǎn)手臂3 和伸縮手臂2 之間安裝旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7，旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7 用于檢測(cè)旋轉(zhuǎn)手臂3旋轉(zhuǎn)角度。

本實(shí)施例優(yōu)選采用的旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7安裝位置為，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 的電機(jī)軸和旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板32 之間安裝旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板32，旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板32 與旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 的電機(jī)軸固定安裝，伸縮手臂2上安裝旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7 的旋轉(zhuǎn)磁鐵72。旋轉(zhuǎn)電機(jī)6上安裝旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板23，旋轉(zhuǎn)感應(yīng)板23 上安裝旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7 的旋轉(zhuǎn)霍爾元器件71。

當(dāng)控制器接收到旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器7 檢測(cè)到旋轉(zhuǎn)手臂3 轉(zhuǎn)過(guò)的角度和指令角度一致時(shí)，控制旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 停止工作。

為了防止控制器失效導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)過(guò)限而損壞構(gòu)件，從而造成更大的損失，因此需設(shè)置機(jī)械限位，針對(duì)本實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，采用如下簡(jiǎn)單的機(jī)械限位，如圖1-3 所示，即在旋轉(zhuǎn)電機(jī)6 的電機(jī)軸上安裝限位片61，設(shè)置兩個(gè)極限位置，在伸縮手臂2上開(kāi)設(shè)限位凸塊25，限位凸塊25限制了限位片61的極限旋轉(zhuǎn)角度。旋轉(zhuǎn)動(dòng)作時(shí)，銷(xiāo)軸31 將保持不動(dòng)，旋轉(zhuǎn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)手臂3轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)限位片61 的兩端碰觸到伸縮手臂2上的限位凸塊25時(shí)，限位凸塊25即可限制旋轉(zhuǎn)手臂3 繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。

以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍的限定。凡依本案的設(shè)計(jì)思路所做的等同變化，均落入本案的保護(hù)范圍。