基于球齿轮传动的柔性机械臂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109605338A(43)申请公布日2019.04.12(21)申请号201910061506.6(22)申请日2019.01.23(71)申请人北华大学地址132013吉林省吉林市丰满区滨江东路3999号北华大学(72)发明人张玉峰张其久李建永高兴华朱兵兵刘洋裴杰李忠山马宇姝(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J9/10(2006.01)B25J9/12(2006.01)B25J13/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称基于球齿轮传动的柔性机械臂(57)摘要本发明公开了基于球齿轮传动的柔性机械臂，包括末端执行器、展臂单元、执行器控制单元、展臂控制单元和支架，所述末端执行器轴连接在展臂单元一端，展臂单元另一端与执行器控制单元相连，所述展臂控制单元固定在展臂单元另一端的两侧，所述支架用于固定和支撑执行器控制单元和展臂控制单元；采用球齿轮传动，增加了机械臂的柔性，便于勘探，增加灵活度，减少关节复杂程度。CN109605338ACN109605338A权利要求书1/1页1.基于球齿轮传动的柔性机械臂，其特征在于，包括末端执行器、展臂单元、执行器控制单元、展臂控制单元和支架，所述末端执行器轴连接在展臂单元一端，展臂单元另一端与执行器控制单元相连，所述展臂控制单元固定在展臂单元另一端的两侧，所述支架用于固定和支撑执行器控制单元和展臂控制单元；所述展臂控制单元包括起始端球齿轮机构、末端球齿轮机构以及多组中间球齿轮机构，所述起始端球齿轮机构与执行器控制单元轴连接，所述末端球齿轮机构与末端执行器轴连接，所述多组中间球齿轮机构球齿轮与起始端球齿轮机构和末端球齿轮机构球齿轮啮合传动，所述起始端球齿轮机构和末端球齿轮机构结构相同包括轴承、球齿轮和一级连接件，球齿轮通过轴承固定在一级连接件上，所述中间球齿轮机构包括通过十字万向节相连接的凸球齿轮和凹球齿轮、Y轴壳体、Z轴壳体和带有Y轴和Z轴的长方体块，所述Y轴壳体一端通过轴承与凸球齿轮连接，另一端与长方体块的Y轴连接，所述Z轴壳体一端通过轴承与凹球齿轮连接，另一端与长方体块的Z轴连接，所述每两个中间球齿轮机构都通过二级连接件连接，所述二级连接件交替连接在每两个中间球齿轮机构的Y轴壳体和Z轴壳体上，所述起始端球齿轮机构和末端球齿轮机构的一级连接件与Y轴壳体或Z轴壳体相连。2.根据权利要求1所述的基于球齿轮传动的柔性机械臂，其特征在于，所述长方体块内部朝向凹球齿轮方向开有四棱柱形状的槽。3.根据权利要求1所述的基于球齿轮传动的柔性机械臂，其特征在于，所述末端执行器包括固定在末端球齿轮机构的一级连接件端面的抓手、连接杆和圆锥形滑台，所述连接杆一端带有螺纹，一端带有花键，所述圆锥形滑台中心带有螺纹孔与连接杆带有螺纹端连接，所述连接杆带有花键端通过十字联轴器与末端球齿轮机构的球齿轮连接，所述圆锥形滑台包括等角度分布的滑槽，所述抓手包括铰接架、手指和滑轮，所述铰接架固定在一级连接件端面，所述手指铰接在铰接架上、所述滑轮连接在手指末端并防止在滑槽中。4.根据权利要求1所述的基于球齿轮传动的柔性机械臂，其特征在于，展臂控制单元包括第一控制机构和第二控制机构，所述第一控制单元与第二控制单元带有夹角的固定在起始端球齿轮机构的一级连接件上，所述第一控制单元与第二控制单元结构相同，包括回转副、推力杆、丝杠和电机，所述丝杠一端固定在支架上，另一端与电机相连，所述回转副一端固定在一级连接杆上，另一端固定在推力杆上，所述推力杆贯穿支架通过带螺纹的联轴器与丝杠固定。5.根据权利要求1所述的基于球齿轮传动的柔性机械臂，其特征在于，所述执行器控制单元包括轴承座、弹性联轴器和回转电机，所述起始端球齿轮机构的球齿轮所在的轴穿过轴承座通过弹性联轴器与回转电机相连。6.根据权利要求1所述的基于球齿轮传动的柔性机械臂，其特征在于，所述中间球齿轮机构的球齿轮所在的轴与二级连接件所成的角度范围为0到25度。2CN109605338A说明书1/4页基于球齿轮传动的柔性机械臂技术领域[0001]本发明涉及机械臂领域，特别是一种基于球齿轮传动的柔性机械臂。背景技术[0002]机械手臂是机械人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。[0003]近年来，随着机器人技术的发展，应用高速、高精度、高负载的机器人结构越来越受到工业和航空航天领域的关注。由于运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加，使结构发生变形进而使任务执行的精