一種智能機器人的仿生手臂結構的制作方法

本實用新型涉及一種智能機器人的仿生手臂結構。

背景技術：

智能制造里，有一個很重要的角色就是機器人，因為機器人比較靈活，配置比較方便。第一臺機器人誕生至今，機器人主要是在汽車工業里得到極大成功，機器人在國防安全、家庭護理、康復醫療、資源勘探方面也都有很多應用。機器人將帶來怎樣的未來，人類發明機器人有三個目的。最早是代替人，人干不動的機器人來干，慢慢是服務人，人老了，走路走不動了可能就需要看護機器人，將來可能會擴展人，就是“武俠大俠”的功能可能幫助你實現，大腦意念控制機器人就能動起來。機器人未來將與作業環境、操作者和其他機器人之間自然交互，自主適應復雜環境和動態環境。將來機器人可能會有很多自由度，可能是一個泛在機器人概念，不是看到幾個手在動，可能機器人無所不在。比如自動駕駛，它也是機器人駕駛，旋翼飛機也是機器人技術，還有很多做手術的機器人，將來機器人技術應該是泛在的概念。由此可以看出，未來對于機器人要求能夠實現很多復雜的肢體動作，本發明就是基于這個背景發明的。

智能機器人是模擬人類行為或思想，亦或者模擬其他生物的機械（如機器狗，機器貓等）。智能機器人具備內部信息傳感器和外部信息傳感器，如視覺、聽覺、觸覺或嗅覺，除具有感受器外，它還有動作機構作為作用于響應周圍環境的手段，多為減速電動機，類似于筋肉關節，它們使手、腳或頭動起來，還有一些燈光或聲音作為回應。

一般智能機器人根據不同的用途，有些需要身體能夠完成轉動或擺動的動作，有些需要手臂能夠完成伸展或旋轉的動作，本發明人研制出一種仿生的智能機器人，該機器人要求其手臂能夠實現伸展和旋轉動作，鑒于此本發明人專門研制出一種手臂與本體的連接結構，通過該連接結構實現伸展和旋轉，本案由此產生。

技術實現要素：

本實用新型提供的一種智能機器人的仿生手臂結構，實現了手臂的伸展和旋轉動作。

為了實現上述目的，本實用新型的技術方案如下：

一種智能機器人的仿生手臂結構，其特征在于：包括固定手臂、伸縮手臂、旋轉手臂、伸縮電機、伸縮霍爾傳感器、旋轉電機、旋轉霍爾傳感器和控制器，旋轉手臂以可旋轉運動的方式安裝在伸縮手臂上，固定手臂固定安裝伸縮電機，伸縮電機的電機軸和固定手臂固定連接；伸縮手臂以可伸縮運動的方式安裝在固定手臂上，伸縮手臂固定安裝旋轉電機，旋轉電機的電機軸和旋轉手臂固定連接；固定手臂和伸縮手臂之間安裝用于檢測伸縮手臂伸縮長度的伸縮霍爾傳感器，旋轉手臂和伸縮手臂之間安裝用于檢測旋轉手臂旋轉角度的旋轉霍爾傳感器，伸縮電機、伸縮霍爾傳感器、旋轉電機和旋轉霍爾傳感器分別與控制器電連接，通過控制器控制轉動電機和旋轉電機工作。

所述固定手臂外固定安裝于機器人本體上，伸縮電機固定安裝在固定手臂上。伸縮手臂和旋轉手臂相互固定后通過齒條的導軌安裝在固定手臂的導軌中，伸縮電機的電機軸上安裝旋轉齒輪，伸縮手臂的齒條導軌與伸縮電機上的旋轉齒輪嚙合傳動。

所述伸縮電機軸上安裝碼盤，固定手臂上安裝霍爾傳感器，用以檢測伸縮手臂的運動伸縮長度。固定導軌上安裝限位凸塊，伸縮手臂上位于限位伸縮軌跡的左右兩端安裝限位擋塊。固定手臂上開設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動。

所述旋轉手臂呈直線形，其一端固定旋轉電機，在這個端部固定圓柱形銷軸，伸縮手臂的末端孔與該圓柱形銷軸配合連接。

所述旋轉電機的電機軸與旋轉手臂的圓柱形銷軸是同軸連接的，通過電機軸上的扁平面配合。旋轉手臂上的旋轉電機軸上安裝碼盤，旋轉手臂上安裝霍爾傳感器，用以檢測旋轉手臂的旋轉角度。

采用上述方案后，本實用新型控制器接收到伸縮指令時，控制伸縮電機工作，從而帶動伸縮手臂做伸縮運動，實現伸縮功能，當控制器接收到伸縮霍爾傳感器檢測到伸縮手臂伸縮長度和指令長度一致時，控制伸縮電機停止工作。

控制器接收到旋轉指令時，控制旋轉手臂上的旋轉電機工作，旋轉手臂作旋轉動作，當控制器接收到旋轉霍爾傳感器檢測到旋轉手臂轉過的角度和指令角度一致時，控制旋轉電機停止工作。

當伸縮手臂和旋轉手臂同時動作時，可以完成組合的位置運動，達到活動范圍之內的任一點，實現智能化運動方式。

附圖說明：

圖1 是本實施例的立體結構圖。

圖2 是本實施例正視的立體結構圖。

圖3 是本實施例仰視的立體結構圖。

標號說明：

固定手臂1，固定導軌11，軸承12，內圈121，伸縮感應板13，限位擋塊14，伸縮手臂2，齒條21，限位凸塊22，燕尾槽導軌24，限位凸塊25，旋轉手臂3，銷軸31，旋轉感應板32，伸縮電機4，齒輪41，碼盤411，伸縮霍爾傳感器5，伸縮霍爾元器件51，旋轉電機6，限位片61，碼盤611，旋轉霍爾傳感器7，旋轉霍爾元器件71。

具體實施方式：

為了進一步解釋本實用新型的技術方案，下面通過具體實施例來對本實用新型進行詳細闡述。

如圖1-3 所示，是本實用新型揭示的一種智能機器人的仿生手臂結構，包括固定手臂1、伸縮手臂2、旋轉手臂3、伸縮電機4、伸縮霍爾傳感器5、旋轉電機6、旋轉霍爾傳感器7 和控制器。伸縮手臂2 以可伸縮運動的方式安裝在旋轉手臂3 上。

實現伸縮功能的結構如下：

固定手臂1 內固定安裝固定導軌11，伸縮電機4 固定安裝在固定導軌11 上。伸縮電機4 的電機軸和齒輪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相互嚙合進行傳動。伸縮電機4的電機軸上固定安裝齒輪41，如圖3 所示，齒輪41抵靠在軸承12 的內圈121 的上下端面并可隨內圈121 轉動，從而實現將伸縮手臂2以可直線運動的方式安裝在固定手臂1 上。

當控制器接收到伸縮指令時，控制伸縮電機4 工作，伸縮電機4 固定不動，其電機軸帶動齒輪41和軸承12 的內圈121 轉動，齒輪41帶動齒條21進行直線運動，從而帶動伸縮手臂2伸縮運動，實現伸縮功能。伸縮電機4 正轉和反轉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 用于檢測伸縮手臂2伸縮長度。霍爾傳感器用于檢測伸縮長度為常用的現有技術，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，當磁鐵靠近霍爾元器件時，霍爾元器件即發出一個信號。

本實施例優選采用的伸縮霍爾傳感器5 安裝位置為，在固定導軌11 固定安裝伸縮感應板13，伸縮感應板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411。

當控制器接收到伸縮霍爾傳感器5 檢測到伸縮手臂2伸縮距離和指令距離一致時，控制伸縮電機4 停止工作。

為了防止控制器失效導致伸縮過限損壞構件，從而造成更大的損失，因此需設置機械限位，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 轉動軌跡的左右兩端安裝限位擋塊14。當齒輪41 轉動時，限位凸塊22 碰觸到限位擋塊14 時，伸縮電機4 無法繼續帶動齒輪41 轉動，伸縮手臂2停止運動。

實現旋轉功能的結構如下：

旋轉手臂3 呈直線型，旋轉手臂3端部安裝旋轉感應板32，伸縮手臂2連接在該旋轉感應板32 上，從而實現將伸縮手臂2 以可伸縮運動的方式安裝在旋轉手臂3 上。

旋轉手臂3固定安裝旋轉電機6，旋轉電機6 的電機軸和旋轉手臂3 固定連接。本實施例采用的安裝方式為，在伸縮手臂2 端部安裝銷軸31，銷軸31固定安裝在旋轉手臂3端部，作為旋轉手臂3的旋轉軸，旋轉電機6與銷軸31同軸安裝固定在旋轉手臂3上。旋轉電機6的電機軸上的扁平面與旋轉手臂3的內孔配合安裝。

控制器接收到旋轉指令時，控制旋轉電機6 工作，從而帶動旋轉手臂3作旋轉動作。

旋轉手臂3 和伸縮手臂2 之間安裝旋轉霍爾傳感器7，旋轉霍爾傳感器7 用于檢測旋轉手臂3旋轉角度。

本實施例優選采用的旋轉霍爾傳感器7安裝位置為，在旋轉電機6 的電機軸和旋轉感應板32 之間安裝旋轉感應板32，旋轉感應板32 與旋轉電機6 的電機軸固定安裝，伸縮手臂2上安裝旋轉霍爾傳感器7 的旋轉磁鐵72。旋轉電機6上安裝旋轉感應板23，旋轉感應板23 上安裝旋轉霍爾傳感器7 的旋轉霍爾元器件71。

當控制器接收到旋轉霍爾傳感器7 檢測到旋轉手臂3 轉過的角度和指令角度一致時，控制旋轉電機6 停止工作。

為了防止控制器失效導致旋轉過限而損壞構件，從而造成更大的損失，因此需設置機械限位，針對本實施例的結構，采用如下簡單的機械限位，如圖1-3 所示，即在旋轉電機6 的電機軸上安裝限位片61，設置兩個極限位置，在伸縮手臂2上開設限位凸塊25，限位凸塊25限制了限位片61的極限旋轉角度。旋轉動作時，銷軸31 將保持不動，旋轉電機6轉動從而帶動旋轉手臂3轉動，當限位片61 的兩端碰觸到伸縮手臂2上的限位凸塊25時，限位凸塊25即可限制旋轉手臂3 繼續轉動。

以上僅為本實用新型的較佳實施例，并非對本實用新型的保護范圍的限定。凡依本案的設計思路所做的等同變化，均落入本案的保護范圍。