一种用舵机控制的可穿戴机械臂

1.本实用新型涉及机械臂技术领域，具体是指一种用舵机控制的可穿戴机械臂。


背景技术：

2.穿戴式的机械臂在科学技术发展的过程中有了很好地开发与广阔的前景，但是在市面上的穿戴式机械臂都有完整的硬件与软件系统，而且价格很高，开发成本很高，对于学习者、个人学习者、个人开发者来说是一个很大的阻碍，在市场上很少有成本低廉的可用于自主进行电子控制、软件方面的开发和学习的穿戴式独立机械臂。
3.外骨骼式的穿戴设备是近几年发展十分迅速的机械臂种类，在人类四肢功能的延伸，帮助残疾人获得正常的四肢活动等方面，穿戴机械臂都可以起到很大的作用。
4.独立式的穿戴机械臂独立于人类手臂，穿戴在人身上代替人类手臂工作，可以在一些高温，高辐射等危险场景代替人类工作，许多设计都致力于达到人类手臂动作和机械臂动作的同步，使机械臂同步做出和人手一样的动作，大大方便了穿戴者的操作。目前，有很多独立式的穿戴机械臂被开发出来，但是很少有市场化的产品出现，对于机械臂人机交互，机械臂电子控制，软件开发的学习者来说，需要很高的成本去获取一个独立机械臂的机械模型，而且机械模型大多是模具塑性的外壳，改装困难、价格较贵。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本实用新型提供一种用舵机控制的可穿戴机械臂，成本低，开发方便自由，可以方便的进行改装。
6.本实用新型为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种用舵机控制的可穿戴机械臂，包括背板，背板上设置有控制板、蓄电池以及对称设置的两组机械臂，控制板分别与机械臂和蓄电池电性连接，机械臂包括肩关节机构、肘关节机构、大臂碳管、小臂碳管以及机械手机构，大臂碳管设置在肩关节机构和肘关节机构之间，小臂碳管设置在肘关节机构和机械手机构之间。
7.背板一面装上穿戴背心，用于穿戴，背板另一面设置有控制板、蓄电池和机械臂，肩关节机构一端安装在背板上，另一端与大臂碳管连接，肩关节机构通过舵机控制大臂碳管的转动，大臂碳管远离肩关节机构的一端通过肘关节机构与小臂碳管连接，肘关节机构通过舵机控制小臂碳管的转动，小臂碳管远离肩关节机构的一端设置有机械手机构，机械手机构的机械爪采用自定心三爪柔性爪，同样采用舵机控制，可以自适应的抓取任意物品，通过控制板，控制大臂碳管、小臂碳管转动，进而控制机械手机构抓取物品，代替人类手臂工作，而且肩关节机构、肘关节机构大部分部件支持3d打印件，成本低，开发方便自由，可以方便的进行改装，可以给个人开发，学习者一个很好的机械模型平台用于电子控制方面和软件方面的各种操作。
8.作为优选，肩关节机构包括支架、第一肩关节舵机、舵机连接件、第二肩关节舵机和肩关节连接件，第一肩关节舵机设置在支架一侧，第一肩关节舵机的输出轴通过舵机连
接件与第二肩关节舵机连接，肩关节连接件一侧设置有第二肩关节舵机，第二肩关节舵机通过肩关节连接碳板与大臂碳管连接。
9.肩关节机构主体都可以通过3d打印件安装，支架通过螺栓固定设置在背板上，第一肩关节舵机设置在支架一侧，第一肩关节舵机的输出轴通过舵机连接件与第二肩关节舵机连接，第一肩关节舵机的输出轴轴线与第二肩关节舵机的输出轴轴线相垂直，第一肩关节舵机用于控制大臂碳管整体在一定范围内转动，第二肩关节舵机用于控制大臂碳管一端以第二肩关节舵机为转动中心在一定范围内进行转动，肩关节连接件包括连接件本体和舵机固定件，舵机固定件固定在肩关节连接件上方，舵机固定件内安装有第二肩关节舵机，第二肩关节舵机的输出轴连接有肩关节连接碳板，肩关节连接碳板连接有碳管连接件，碳管连接件设置有圆形安装槽，圆形安装槽内设置有大臂碳管。
10.作为优选，肘关节机构包括肘关节连接件、肘关节碳板连接件、肘关节连接碳板和肘关节舵机，肘关节碳板连接件一侧设置有肘关节舵机，肘关节碳板连接件另一侧与大臂碳管连接，肘关节连接件一侧与小臂碳管连接，肘关节连接件另一侧与肘关节连接碳板连接，肘关节舵机的输出轴与肘关节连接碳板连接。
11.肘关节舵机的输出轴轴线与第二肩关节舵机的输出轴轴线平行设置，用于控制小臂碳管安装机械爪结构的一端在一定角度范围内转动。
12.作为优选，肩关节机构还包括第一转盘轴承、第二转盘轴承以及设置在第一转盘轴承和第二转盘轴承之间的机械臂底盘，第一转盘轴承的内圈孔位通过螺丝与舵机连接件的中部连接，第一转盘轴承的外圈孔位通过螺丝与支架连接，第一转盘轴承的内圈孔位通过螺丝与机械臂底盘外圆面连接；第二转盘轴承的内圈孔位通过螺丝与肩关节连接件连接，第二肩关节舵机设置在肩关节连接件的舵机固定件内。
13.作为优选，第二肩关节舵机设置有两个，两个第二肩关节舵机分别位于肩关节连接件两侧。
14.作为优选，机械臂还包括第一碳管卡接件，第一碳管卡接件包括固接为一体的第一底座和第一卡接口，第一底座设置在背板上，第一卡接口与大臂碳管相适配。
15.第一卡接口为弧形卡接口，起到收纳大臂碳管的作用，初始状态下，大臂碳管卡接在弧形卡接口内，用于机械臂的断电自锁，在第二肩关节舵机作用下，大臂碳管脱离弧形卡接口进行转动。
16.作为优选，机械臂还包括第二碳管卡接件，第二碳管卡接件包括第二底座和第二卡接口，第二底座设置在背板上，第二卡接口与小臂碳管相适配。
17.第二卡接口为弧形卡接口，起到收纳小臂碳管的作用，初始状态下，小臂碳管卡接在弧形卡接口内，用于机械臂的断电自锁，在肘关节舵机作用下，小臂碳管脱离第二卡接口的弧形卡接口进行转动。
18.作为优选，第一转盘轴承和第二转盘轴承之间设置有多个铜柱。
19.铜柱两端设置有螺丝，铜柱通过螺丝分别与第一转盘轴承和第二转盘轴承连接，用于提高第一转盘轴承和第二转盘轴承之间的稳定性。
20.对比现有技术，本实用新型的有益效果在于：支架通过螺栓固定设置在背板上，第一肩关节舵机设置在支架一侧，第一肩关节舵机的输出轴通过舵机连接件与第二肩关节舵机连接，第一肩关节舵机的输出轴轴线与第二肩关节舵机的输出轴轴线相垂直，第一肩关
节舵机用于控制大臂碳管整体在一定范围内转动，第二肩关节舵机用于控制大臂碳管一端以第二肩关节舵机为转动中心在一定范围内进行转动；
21.肘关节舵机的输出轴轴线与第二肩关节舵机的输出轴轴线平行设置，用于控制小臂碳管安装机械爪结构的一端在一定角度范围内转动；
22.通过控制板，控制大臂碳管、小臂碳管转动，进而控制机械手机构抓取物品，代替人类手臂工作，而且肩关节机构、肘关节机构大部分部件支持3d打印件，成本低，开发方便自由，可以方便的进行改装，可以给个人开发，学习者一个很好的机械模型平台用于电子控制方面和软件方面的各种操作。
附图说明
23.附图1为本实用新型立体结构示意图；
24.附图2为本实用新型主视图；
25.附图3为本实用新型支架部位爆炸图；
26.附图4为本实用新型肩关节机构部分爆炸图；
27.附图5为本实用新型肘关节机构部分结构示意图；
28.附图6为本实用新型机械臂结构示意图。
29.附图中所示标号：1、背板；2、支架；3、第一碳管卡接件；4、第一肩关节舵机；5、舵机连接件；6、支架连接件；7、第一转盘轴承；8、机械臂底盘；9、第二转盘轴承；10、舵机固定件；11、第二肩关节舵机；12、肩关节连接碳板；13、肩关节连接件；14、铜柱；15、碳管连接件；16、大臂碳管；17、小臂碳管；18、机械手机构；19、机械爪；20、第二碳管卡接件；21、肘关节连接件；22、肘关节碳板连接件；23、肘关节连接碳板；24、肘关节舵机。
具体实施方式
30.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型，如图1～6所示，一种用舵机控制的可穿戴机械臂，包括背板1，背板1上设置有控制板、蓄电池以及对称设置的两组机械臂，控制板分别与机械臂和蓄电池电性连接，机械臂包括肩关节机构、肘关节机构、大臂碳管16、小臂碳管17以及机械手机构18，大臂碳管16设置在肩关节机构和肘关节机构之间，小臂碳管17设置在肘关节机构和机械手机构18之间。
31.肩关节机构包括支架2、第一肩关节舵机4、舵机连接件5、第二肩关节舵机11和肩关节连接件13，第一肩关节舵机4设置在支架2一侧，支架2另一侧设置有支架连接件6，第一肩关节舵机4的输出轴通过舵机连接件5与第二肩关节舵机11连接，肩关节连接件13一侧设置有第二肩关节舵机11，第二肩关节舵机11通过肩关节连接碳板12与大臂碳管16连接，第二肩关节舵机11设置有两个，两个第二肩关节舵机11分别位于肩关节连接件13两侧。
32.肘关节机构包括肘关节连接件21、肘关节碳板连接件22、肘关节连接碳板23和肘关节舵机24，肘关节碳板连接件22一侧设置有肘关节舵机24，肘关节碳板连接件22另一侧与大臂碳管16连接，肘关节连接件21一侧与小臂碳管17连接，肘关节连接件21另一侧与肘关节连接碳板23连接，肘关节舵机24的输出轴与肘关节连接碳板23连接。肘关节舵机24的输出轴轴线与第二肩关节舵机11的输出轴轴线平行设置，用于控制小臂碳管17安装机械爪19结构的一端在一定角度范围内转动。
33.背板1一面装上穿戴背心，用于穿戴，背板1另一面设置有控制板、蓄电池和机械臂，肩关节机构一端安装在背板1上，另一端与大臂碳管16连接，肩关节机构通过舵机控制大臂碳管16的转动，大臂碳管16远离肩关节机构的一端通过肘关节机构与小臂碳管17连接，肘关节机构通过舵机控制小臂碳管17的转动，小臂碳管17远离肩关节机构的一端设置有机械手机构18，机械手机构18的机械爪19采用自定心三爪柔性爪，同样采用舵机控制，可以自适应的抓取任意物品，通过控制板，控制大臂碳管16、小臂碳管17转动，进而控制机械手机构18抓取物品，代替人类手臂工作，而且肩关节机构、肘关节机构大部分部件、肩关节连接件13、舵机固定件10、肘关节连接件21支持3d打印件，成本低，开发方便自由，可以方便的进行改装，可以给个人开发，学习者一个很好的机械模型平台用于电子控制方面和软件方面的各种操作。
34.肩关节机构主体都可以通过3d打印件安装，支架2通过螺栓固定设置在背板1上，第一肩关节舵机4设置在支架2一侧，第一肩关节舵机4的输出轴通过舵机连接件5与第二肩关节舵机11连接，第一肩关节舵机4的输出轴轴线与第二肩关节舵机11的输出轴轴线相垂直，第一肩关节舵机4用于控制大臂碳管16整体在一定范围内转动，第二肩关节舵机11用于控制大臂碳管16一端以第二肩关节舵机11为转动中心在一定范围内进行转动，肩关节连接件13包括连接件本体和舵机固定件10，舵机固定件10固定在肩关节连接件13上方，舵机固定件10内安装有第二肩关节舵机11，第二肩关节舵机11的输出轴连接有肩关节连接碳板12，肩关节连接碳板12连接有碳管连接件15，碳管连接件15设置有圆形安装槽，圆形安装槽内设置有大臂碳管16。
35.肩关节机构还包括第一转盘轴承7、第二转盘轴承9以及设置在第一转盘轴承7和第二转盘轴承9之间的机械臂底盘8，第一转盘轴承7的内圈孔位通过螺丝与舵机连接件5的中部连接，第一转盘轴承7的外圈孔位通过螺丝与支架2的支架连接件6连接，第一转盘轴承7的内圈孔位通过螺丝与机械臂底盘8外圆面连接；第二转盘轴承9的内圈孔位通过螺丝与肩关节连接件13连接，第二肩关节舵机11设置在肩关节连接件13的舵机固定件10内。第一转盘轴承7和第二转盘轴承9之间设置有多个铜柱14，本实施例沿机械臂底盘8周向设置有四个铜柱14，铜柱14两端设置有螺丝，铜柱14通过螺丝分别与第一转盘轴承7和第二转盘轴承9连接，用于提高第一转盘轴承7和第二转盘轴承9之间的稳定性。
36.机械臂还包括第一碳管卡接件3，第一碳管卡接件3包括固接为一体的第一底座和第一卡接口，第一底座设置在背板1上，第一卡接口与大臂碳管16相适配。
37.第一卡接口为弧形卡接口，起到收纳大臂碳管16的作用，初始状态下，大臂碳管16卡接在弧形卡接口内，在第二肩关节舵机11作用下，大臂碳管16脱离弧形卡接口进行转动。
38.机械臂还包括第二碳管卡接件20，第二碳管卡接件20包括第二底座和第二卡接口，第二底座设置在背板1上，第二卡接口与小臂碳管17相适配。第二卡接口为弧形卡接口，起到收纳小臂碳管17的作用，初始状态下，小臂碳管17卡接在弧形卡接口内，在肘关节舵机24作用下，小臂碳管17脱离第二卡接口的弧形卡接口进行转动。
39.应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所限定的范围。