專利名稱：機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)，尤其涉及一種機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)。
背景技術(shù)：
多自由度關(guān)節(jié)主要用作機(jī)器人的腕關(guān)節(jié)或者肩關(guān)節(jié)，從機(jī)器人技術(shù)發(fā)展開始就一直是研究的重點(diǎn)。但是腕關(guān)節(jié)由于其靈活性和多自由度的特點(diǎn)，使之成為了研究的難點(diǎn)。目前大多數(shù)機(jī)器人的多自由度運(yùn)動(dòng)都是由幾個(gè)單自由度關(guān)節(jié)組合而成，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)大部分采用電磁式伺服電機(jī)，需要機(jī)械減速機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)，因此結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，體積也比較龐大。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且體積也比較龐大的不足，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、體積小、重量輕、且控制精度高的機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)，包括內(nèi)半圓環(huán)體支架、圓環(huán)體、外半圓環(huán)體，所述內(nèi)半圓環(huán)體支架鉸接于所述圓環(huán)體內(nèi)側(cè)，所述外半圓環(huán)體鉸接于所述圓環(huán)體外側(cè)，所述的內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體的兩個(gè)連接點(diǎn)、外半圓環(huán)體與圓環(huán)體的兩個(gè)連接點(diǎn)位于圓環(huán)體直徑上，內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體兩連接點(diǎn)的連線垂直于外半圓環(huán)體與圓環(huán)體兩連接點(diǎn)的連線；所述內(nèi)半圓環(huán)體支架與所述圓環(huán)體的連接處裝有第一超聲波電機(jī)，所述第一超聲波電機(jī)安裝在內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)，所述圓環(huán)體與所述外半圓環(huán)體的連接處裝有第二超聲波電機(jī)，所述第二超聲波電機(jī)安裝在所述圓環(huán)體內(nèi)側(cè)，第一超聲波電機(jī)的輸出軸與圓環(huán)體之間用鍵固定連接，第二超聲波電機(jī)的輸出軸與外半圓環(huán)體之間用鍵固定連接；所述的外半圓環(huán)體內(nèi)側(cè)、內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)開設(shè)有連接孔。
進(jìn)一步，所述的第一超聲波電機(jī)與內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)之間、第二超聲波電機(jī)與圓環(huán)體內(nèi)側(cè)之間設(shè)置墊片。
再進(jìn)一步，遠(yuǎn)離第一超聲波電機(jī)的內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體鉸接處的鉸軸上套有銅套，遠(yuǎn)離第二超聲波電機(jī)的外半圓環(huán)體與圓環(huán)體鉸接處的鉸軸上套有銅套。
根據(jù)上述方案，固定在內(nèi)半圓環(huán)體支架上的超聲波電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可帶動(dòng)圓環(huán)體轉(zhuǎn)動(dòng)，而固定在圓環(huán)體上的超聲波電機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)可帶動(dòng)外半圓環(huán)體轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)兩臺(tái)超聲波電機(jī)同時(shí)旋轉(zhuǎn)時(shí)，實(shí)現(xiàn)了所述外半圓環(huán)體的多自由度運(yùn)動(dòng)。
本實(shí)用新型的有益效果在于1.通過兩臺(tái)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)就實(shí)現(xiàn)了單關(guān)節(jié)的多自由度運(yùn)動(dòng)，關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。2.采用超聲波電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)，由于超聲波電機(jī)的低速大轉(zhuǎn)矩特性和自鎖性能，可以直接驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，而不需要減速機(jī)構(gòu)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)，簡化了結(jié)構(gòu)，減輕了關(guān)節(jié)的體積和重量。3.超聲波電機(jī)同時(shí)具有很高的響應(yīng)速度和很好的制動(dòng)性能，可以精確的定位控制，提高了關(guān)節(jié)的控制精度。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是支架與超聲波電機(jī)的連接機(jī)械圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參照圖1，一種機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)，包括第一超聲波電機(jī)1和第二超聲波電機(jī)2、外半圓環(huán)體3、圓環(huán)體4、內(nèi)半圓環(huán)體支架5和支撐桿6。所述內(nèi)半圓環(huán)體支架5鉸接于圓環(huán)體4的內(nèi)側(cè)，其一端與圓環(huán)體4通過第一鉸軸9鉸接，另一端通過第一超聲波電機(jī)1的輸出軸與圓環(huán)體4鉸接，第一超聲波電機(jī)1安裝于內(nèi)半圓環(huán)體支架5內(nèi)側(cè)，第一超聲波電機(jī)1的輸出軸與圓環(huán)體4之間用鍵固定連接，這樣軸在連接孔中就不會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此第一超聲波電機(jī)1的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)圓環(huán)體4相對(duì)于內(nèi)半圓環(huán)體支架5的運(yùn)動(dòng)。所述外半圓環(huán)體3鉸接與所述圓環(huán)體4的外側(cè)，外半圓環(huán)體3一端與圓環(huán)體4通過第二鉸軸10鉸接，另一端通過第二超聲波電機(jī)2的輸出軸與圓環(huán)體4鉸接，第二超聲波電機(jī)安裝于圓環(huán)體4內(nèi)側(cè)，第二超聲波電機(jī)2的輸出軸與半圓環(huán)體3之間用鍵固定連接，這樣軸在連接孔中就不會(huì)有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，因此第二超聲波電機(jī)2的旋轉(zhuǎn)會(huì)帶動(dòng)外半圓環(huán)體3相對(duì)于圓環(huán)體4的運(yùn)動(dòng)。內(nèi)半圓環(huán)體支架5與圓環(huán)體4的兩個(gè)連接點(diǎn)、外半圓環(huán)體3與圓環(huán)體4的兩個(gè)連接點(diǎn)位于圓環(huán)體4直徑所在直線上，并且內(nèi)半圓環(huán)體支架5與圓環(huán)體4兩連接點(diǎn)的連線垂直與外半圓環(huán)體3與圓環(huán)體4兩連接點(diǎn)的連線。內(nèi)半圓環(huán)體支架5、外半圓環(huán)體3內(nèi)側(cè)開設(shè)有連接孔，可將關(guān)節(jié)與聯(lián)接臂相連。
在第一超聲波電機(jī)1和第二超聲波電機(jī)2同時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一超聲波電機(jī)1帶動(dòng)圓環(huán)體4相對(duì)于內(nèi)半圓環(huán)體支架5運(yùn)動(dòng)，而第二超聲波電機(jī)2又帶動(dòng)外半圓環(huán)體3相對(duì)于圓環(huán)體4運(yùn)動(dòng)，因此外半圓環(huán)體3的相對(duì)于內(nèi)半圓環(huán)體支架5的運(yùn)動(dòng)是兩臺(tái)超聲波電機(jī)運(yùn)動(dòng)的合成，實(shí)現(xiàn)了多自由度運(yùn)動(dòng)。
圖2是本實(shí)用新型所述機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)的內(nèi)半圓環(huán)體支架5與第一超聲波電機(jī)1的連接機(jī)械圖。為了方便電機(jī)的安裝，在第一超聲波電機(jī)1和內(nèi)半圓環(huán)體支架5之間加了一個(gè)圓餅狀的墊片7。為了減小鉸軸與內(nèi)半圓環(huán)體支架5之間的摩擦，在第一鉸軸9外設(shè)置一銅套8，第一鉸軸位于所述的銅套8中。同樣在圓環(huán)體4與第二臺(tái)超聲波電機(jī)2之間也加設(shè)一圓餅狀墊片，在第二鉸軸外設(shè)置一銅套以減小鉸軸與圓環(huán)體之間的摩擦。
權(quán)利要求1.機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)，其特征在于包括內(nèi)半圓環(huán)體支架、圓環(huán)體、外半圓環(huán)體，所述內(nèi)半圓環(huán)體支架鉸接于所述圓環(huán)體內(nèi)側(cè)，所述外半圓環(huán)體鉸接于所述圓環(huán)體外側(cè)，所述的內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體的兩個(gè)連接點(diǎn)、外半圓環(huán)體與圓環(huán)體的兩個(gè)連接點(diǎn)位于圓環(huán)體直徑上，內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體兩連接點(diǎn)的連線垂直于外半圓環(huán)體與圓環(huán)體兩連接點(diǎn)的連線；所述內(nèi)半圓環(huán)體支架與所述圓環(huán)體的連接處裝有第一超聲波電機(jī)，所述第一超聲波電機(jī)安裝在內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)，所述圓環(huán)體與所述外半圓環(huán)體的連接處裝有第二超聲波電機(jī)，所述第二超聲波電機(jī)安裝在所述圓環(huán)體內(nèi)側(cè)，第一超聲波電機(jī)的輸出軸與圓環(huán)體之間用鍵固定連接，第二超聲波電機(jī)的輸出軸與外半圓環(huán)體之間用鍵固定連接；所述的外半圓環(huán)體內(nèi)側(cè)、內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)開設(shè)有連接孔。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)，其特征在于所述的第一超聲波電機(jī)與內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)之間、第二超聲波電機(jī)與圓環(huán)體內(nèi)側(cè)之間設(shè)置墊片。
3.如權(quán)利要求1或2所述的機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)，其特征在于遠(yuǎn)離第一超聲波電機(jī)的內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體鉸接處的鉸軸上套有銅套，遠(yuǎn)離第二超聲波電機(jī)的外半圓環(huán)體與圓環(huán)體鉸接處的鉸軸上套有銅套。
專利摘要機(jī)器人多自由度關(guān)節(jié)，內(nèi)半圓環(huán)體支架鉸接于圓環(huán)體內(nèi)側(cè)，外半圓環(huán)體鉸接于圓環(huán)體外側(cè)，內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體的兩個(gè)連接點(diǎn)、外半圓環(huán)體與圓環(huán)體的兩個(gè)連接點(diǎn)位于圓環(huán)體直徑上，內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體兩連接點(diǎn)的連線垂直于外半圓環(huán)體與圓環(huán)體兩連接點(diǎn)的連線；內(nèi)半圓環(huán)體支架與圓環(huán)體的連接處裝有第一超聲波電機(jī)，第一超聲波電機(jī)安裝在內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)；圓環(huán)體與外半圓環(huán)體的連接處裝有第二超聲波電機(jī)，第二超聲波電機(jī)安裝在圓環(huán)體內(nèi)側(cè)；第一超聲波電機(jī)的輸出軸與圓環(huán)體之間用鍵固定連接，第二超聲波電機(jī)的輸出軸與外半圓環(huán)體之間用鍵固定連接；外半圓環(huán)體內(nèi)側(cè)、內(nèi)半圓環(huán)體支架內(nèi)側(cè)開設(shè)有連接孔。
文檔編號(hào)B25J17/00GK2744483SQ20042010766
公開日2005年12月7日 申請日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者曹文明, 馮浩 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)