專(zhuān)利名稱(chēng)：安全型機(jī)械手臂的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域的機(jī)構(gòu)，具體地說(shuō)，是一種安全型機(jī)械 手臂，尤其適合助殘或護(hù)理用的機(jī)器人機(jī)械手臂。
技術(shù)背景現(xiàn)有涉及機(jī)器人中有關(guān)機(jī)械臂機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，大都無(wú)機(jī)械式過(guò)載保護(hù)裝 置。目前，國(guó)外一些著名的機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)如德國(guó)航天中心(DLR)的機(jī)器人與機(jī) 械電子研究所正在開(kāi)展安全型機(jī)器人的研究，目的是為了提高未來(lái)機(jī)器人與人類(lèi) 之間的安全合作，如用于助殘或護(hù)理的機(jī)器人在工作過(guò)程中不能對(duì)殘疾病人有任 何傷害的動(dòng)作，即當(dāng)機(jī)器人與人類(lèi)之間發(fā)生碰撞或誤操作引起過(guò)大的沖擊作用時(shí)， 安全型能自動(dòng)減小對(duì)人類(lèi)的撞擊力，保護(hù)人類(lèi)不受傷害。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專(zhuān)利CN02292175.3，發(fā)明名稱(chēng)為多關(guān) 節(jié)仿人型機(jī)器人手臂，該技術(shù)公開(kāi)了一種安裝在機(jī)器人上的機(jī)械手臂的結(jié)構(gòu)，它 具有多個(gè)回轉(zhuǎn)副和擺動(dòng)副分別組成機(jī)械手臂的肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)及手爪， 該機(jī)械手臂能夠完成取、放、擰緊、開(kāi)關(guān)等動(dòng)作。由于該技術(shù)中各關(guān)節(jié)都采用的 是剛性傳動(dòng)如齒輪傳動(dòng)或者蝸輪蝸桿傳動(dòng)，傳動(dòng)系統(tǒng)中沒(méi)有設(shè)置過(guò)載保護(hù)零件， 忽略了當(dāng)機(jī)器人在操作過(guò)程中若發(fā)生碰撞或過(guò)載沖擊時(shí)可能產(chǎn)生的危害，它是一 種非安全型機(jī)械手臂。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全型機(jī)械手臂結(jié)構(gòu)。本 發(fā)明通過(guò)在機(jī)械臂腰關(guān)節(jié)內(nèi)部的傳動(dòng)系統(tǒng)中串聯(lián)了腰關(guān)節(jié)扭矩限制器，在肘關(guān)節(jié) 內(nèi)部的傳動(dòng)系統(tǒng)中串聯(lián)了肘關(guān)節(jié)扭矩限制器，當(dāng)作用在肘關(guān)節(jié)上的負(fù)載力矩過(guò)大 時(shí)，肘關(guān)節(jié)內(nèi)部的肘關(guān)節(jié)扭矩限制器將發(fā)生內(nèi)部打滑作用，從而起到安全保護(hù)的 作用；當(dāng)作用在肩關(guān)節(jié)上的負(fù)載力矩過(guò)大時(shí)，腰關(guān)節(jié)內(nèi)部的腰關(guān)節(jié)扭矩限制器將 發(fā)生內(nèi)部打滑作用，從而又起到安全保護(hù)的作用。本發(fā)明有效地起到了機(jī)械臂在 發(fā)生過(guò)載或碰撞等偶然情況下的安全保護(hù)作用。 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)， 腕關(guān)節(jié)、手爪、腰關(guān)節(jié)扭矩限制器、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器。其中腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、 肘關(guān)節(jié)分別具有1個(gè)回轉(zhuǎn)擺動(dòng)自由度，腕關(guān)節(jié)具有3個(gè)正交的回轉(zhuǎn)擺動(dòng)自由度， 手爪具有1個(gè)開(kāi)閉移動(dòng)自由度。連接關(guān)系為所述肘關(guān)節(jié)扭矩限制器設(shè)置在在肘 關(guān)節(jié)中，所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器分別限制腰關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)的 最大負(fù)載力矩，腰關(guān)節(jié)連接肩關(guān)節(jié)，腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)的中心軸線(xiàn)之間互相垂直相 交，肩關(guān)節(jié)連接肘關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)連接腕關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)中有兩根垂直的中心軸線(xiàn)， 其中一根中心軸線(xiàn)與肩關(guān)節(jié)中心軸線(xiàn)互相垂直相交，肘關(guān)節(jié)中的另一根中心軸線(xiàn) 與肩關(guān)節(jié)中心軸線(xiàn)互相平行，腕關(guān)節(jié)的末端連接著手爪。所述腰關(guān)節(jié)包括腰關(guān)節(jié)殼體、腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)、腰關(guān)節(jié)電 機(jī)支座、轉(zhuǎn)軸、腰關(guān)節(jié)第一軸承座、軸套、腰關(guān)節(jié)第二軸承座、隔圈、擋板、輸 出軸套。相互連接關(guān)系為腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)與腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座固 結(jié)，被布置在腰關(guān)節(jié)殼體內(nèi)部，腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座與腰關(guān)節(jié)殼體聯(lián)接，轉(zhuǎn)軸與輸出 軸套之間鍵連接，輸出軸套用兩個(gè)滾動(dòng)軸承支撐在腰關(guān)節(jié)第一軸承座和腰關(guān)節(jié)第 二軸承座內(nèi)，軸套安裝在輸出軸套上，兩者之間為過(guò)渡配合，分別用于在腰關(guān)節(jié) 第一軸承座和腰關(guān)節(jié)第二軸承座內(nèi)的兩個(gè)滾動(dòng)軸承的軸向定位，隔圈安裝在輸出 軸套的法蘭與腰關(guān)節(jié)第二軸承座內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，隔圈與輸出軸套之間也為過(guò) 渡配合，擋板將輸出軸套與轉(zhuǎn)軸的輸出端緊連接。所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器的一端與腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)的輸出軸配 合連接，另一端與腰關(guān)節(jié)中轉(zhuǎn)軸的輸入端配合連接。所述腰關(guān)節(jié)與腰關(guān)節(jié)扭矩限制器傳動(dòng)關(guān)系為腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電 機(jī)的輸出軸將動(dòng)力傳給腰關(guān)節(jié)扭矩限制器，腰關(guān)節(jié)扭矩限制器又將動(dòng)力傳給轉(zhuǎn)軸， 轉(zhuǎn)軸通過(guò)鍵連接又將動(dòng)力傳給輸出軸套。當(dāng)腰關(guān)節(jié)扭矩限制器上作用的負(fù)載力矩 超過(guò)其額定值時(shí)，腰關(guān)節(jié)扭矩限制器的內(nèi)部將出現(xiàn)打滑，從而一方面可以防止腰 關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行，另一面限制了腰關(guān)節(jié)的最大負(fù)載力 矩。所述肘關(guān)節(jié)包括大臂殼體、肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)、肘關(guān)節(jié)電機(jī) 支座、肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸、第一軸承座、第二軸承座、第一轉(zhuǎn)軸軸套、第一轉(zhuǎn)軸隔 圈、小傘齒輪、第一軸端擋板、第二軸端擋板、大傘齒輪、罩殼、固定法蘭、肘
關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸、肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器、肘關(guān)節(jié)輸出法蘭。連接關(guān)系為肘關(guān)節(jié) 帶編碼器的減速直流電機(jī)與肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座固接，并裝入大臂殼體內(nèi)，肘關(guān)節(jié)電 機(jī)支座與大臂殼體聯(lián)接；肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸通過(guò)兩個(gè)滾動(dòng)軸承支撐在第一軸承座、 第二軸承座內(nèi)，第一軸承座、第二軸承座分別置于大臂殼體內(nèi)，第一轉(zhuǎn)軸軸套與 第一轉(zhuǎn)軸之間為過(guò)渡配合，用于第一軸承座、第二軸承座內(nèi)滾動(dòng)軸承的軸向定位； 小傘齒輪與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸的輸出端鍵連接，第一轉(zhuǎn)軸隔圈位于小傘齒輪與第二 軸承座內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸之間為過(guò)渡配合，第一軸端擋板裝 在第一轉(zhuǎn)軸的輸出端，并使小傘齒輪軸向定位；肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸通過(guò)肘關(guān)節(jié)諧波 齒輪減速器內(nèi)部的滾動(dòng)軸承和固定法蘭內(nèi)部的滾動(dòng)軸承得到支撐，肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn) 軸與諧波齒輪減速器的輸入軸套之間為過(guò)渡配合，固定法蘭固定在大臂殼體上， 大傘齒輪與肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸的輸入端之間鍵連接，第二軸端擋板與肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn) 軸的輸入端固定，并使大傘齒輪軸向定位；罩殼與固定法蘭固定；肘關(guān)節(jié)諧波齒 輪減速器的外法蘭與固定法蘭固定，肘關(guān)節(jié)輸出法蘭與肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器的 輸出端面連接。所述肘關(guān)節(jié)扭矩限制器的一端與肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)的輸出軸配 合連接，另一端與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸的輸入端配合連接。所述肘關(guān)節(jié)與肘關(guān)節(jié)扭矩限制器之間的傳動(dòng)關(guān)系為肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速 直流電機(jī)的輸出軸將動(dòng)力傳給肘關(guān)節(jié)扭矩限制器，肘關(guān)節(jié)扭矩限制器再將動(dòng)力通 過(guò)肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸、小傘齒輪、大傘齒輪、肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸，傳給肘關(guān)節(jié)諧波齒 輪減速器，動(dòng)力經(jīng)減速、增扭、換向后通過(guò)肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器的輸出端面?zhèn)?給肘關(guān)節(jié)輸出法蘭，當(dāng)肘關(guān)節(jié)扭矩限制器上作用的負(fù)載力矩超過(guò)其額定值時(shí)，肘 關(guān)節(jié)扭矩限制器的內(nèi)部將出現(xiàn)打滑，從而一方面可以防止肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速 直流電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行，另一面限制了也肘關(guān)節(jié)的最大負(fù)載力矩。本發(fā)明工作時(shí)，腰關(guān)節(jié)中的動(dòng)力通過(guò)腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)、腰關(guān) 節(jié)扭矩限制器、轉(zhuǎn)軸、輸出軸套和肩關(guān)節(jié)中的輸入法蘭套，傳給肩關(guān)節(jié)殼體，使 肩關(guān)節(jié)可以繞腰關(guān)節(jié)的中心軸線(xiàn)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；肩關(guān)節(jié)中的動(dòng)力通過(guò)肩關(guān)節(jié)帶編 碼器的減速直流電機(jī)、肩關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器、輸出法蘭套，傳給肘關(guān)節(jié)中的大 臂殼體，使肘關(guān)節(jié)可以繞肩關(guān)節(jié)的中心軸線(xiàn)發(fā)生相
輪、大傘齒輪、肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸，肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器、肘關(guān)節(jié)輸出法蘭，傳 給腕關(guān)節(jié)中的小臂殼體，使腕關(guān)節(jié)可以繞肘關(guān)節(jié)中的肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸的中心軸線(xiàn) 發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；腕關(guān)節(jié)中的動(dòng)力分別通過(guò)其內(nèi)3個(gè)帶編碼器的減速直流電機(jī)和蝸 輪蝸桿傳動(dòng)輸出給腕關(guān)節(jié)末端連接的手爪，使其分別繞中心軸線(xiàn)產(chǎn)生3種正交回 轉(zhuǎn)擺動(dòng)，手爪內(nèi)部通過(guò)l個(gè)帶編碼器的減速直流電機(jī)、2組傘形蝸輪蝸桿傳動(dòng)、2 組平行四邊形機(jī)構(gòu)帶動(dòng)手爪產(chǎn)生開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的有益效果在于當(dāng)作用在肘關(guān)節(jié)上的負(fù)載力矩過(guò)大時(shí)，肘關(guān)節(jié)內(nèi)部 的肘關(guān)節(jié)扭矩限制器將發(fā)生內(nèi)部打滑作用，從而起到安全保護(hù)的作用；當(dāng)作用在 肩關(guān)節(jié)上的負(fù)載力矩過(guò)大時(shí)，腰關(guān)節(jié)內(nèi)部的腰關(guān)節(jié)扭矩限制器將發(fā)生內(nèi)部打滑作 用，從而又起到安全保護(hù)的作用。


圖l為本發(fā)明的總裝配結(jié)構(gòu) 圖2為本發(fā)明的腰關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu) 圖3為本發(fā)明的肘關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)具體實(shí)施方式
下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下 進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。如圖l、圖2、圖3所示，本實(shí)施例包括腰關(guān)節(jié)l、肩關(guān)節(jié)2、肘關(guān)節(jié)3、腕 關(guān)節(jié)4、手爪5、腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26。其中腰關(guān)節(jié)l、 肩關(guān)節(jié)2、肘關(guān)節(jié)3分別具有1個(gè)回轉(zhuǎn)擺動(dòng)自由度，腕關(guān)節(jié)4具有3個(gè)正交的回轉(zhuǎn) 擺動(dòng)自由度，手爪5具有1個(gè)開(kāi)閉移動(dòng)自由度。所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9設(shè)置在 腰關(guān)節(jié)1中，所述肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26設(shè)置在在肘關(guān)節(jié)3中，所述腰關(guān)節(jié)扭矩限 制器9、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26分別限制腰關(guān)節(jié)1、肘關(guān)節(jié)3的最大負(fù)載力矩，腰 關(guān)節(jié)1連接肩關(guān)節(jié)2，腰關(guān)節(jié)l、肩關(guān)節(jié)2的中心軸線(xiàn)之間互相垂直相交，肩關(guān)節(jié) 2連接肘關(guān)節(jié)3，肘關(guān)節(jié)3連接腕關(guān)節(jié)4，腕關(guān)節(jié)4的末端連接著手爪。如圖2所示，腰關(guān)節(jié)1包括腰關(guān)節(jié)殼體6，腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī) 7，腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座8，轉(zhuǎn)軸IO，腰關(guān)節(jié)第一軸承座ll，軸套12，腰關(guān)節(jié)第二軸 承座13，隔圈14，擋板15，輸出軸套16。連接關(guān)系為腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速
直流電機(jī)7通過(guò)螺釘與腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座8固結(jié)，被布置在腰關(guān)節(jié)殼體6內(nèi)部，腰 關(guān)節(jié)電機(jī)支座8與腰關(guān)節(jié)殼體6之間螺釘聯(lián)接，腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9的一端與帶 編碼器的減速直流電機(jī)7的輸出軸之間用夾緊螺釘緊配合連接，另一端與轉(zhuǎn)軸10 的輸入端也用夾緊螺釘緊配合連接，轉(zhuǎn)軸10與輸出軸套16之間鍵連接，輸出軸 套16用兩個(gè)滾動(dòng)軸承支撐在腰關(guān)節(jié)第一軸承座11和腰關(guān)節(jié)第二軸承座13內(nèi)，軸 套12安裝在輸出軸套16上，兩者之間為過(guò)渡配合，分別用于在腰關(guān)節(jié)第一軸承 座11和腰關(guān)節(jié)第二軸承座13內(nèi)的兩個(gè)滾動(dòng)軸承的軸向定位，隔圈14安裝在輸出 軸套16的法蘭與腰關(guān)節(jié)第二軸承座13內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，隔圈14與輸出軸套16 之間也為過(guò)渡配合，擋板15用螺釘將輸出軸套16與轉(zhuǎn)軸10的輸出端緊連接。所述腰關(guān)節(jié)1腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9的傳動(dòng)關(guān)系為腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直 流電機(jī)7的輸出軸將動(dòng)力傳給腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9，腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9又將動(dòng)力 傳給轉(zhuǎn)軸10，轉(zhuǎn)軸10通過(guò)鍵連接又將動(dòng)力傳給輸出軸套16。當(dāng)腰關(guān)節(jié)扭矩限制 器9上作用的負(fù)載力矩超過(guò)其額定值時(shí)，腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9的內(nèi)部將出現(xiàn)打滑， 從而一方面可以防止腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)7出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行，另一面限 制了腰關(guān)節(jié)l的最大負(fù)載力矩。如圖3所示，肘關(guān)節(jié)3包括大臂殼體23，肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī) 24，肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座25，肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸27，第一軸承座28、第二軸承座30 , 第一轉(zhuǎn)軸軸套29，第一轉(zhuǎn)軸隔圈31，小傘齒輪32，第一軸端擋板33，第二軸端 擋板34，大傘齒輪35，罩殼37，固定法蘭38，肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39，肘關(guān)節(jié)諧波 齒輪減速器40，肘關(guān)節(jié)輸出法蘭41。連接關(guān)系為肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電 機(jī)24用螺釘與肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座25固接，并裝入大臂殼體23內(nèi)，肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座 25與大臂殼體23之間螺釘聯(lián)接；肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26的一端與肘關(guān)節(jié)帶編碼器 的減速直流電機(jī)24的輸出軸之間通過(guò)夾緊螺釘緊配合連接，另一端與肘關(guān)節(jié)第一 轉(zhuǎn)軸27的輸入端之間通過(guò)夾緊螺釘緊配合連接；肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸27通過(guò)兩個(gè)滾 動(dòng)軸承支撐在第一軸承座28、第二軸承座30內(nèi)，第一軸承座28、第二軸承座30 分別置于大臂殼體23內(nèi)，并與之螺釘聯(lián)接；第一轉(zhuǎn)軸軸套29與第一轉(zhuǎn)軸27之間 為過(guò)渡配合，用于第一軸承座28、第二軸承座30內(nèi)滾動(dòng)軸承的軸向定位；小傘齒 輪32與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸27的輸出端鍵連接，第一轉(zhuǎn)軸隔圈31位于小傘齒輪32 與第二軸承座30內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸27之間為過(guò)渡配合，第
一軸端擋板33用螺釘裝在第一轉(zhuǎn)軸27的輸出端，并使小傘齒輪32軸向定位；肘 關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39通過(guò)肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器40內(nèi)部的滾動(dòng)軸承和固定法蘭38內(nèi) 部的滾動(dòng)軸承得到支撐，肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39與諧波齒輪減速器40的輸入軸套之 間為過(guò)渡配合，并用兩個(gè)緊定螺釘固定，固定法蘭38用螺釘固定在大臂殼體23 上，大傘齒輪35與肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39的輸入端之間鍵連接，第二軸端擋板34用 螺釘與肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39的輸入端固定，并使大傘齒輪35軸向定位；罩殼37與 固定法蘭38之間用螺釘固定；肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器40的外法蘭與固定法蘭38 之間用螺釘固定，肘關(guān)節(jié)輸出法蘭41與肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器40的輸出端面之 間螺釘連接。所述肘關(guān)節(jié)3與肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26的傳動(dòng)關(guān)系為肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速 直流電機(jī)24的輸出軸將動(dòng)力傳給肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26，肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26再 將動(dòng)力通過(guò)肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸27、小傘齒輪32、大傘齒輪35、肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39， 傳給肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器40，動(dòng)力經(jīng)減速、增扭、換向后通過(guò)肘關(guān)節(jié)諧波齒輪 減速器40的輸出端面?zhèn)鹘o肘關(guān)節(jié)輸出法蘭41，當(dāng)肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26上作用的 負(fù)載力矩超過(guò)其額定值時(shí)，肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26的內(nèi)部將出現(xiàn)打滑，從而一方面 可以防止肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)24出現(xiàn)過(guò)載運(yùn)行，另一面限制了也肘關(guān) 節(jié)3的最大負(fù)載力矩。本實(shí)施例中，腰關(guān)節(jié)l中的輸出軸套連接著肩關(guān)節(jié)2中的輸入法蘭套，腰關(guān) 節(jié)1、肩關(guān)節(jié)2的中心軸線(xiàn)A-A與B-B之間互相垂直相交；肩關(guān)節(jié)2中的輸出法蘭 套連接著肘關(guān)節(jié)3中的大臂殼體，肩關(guān)節(jié)2的中心軸線(xiàn)B-B與肘關(guān)節(jié)3中第一轉(zhuǎn) 軸軸線(xiàn)G-G互相垂直相交；肘關(guān)節(jié)3中的肘關(guān)節(jié)輸出法蘭連接著腕關(guān)節(jié)4中的小 臂殼體，肘關(guān)節(jié)3中第二轉(zhuǎn)軸的中心線(xiàn)C-C與腕關(guān)節(jié)4內(nèi)小臂殼體的中心軸線(xiàn)D-D 互相垂直相交，肘關(guān)節(jié)3中第一轉(zhuǎn)軸的中心軸線(xiàn)G-G與第二轉(zhuǎn)軸的中心線(xiàn)C-C互 相垂直相交；腕關(guān)節(jié)4的末端連接著手爪5。本實(shí)施例工作時(shí)，腰關(guān)節(jié)l中的動(dòng)力通過(guò)腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)7、 腰關(guān)節(jié)扭矩限制器9、轉(zhuǎn)軸IO、輸出軸套16、和肩關(guān)節(jié)2中的輸入法蘭套，傳給 肩關(guān)節(jié)殼體，使肩關(guān)節(jié)2可以繞腰關(guān)節(jié)1的中心軸線(xiàn)A-A發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；肩關(guān)節(jié) 2中的動(dòng)力通過(guò)肩關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)、肩關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器、輸出法 蘭套，傳給肘關(guān)節(jié)3中的大臂殼體23，使肘關(guān)節(jié)3可以繞肩關(guān)節(jié)2的中心軸線(xiàn)B-B 發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；肘關(guān)節(jié)3中的動(dòng)力通過(guò)肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)24、肘關(guān) 節(jié)扭矩限制器26、肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸27、小傘齒輪32、大傘齒輪35、肘關(guān)節(jié)第二 轉(zhuǎn)軸39，肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器40、肘關(guān)節(jié)輸出法蘭41，傳給腕關(guān)節(jié)4中的小臂 殼體42，使腕關(guān)節(jié)4可以繞肘關(guān)節(jié)3中的肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸39的中心軸線(xiàn)C-C發(fā)生 相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；腕關(guān)節(jié)4中的動(dòng)力分別通過(guò)其內(nèi)3個(gè)帶編碼器的減速直流電機(jī)和蝸輪 蝸桿傳動(dòng)輸出給腕關(guān)節(jié)4末端連接的手爪5，使其分別繞中心軸線(xiàn)D-D、 E-E、 F-F 產(chǎn)生3種正交回轉(zhuǎn)擺動(dòng)，手爪5內(nèi)部通過(guò)1個(gè)帶編碼器的減速直流電機(jī)、2組傘形 蝸輪蝸桿傳動(dòng)、2組平行四邊形機(jī)構(gòu)帶動(dòng)手爪產(chǎn)生開(kāi)閉運(yùn)動(dòng)。當(dāng)作用在肘關(guān)節(jié)3 上的負(fù)載力矩過(guò)大時(shí)，肘關(guān)節(jié)3內(nèi)部的肘關(guān)節(jié)扭矩限制器26將發(fā)生內(nèi)部打滑作用， 從而起到
權(quán)利要求
1.一種安全型機(jī)械手臂，包括腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、手爪，腰關(guān)節(jié)連接肩關(guān)節(jié)，肩關(guān)節(jié)連接肘關(guān)節(jié)，肘關(guān)節(jié)連接腕關(guān)節(jié)，腕關(guān)節(jié)的末端連接著手爪，其特征在于，還包括腰關(guān)節(jié)扭矩限制器、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器，所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器設(shè)置在腰關(guān)節(jié)中，所述肘關(guān)節(jié)扭矩限制器設(shè)置在在肘關(guān)節(jié)中，所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器分別限制腰關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)的最大負(fù)載力矩，腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)的中心軸線(xiàn)之間互相垂直相交，肘關(guān)節(jié)中有兩根垂直的中心軸線(xiàn)，其中一根中心軸線(xiàn)與肩關(guān)節(jié)中心軸線(xiàn)互相垂直相交，肘關(guān)節(jié)中的另一根中心軸線(xiàn)與肩關(guān)節(jié)中心軸線(xiàn)互相平行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述腰關(guān)節(jié)包括腰 關(guān)節(jié)殼體、腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)、腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座、轉(zhuǎn)軸、腰關(guān)節(jié)第 一軸承座、軸套、腰關(guān)節(jié)第二軸承座、隔圈、擋板、輸出軸套，相互連接關(guān)系為 腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)與腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座固結(jié)，被布置在腰關(guān)節(jié)殼體內(nèi) 部，腰關(guān)節(jié)電機(jī)支座與腰關(guān)節(jié)殼體聯(lián)接，轉(zhuǎn)軸與輸出軸套之間鍵連接，輸出軸套 用兩個(gè)滾動(dòng)軸承支撐在腰關(guān)節(jié)第一軸承座和腰關(guān)節(jié)第二軸承座內(nèi)，軸套安裝在輸 出軸套上，隔圈安裝在輸出軸套與腰關(guān)節(jié)第二軸承座之間，隔圈與輸出軸套之間 也為過(guò)渡配合，擋板將輸出軸套與轉(zhuǎn)軸的輸出端緊連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述軸套和輸出軸套 之間為過(guò)渡配合，分別用于在腰關(guān)節(jié)第一軸承座和腰關(guān)節(jié)第二軸承座內(nèi)的兩個(gè)滾 動(dòng)軸承的軸向定位。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述隔圈安裝在輸出 軸套的法蘭與腰關(guān)節(jié)第二軸承座內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，隔圈與輸出軸套之間也為過(guò) 渡配合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器的一端與腰關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)的輸出軸配合連接，另一端與腰 關(guān)節(jié)中轉(zhuǎn)軸的輸入端配合連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述肘關(guān)節(jié)包括大臂殼體、肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)、肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座、肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸、 第一軸承座、第二軸承座、第一轉(zhuǎn)軸軸套、第一轉(zhuǎn)軸隔圈、小傘齒輪、第一軸端 擋板、第二軸端擋板、大傘齒輪、罩殼、固定法蘭、肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸、肘關(guān)節(jié)諧 波齒輪減速器、肘關(guān)節(jié)輸出法蘭，連接關(guān)系為肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī) 與肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座固接，并裝入大臂殼體內(nèi)，肘關(guān)節(jié)電機(jī)支座與大臂殼體聯(lián)接， 肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸通過(guò)兩個(gè)滾動(dòng)軸承支撐在第一軸承座、第二軸承座內(nèi)，第一軸承 座、第二軸承座分別置于大臂殼體內(nèi)，小傘齒輪與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸的輸出端鍵連 接，第一轉(zhuǎn)軸隔圈位于小傘齒輪與第二軸承座內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，第一軸端擋板 裝在第一轉(zhuǎn)軸的輸出端，并使小傘齒輪軸向定位，肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸通過(guò)肘關(guān)節(jié)諧 波齒輪減速器和固定法蘭支撐，固定法蘭固定在大臂殼體上，大傘齒輪與肘關(guān)節(jié) 第二轉(zhuǎn)軸的輸入端之間鍵連接，第二軸端擋板與肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸的輸入端固定， 并使大傘齒輪軸向定位，罩殼與固定法蘭固定，肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器的外法蘭 與固定法蘭固定，肘關(guān)節(jié)輸出法蘭與肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器的輸出端面連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述第一轉(zhuǎn)軸軸套與 第一轉(zhuǎn)軸之間為過(guò)渡配合，用于第一軸承座、第二軸承座內(nèi)滾動(dòng)軸承的軸向定位。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述第一轉(zhuǎn)軸隔圈位 于小傘齒輪與第二軸承座內(nèi)的滾動(dòng)軸承之間，與肘關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸之間為過(guò)渡配合；所述肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸通過(guò)肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器內(nèi)部的滾動(dòng)軸承和固定法蘭內(nèi)部 的滾動(dòng)軸承支撐，肘關(guān)節(jié)第二轉(zhuǎn)軸與肘關(guān)節(jié)諧波齒輪減速器的輸入軸套之間為過(guò) 渡配合。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述肘關(guān)節(jié)扭矩限制器的一端與肘關(guān)節(jié)帶編碼器的減速直流電機(jī)的輸出軸配合連接，另一端與肘 關(guān)節(jié)第一轉(zhuǎn)軸的輸入端配合連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安全型機(jī)械手臂，其特征是，所述肘關(guān)節(jié)中第二轉(zhuǎn) 軸的軸線(xiàn)與腕關(guān)節(jié)內(nèi)小臂殼體的中心軸線(xiàn)之間垂直相交。
全文摘要
一種安全型機(jī)械臂，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明包括腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、腕關(guān)節(jié)、手爪。所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器設(shè)置在腰關(guān)節(jié)中，所述肘關(guān)節(jié)扭矩限制器設(shè)置在肘關(guān)節(jié)中，所述腰關(guān)節(jié)扭矩限制器、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器分別限制腰關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)的最大負(fù)載力矩，腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)的中心軸線(xiàn)之間互相垂直相交，肩關(guān)節(jié)中心軸線(xiàn)與肘關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的軸線(xiàn)互相垂直相交。腰關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)分別具有1個(gè)回轉(zhuǎn)擺動(dòng)自由度，腕關(guān)節(jié)具有3個(gè)正交的回轉(zhuǎn)擺動(dòng)自由度，手爪具有1個(gè)開(kāi)閉移動(dòng)自由度。腰關(guān)節(jié)扭矩限制器、肘關(guān)節(jié)扭矩限制器有效地起到了機(jī)械臂在發(fā)生過(guò)載或碰撞等偶然情況下的安全保護(hù)作用。本發(fā)明特別適合助殘或護(hù)理用的機(jī)器人機(jī)械手臂。
文檔編號(hào)B25J17/00GK101130246SQ20071004646
公開(kāi)日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2007年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月27日
發(fā)明者軍 楊, 翟嘉心, 陳衛(wèi)東, 頓向明, 高雪官 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)