專利名稱：用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，屬于機電設(shè)備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在靠電力驅(qū)動的機器人關(guān)節(jié)中，電力傳輸線的布置必須考慮關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)及其運動空間，既要保留足夠的線長余量，又要盡量節(jié)省占用空間，以免在運動中，產(chǎn)生絞線、拉線等等問題，這對機器人關(guān)節(jié)機械結(jié)構(gòu)提出了較高的要求，而且限制了關(guān)節(jié)的運動空間。另外，由于電力線的連續(xù)性，在關(guān)節(jié)往復(fù)運動中，電力線受到反復(fù)的彎曲，造成疲勞損傷，降低其使用壽命。因此，采用新的傳輸方法，解決機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)電能傳輸問題，是提高機器人使用性能的重要課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對目前機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)在運動過程中產(chǎn)生的絞線、拉線的問題，提出了一種增加關(guān)節(jié)的運動空間的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)。本發(fā)明所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，包括具有相同軸線的初級組件和次級組件，其特征在于所述初級組件包括兩個彼此背對且沿關(guān)節(jié)軸向分布的L形支架、短軸和初級磁芯，所述L形支架相同位置設(shè)有的軸孔，所述短軸安裝在兩支架的軸孔間，所述初級磁芯套接在所述短軸上，且所述初級磁芯外側(cè)繞制初級線圈；所述初級組件通過L形支架固定于機器人關(guān)節(jié)的前端臂上；所述次級組件包括磁芯安裝架和次級磁芯，所述磁芯安裝架包括設(shè)有條形槽的架體和L形側(cè)板，所述次級磁芯的側(cè)臂連接、相對的內(nèi)柱，且安裝于所述磁芯安裝架中；所述次級磁芯內(nèi)柱外側(cè)各繞制一個次級線圈，且相互串聯(lián)；所述次級組件通過磁芯安裝架固定于機器人關(guān)節(jié)的后端臂上。所述短軸、所述初級磁芯和初級線圈的軸線與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線重合。所述次級磁芯的內(nèi)柱與所述次級線圈的軸線與關(guān)節(jié)軸線重合。所述初級磁芯處于兩個次級磁芯內(nèi)柱之間的中間位置，保持初級磁芯與次級磁芯之間的間隙相等。所述次級磁芯采用UR型鐵氧體磁芯制作。所述次級線圈繞向一致。所述L形支架、所述磁芯安裝架和所述次級磁芯均為尼龍材料。本發(fā)明所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)通過初級線圈與次級線圈之間的電磁感應(yīng)，將電能傳輸至關(guān)節(jié)驅(qū)動電機。初級磁芯與次級磁芯及磁芯間隙形成磁通路，強化線圈之間的耦合。由于初級組件與次級組件中的磁芯與線圈的旋轉(zhuǎn)軸線與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸一致，在關(guān)節(jié)運動時，次級磁芯與次級線圈相對初級磁芯與初級線圈只做同軸轉(zhuǎn)動；且初級磁芯為環(huán)形磁芯，與次級磁芯形成的磁路的長度和等效面積都不發(fā)生變化，因此線圈的耦合參數(shù)不變，電能可以穩(wěn)定傳輸；而且，初級磁芯與初級線圈處于兩個結(jié)構(gòu)完全相同次級磁芯和次級線圈之間，當(dāng)由于振動等原因使得關(guān)節(jié)前端臂和后端臂沿轉(zhuǎn)軸錯位而引起兩側(cè)磁芯移動時，初級磁芯兩側(cè)間隙自動補償，保證電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本發(fā)明的有益效果(1)采用電磁感應(yīng)方式實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸，避免了由于關(guān)節(jié)運動使得傳輸線受疲勞損傷，使用壽命下降；(2)采用環(huán)形初級磁芯和UR形次級磁芯組成耦合磁路，適應(yīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運動，使電能傳輸獲得較高的穩(wěn)定性。


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具體實施例方式下面結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明參照附圖本發(fā)明所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，包括具有相同軸線的初級組件I和次級組件2，所述初級組件I包括兩個彼此背對且沿關(guān)節(jié)軸向分布的L形支架11、短軸12和初級磁芯13，所述L形支架11相同位置設(shè)有的軸孔，所述短軸12安裝在兩支架的軸孔間，所述初級磁芯13套接在所述短軸12上，且所述初級磁芯13外側(cè)繞制初級線圈131 ;所述初級組件I通過L形支架11固定于機器人關(guān)節(jié)的前端臂上；所述次級組件2包括磁芯安裝架21和次級磁芯22，所述磁芯安裝架21包括設(shè)有條形槽2111的架體211和L形側(cè)板212，所述次級磁芯22的側(cè)臂221連接、相對的內(nèi)柱222， 且安裝于所述磁芯安裝架21中；所述次級磁芯內(nèi)柱222外側(cè)各繞制一個次級線圈2221，且相互串聯(lián)；所述次級組件2通過磁芯安裝架21固定于機器人關(guān)節(jié)的后端臂上。所述短軸12、所述初級磁芯13和初級線圈131的軸線與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線重合。所述次級磁芯22的內(nèi)柱222與所述次級線圈2221的軸線與關(guān)節(jié)軸線重合。所述初級磁芯13處于兩個次級磁芯內(nèi)柱222之間的中間位置，保持初級磁芯13 與次級磁芯之間的間隙相等。所述次級磁芯22采用UR型鐵氧體磁芯制作。所述次級線圈2221繞向一致。所述L形支架11、所述磁芯安裝架21和所述次級磁芯22均為尼龍材料。本發(fā)明所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)通過初級線圈13與次級線圈22之間的電磁感應(yīng)，將電能傳輸至關(guān)節(jié)驅(qū)動電機。初級磁芯13與次級磁芯22及磁芯間隙形成磁通路，強化線圈之間的耦合。由于初級組件I與次級組件2中的磁芯與線圈的旋轉(zhuǎn)軸線與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸一致，在關(guān)節(jié)運動時，次級磁芯22與次級線圈2221相對初級磁芯13與初級線圈131只做同軸轉(zhuǎn)動；且初級磁芯13為環(huán)形磁芯，與次級磁芯22形成的磁路的長度和等效面積都不發(fā)生變化，因此線圈的耦合參數(shù)不變，電能可以穩(wěn)定傳輸；而且，初級磁芯13與初級線圈131處于兩個結(jié)構(gòu)完全相同次級磁芯22和次級線圈2221之間，當(dāng)由于振動等原因使得關(guān)節(jié)前端臂和后端臂沿轉(zhuǎn)軸錯位而引起兩側(cè)磁芯移動時，初級磁芯13 兩側(cè)間隙自動補償，保證電能傳輸?shù)姆€(wěn)定性。本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍的不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
權(quán)利要求
1.用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，包括具有相同軸線的初級組件和次級組件，其特征在于所述初級組件包括兩個彼此背對且沿關(guān)節(jié)軸向分布的L形支架、短軸和初級磁芯，所述L形支架相同位置設(shè)有的軸孔，所述短軸安裝在兩支架的軸孔間，所述初級磁芯套接在所述短軸上，且所述初級磁芯外側(cè)繞制初級線圈；所述初級組件通過L形支架固定于機器人關(guān)節(jié)的前端臂上；所述次級組件包括磁芯安裝架和次級磁芯，所述磁芯安裝架包括設(shè)有條形槽的架體和 L形側(cè)板，所述次級磁芯的側(cè)臂連接、內(nèi)柱，且安裝于所述磁芯安裝架中；所述次級磁芯內(nèi)柱外側(cè)各繞制一個次級線圈，且相互串聯(lián)；所述次級組件通過磁芯安裝架固定于機器人關(guān)節(jié)的后端臂上。
2.如權(quán)利要求I所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，其特征在于 所述短軸、所述初級磁芯和初級線圈的軸線與關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動軸線重合。
3.如權(quán)利要求2所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，其特征在于 所述次級磁芯的內(nèi)柱與所述次級線圈的軸線與關(guān)節(jié)軸線重合。
4.如權(quán)利要求3所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，其特征在于 所述初級磁芯處于兩個次級磁芯內(nèi)柱之間的中間位置，保持初級磁芯與次級磁芯之間的間隙相等。
5.如權(quán)利要求4所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，其特征在于 所述次級磁芯采用UR型鐵氧體磁芯制作。
6.如權(quán)利要求5所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，其特征在于 所述次級線圈繞向一致。
7.如權(quán)利要求I 6所述的用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，其特征在于所述L形支架、所述磁芯安裝架和所述次級磁芯均為尼龍材料。
全文摘要
用于機器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸機構(gòu)，包括具有相同軸線的初級組件和次級組件，所述初級組件包括兩個彼此背對且沿關(guān)節(jié)軸向分布的L形支架、短軸和初級磁芯，所述L形支架相同位置設(shè)有的軸孔，所述短軸安裝在兩支架的軸孔間，所述初級磁芯套接在所述短軸上；所述次級組件包括磁芯安裝架和次級磁芯，所述磁芯安裝架包括設(shè)有條形槽的架體和L形側(cè)板，所述次級磁芯的側(cè)臂連接、相對的內(nèi)柱，且安裝于所述磁芯安裝架中。本發(fā)明的有益效果實現(xiàn)機器人轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的非接觸式電能傳輸，避免了由于關(guān)節(jié)運動使得傳輸線受疲勞損傷，使用壽命下降；采用環(huán)形初級磁芯和UR形次級磁芯組成耦合磁路，適應(yīng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運動，使電能傳輸獲得較高的穩(wěn)定性。
文檔編號B25J17/00GK102545397SQ20111044982
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉健, 吳雄喜, 甘偉, 高奇峰 申請人:浙江工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院