機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)器人。其中機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)，包括中空的殼體(101)和穿過(guò)所述殼體內(nèi)部的線纜，所述線纜包括柔性線路板(FPC)，所述柔性線路板(102)兩端分別連接插頭(104、105)，同時(shí)所述柔性線路板(102)兩端分別通過(guò)固定件(110)固定在所述關(guān)節(jié)的兩側(cè)。本實(shí)用新型同時(shí)提供了一種包括該擺動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。本實(shí)用新型提供了柔性電路的解決方案，具有較大的工作范圍和工作壽命，在易于安裝的同時(shí)，還節(jié)省了空間結(jié)構(gòu)。
【專利說(shuō)明】機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)和機(jī)器人
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及機(jī)器人【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)，以及采用了該擺動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人布線對(duì)機(jī)器人的壽命和工作范圍有著很大的影響，是機(jī)器人研究的重要技術(shù)。通常每個(gè)機(jī)器人關(guān)節(jié)需要承受幾百萬(wàn)次的壽命。以一個(gè)通用型的六軸機(jī)器人為例，如圖1A所示，其二軸的擺動(dòng)工作范圍可以達(dá)到正負(fù)一百一十度或者更多。因此，這對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)電纜的設(shè)計(jì)，在滿足壽命和工作范圍這兩個(gè)方面，均提出了非常高的要求。
[0003]其次，在機(jī)器人電纜設(shè)計(jì)中，還需要克服以下兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題:第一、除了機(jī)器人電機(jī)所需的電源纜線外，還有客戶用的電纜、網(wǎng)線、氣管等線纜也是機(jī)器人本體中常見(jiàn)的線纜。由于線纜的硬度不同，電纜相互間的摩擦也會(huì)影響機(jī)器人線纜的壽命；第二、由于外觀和安全的原因，機(jī)器人電纜通常布線在機(jī)器人手臂的內(nèi)部，這也會(huì)導(dǎo)致線纜運(yùn)動(dòng)范圍受限，而且線纜在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中很容易碰到周圍的殼體，從而也會(huì)影響線纜壽命。
[0004]因此，如何提供一種可以用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的布線方式，尤其適用于擺動(dòng)關(guān)節(jié)的大擺動(dòng)范圍，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。
[0005]以下為目前兩種典型的設(shè)計(jì)方案。
[0006]方案一:使用傳統(tǒng)線束作為機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)電纜是一種比較常見(jiàn)的方案。如圖1B所示，電源線和信號(hào)線沿著機(jī)械臂捆成一束。為了更加緊湊，有時(shí)候這些線會(huì)被擰成一股。由于需要較大的運(yùn)動(dòng)空間，這些線會(huì)被放在機(jī)械臂的外側(cè)，并且用絕緣材料包裹保護(hù)。該方案有以下幾個(gè)缺點(diǎn):第一、由電纜制成的線束必須具有較大的彎曲半徑、良好的保護(hù)和潤(rùn)滑、以及較大的工作范圍以避免不能達(dá)到預(yù)期的壽命。第二、其拆裝起來(lái)非常麻煩，因?yàn)閭鹘y(tǒng)電纜通常是一根完整的線束從機(jī)器人的一軸一直穿到六軸，即使一個(gè)軸的線束損壞也需要更換整根線束，因此每次更換非常費(fèi)時(shí)。第三，傳統(tǒng)的線束直徑都比較大，拆裝過(guò)程中不容易穿過(guò)機(jī)器人里較小的孔。
[0007]方案二:如圖1C所示，像柔性線路板(FPC)這種柔性電路已經(jīng)被用在了機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)中，替代傳統(tǒng)的線束結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PC分別固定在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)兩端的塑料件上，當(dāng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，F(xiàn)PC沿著支撐輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于只需要較小的彎曲半徑，這種機(jī)器人線束機(jī)構(gòu)更加緊湊，且具有較大的工作半徑和良好的壽命。然而，這種結(jié)構(gòu)如果用在擺動(dòng)關(guān)節(jié)上則較為復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)中僅將FPC用于機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型專利的機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)提供了一種使用柔性電路的解決方案，可以實(shí)現(xiàn)較大的工作范圍和較長(zhǎng)的工作壽命，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、所需空間小、易于裝配。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案:
[0010]一種機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)，包括中空的殼體和穿過(guò)所述殼體內(nèi)部的線纜，其特征在于:所述線纜包括柔性線路板(FPC)，所述柔性線路板兩端分別連接插頭，同時(shí)所述柔性線路板兩端分別通過(guò)固定件固定在所述關(guān)節(jié)的兩側(cè)。
[0011]優(yōu)選地，所述柔性電路板還包含用以輔助固定的補(bǔ)強(qiáng)板，所述補(bǔ)強(qiáng)板固定在所述固定件上。
[0012]優(yōu)選地，所述補(bǔ)強(qiáng)板插入所述固定件的溝槽，并用螺釘固定在所述固定件上。
[0013]優(yōu)選地，所述固定件的倒扣固定在所述補(bǔ)強(qiáng)板上。
[0014]優(yōu)選地，所述柔性線路板一端通過(guò)固定件固定在所述關(guān)節(jié)一側(cè)的電機(jī)或鑄件上。
[0015]優(yōu)選地，所述固定件為鈑金或塑料件。
[0016]優(yōu)選地，所述柔性電路板末端通過(guò)焊接電纜連接所述插頭或者直接焊接至所述插頭。
[0017]優(yōu)選地，焊接表面涂有絕緣材料。
[0018]優(yōu)選地,所述絕緣材料是絕緣膠。
[0019]優(yōu)選地，所述線纜用于傳輸電源或信號(hào)。
[0020]本實(shí)用新型的另一個(gè)方面，提供了一種包括該擺動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。
[0021]本實(shí)用新型在機(jī)器人的擺動(dòng)關(guān)節(jié)中采用了柔性電路，從而實(shí)現(xiàn)了以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn):
[0022]第一、較大的工作范圍:可以實(shí)現(xiàn)較大的工作范圍，容易達(dá)到正負(fù)110° ；
[0023]第二、節(jié)省空間:由于彎曲半徑小，不需要較大的工作空間；
[0024]第三、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于裝配:本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單，易于制造。同時(shí)，由于機(jī)器人的線束被分割成數(shù)段，每一段都易于裝配和更換；
[0025]第四、壽命良好:柔性電纜，如FPC，當(dāng)只在一個(gè)自由度運(yùn)動(dòng)的情況下，非常的柔軟可靠。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1是【背景技術(shù)】中方案的結(jié)構(gòu)示意圖:其中圖1A為六軸機(jī)器人關(guān)節(jié)擺動(dòng)范圍示意圖；圖1B為采用傳統(tǒng)線束的機(jī)器人關(guān)節(jié)；圖1C為采用柔性電路的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)；
[0027]圖2是本實(shí)用新型的機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)的立體圖；
[0028]圖3是本實(shí)用新型的FPC和纜線連接結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0029]圖4是本實(shí)用新型的FPC裝配結(jié)構(gòu)的分解說(shuō)明圖；
[0030]圖5是本實(shí)用新型的FPC裝配完成的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下參考附圖，給出了本實(shí)用新型的可選實(shí)施方式的具體描述。
[0032]本實(shí)用新型提供一種機(jī)器人的擺動(dòng)關(guān)節(jié)，使用了柔性電路102來(lái)替代傳統(tǒng)電纜，柔性電纜102的兩端固定在機(jī)器人關(guān)節(jié)的兩側(cè)，使用鈑金或者塑料件110固定柔性電纜102的兩側(cè)。
[0033]如圖2?5所示，柔性電纜102的兩側(cè)可以連接插頭105或者是線束103，以FPC為例，一種連接其末端的方式是焊接普通的線纜103在FPC102的末端，然后再將線纜103連接到接頭104上，這種方法價(jià)格低廉并且安全可靠。另一方面，也可以直接將插頭105焊接到FPC102上。另外，為了絕緣和固定，可以在焊接的表面涂上絕緣膠107或者其他絕緣材料。
[0034]圖4?5示出了用于機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)的FPC裝配方案，圖4上方，一個(gè)固定件，優(yōu)選為塑料件110，用于固定FPC102，這個(gè)塑料件110固定在關(guān)節(jié)一側(cè)的電機(jī)113或者鑄件114上，F(xiàn)PC102上有一塊補(bǔ)強(qiáng)板106，塑料件110上的倒扣可以通過(guò)固定補(bǔ)強(qiáng)板106來(lái)固定FPC102。一些接頭105焊接在FPC102上用做輸出組件。圖4下方，帶有補(bǔ)強(qiáng)板106的FPC102插在塑料件110的溝槽111內(nèi)并用螺釘112固定。傳統(tǒng)的線103焊接在FPC102上，然后連接至插頭104上作為輸入端。圖5示出了用于機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)的FPC裝配完成的示意圖。
[0035]由于線纜被分割成了數(shù)段，采用這種結(jié)構(gòu)的線束在拆裝時(shí)不需要穿過(guò)機(jī)器人內(nèi)部的孔。由于FPC能夠在較小的彎曲半徑下工作，所以只需要很小的工作空間。
[0036]盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例和附圖，但是熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員，在不脫離本實(shí)用新型及所附的權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，可作各種替換、變化和潤(rùn)飾。因此，本實(shí)用新型不應(yīng)局限于較佳實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍以所附的權(quán)利要求書(shū)所界定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)，包括中空的殼體(101)和穿過(guò)所述殼體內(nèi)部的線纜，其特征在于:所述線纜包括柔性線路板(FPC)，所述柔性線路板(102)兩端分別連接插頭(104、105)，同時(shí)所述柔性線路板(102)兩端分別通過(guò)固定件(110)固定在所述關(guān)節(jié)的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述柔性電路板還包含用以輔助固定的補(bǔ)強(qiáng)板(106)，所述補(bǔ)強(qiáng)板固定在所述固定件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述補(bǔ)強(qiáng)板(106)插入所述固定件的溝槽(111)，并用螺釘(112)固定在所述固定件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述固定件(110)的倒扣固定在所述補(bǔ)強(qiáng)板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述柔性線路板一端(102)通過(guò)固定件(110)固定在所述關(guān)節(jié)一側(cè)的電機(jī)(113)或鑄件(114)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述固定件為鈑金或塑料件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述柔性電路板末端通過(guò)焊接電纜(103)連接所述插頭(104)或者直接焊接至所述插頭(105)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:焊接表面涂有絕緣材料(107)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述絕緣材料是絕緣膠(107)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的關(guān)節(jié)，其特征在于:所述線纜用于傳輸電源或信號(hào)。
11.一種機(jī)器人，包括權(quán)利要求1?10中任一項(xiàng)所述的機(jī)器人擺動(dòng)關(guān)節(jié)。
【文檔編號(hào)】B25J17/00GK203579680SQ201320711654
【公開(kāi)日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】曹開(kāi)元, 馮濤, 曹曉東, 哈云 申請(qǐng)人:Abb技術(shù)有限公司