一種二自由度可控式機器人模塊連接機構的制作方法
【專利摘要】一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，它涉及一種機器人連接關節(jié)，以解決現(xiàn)有機器人關節(jié)的結構復雜，控制不夠靈敏，精準和可靠較差的問題。關節(jié)十字軸設有水平軸和豎直軸，水平軸的兩端支撐在第一軸承座中，兩個第一軸承座均固裝在左側框架上，俯仰小齒輪與俯仰大齒輪嚙合，俯仰小齒輪和第一俯仰直齒輪均安裝在第一齒輪軸上，第一電機齒輪與第一俯仰直齒輪嚙合，垂直軸的一端支撐在一個第二軸承座中，垂直軸的另一端穿過偏航大齒輪支撐在另一個第二軸承座中，兩個第二軸承座均固裝在右側框架上，偏航小齒輪與偏航大齒輪嚙合，偏航小齒輪和第二俯仰直齒輪均安裝在俯仰第二齒輪軸上，第二電機齒輪與第一俯仰直齒輪嚙合。本發(fā)明用于機器人上。
【專利說明】一種二自由度可控式機器人模塊連接機構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人連接關節(jié)，具體涉及一種二自由度可控式機器人模塊連接機構。
【背景技術】
[0002]隨著社會的發(fā)展和機器人技術的發(fā)展，人們對機器人的需求越來越大，要求越來越高，機器人朝著小型化，高精度化，靈敏化，輕型化發(fā)展，機器人關節(jié)是機器人的基礎部件，其性能的好壞直接影響機器人的性能。機器人連接關節(jié)不僅能夠應用于各種各樣的機器人的關節(jié)，還能夠應用于機器人模塊之間的連接，汽車等領域。現(xiàn)有的機器人關節(jié)大多是鉸鏈和齒輪的摞列組合，在實現(xiàn)多自由度時雖然能夠很好地實現(xiàn)設計的功能，但是結構的還不夠簡單，控制還不夠靈敏，精準和可靠較差，體積比較大，這些不足都大大的增大了機器人的成本，限制了機器人的發(fā)展，影響了機器人的性能。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有機器人關節(jié)的結構復雜，控制不夠靈敏，精準和可靠較差，體積比較大的問題，而提供一種二自由度可控式機器人模塊連接機構。
[0004]本發(fā)明的二自由度可控式機器人模塊連接機構包括第一俯仰電機、第一電機齒輪、第一俯仰直齒輪、俯仰第一齒輪軸、俯仰小齒輪、俯仰大齒輪、關節(jié)十字軸、偏航大齒輪、偏航小齒輪、右側框架、第二俯仰電機、第二電機齒輪、第二俯仰直齒輪、俯仰第二齒輪軸、第一連接板、第二連接板、左側框架、兩個第一軸承座和兩個第二軸承座，關節(jié)十字軸設有水平軸和豎直軸，水平軸的一端支撐在一個第一軸承座中，水平軸的另一端穿過俯仰大齒輪支撐在另一個第一軸承座中，兩個第一軸承座均固裝在左側框架上，俯仰小齒輪與俯仰大齒輪哨合，俯仰小齒輪和第一俯仰直齒輪均安裝在第一齒輪軸上，第一齒輪軸通過軸承安裝在第一俯仰電機的殼體上，第一電機齒輪與第一俯仰直齒輪哨合，第一電機齒輪安裝在第一俯仰電機的輸出軸上，第一俯仰電機通過第一連接板安裝在左側框架上，垂直軸的一端支撐在一個第二軸承座中，垂直軸的另一端穿過偏航大齒輪支撐在另一個第二軸承座中，兩個第二軸承座均固裝在右側框架上，偏航小齒輪與偏航大齒輪嚙合，偏航小齒輪和第二俯仰直齒輪均安裝在俯仰第二齒輪軸上，俯仰第二齒輪軸通過軸承安裝在第二俯仰電機的殼體上，第二電機齒輪與第一俯仰直齒輪嚙合，第二電機齒輪安裝在第二俯仰電機的輸出軸上，第二俯仰電機通過第二連接板安裝在右側框架上。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下有益效果:
[0006]—、本發(fā)明通過第一電機齒輪和第一俯仰直齒輪傳動、俯仰小齒輪和俯仰大齒輪傳動，實現(xiàn)左側框架的俯仰運動；通過第二俯仰電機和第二電機齒輪傳動，偏航大齒輪和偏航小齒輪傳動，實現(xiàn)右側框架的俯仰運動；從而實現(xiàn)兩自由度的控制，兩個運動范圍均為±45°。本發(fā)明的傳動方式精準度高、可靠性強。
[0007]二、本發(fā)明結構簡單、體積緊湊?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明二自由度可控式機器人模塊連接機構的整體結構俯視圖；
[0009]圖2是第一俯仰電機1、第一電機齒輪2、第一俯仰直齒輪3、俯仰第一齒輪軸4、第一連接板17和左側框架19 (或第二俯仰電機11、第二電機齒輪12、第二俯仰直齒輪13、俯仰第二齒輪軸14、第二連接板18和右側框架10)之間連接關系示意圖。
【具體實施方式】
[0010]【具體實施方式】一:結合圖1和圖2說明本實施方式,本實施方式包括第一俯仰電機
1、第一電機齒輪2、第一俯仰直齒輪3、俯仰第一齒輪軸4、俯仰小齒輪5、俯仰大齒輪6、關節(jié)十字軸7、偏航大齒輪8、偏航小齒輪9、右側框架10、第二俯仰電機11、第二電機齒輪12、第二俯仰直齒輪13、俯仰第二齒輪軸14、第一連接板17、第二連接板18、左側框架19、兩個第一軸承座15和兩個第二軸承座16，關節(jié)十字軸7設有水平軸7-1和豎直軸7-2，水平軸7-1的一端支撐在一個第一軸承座15中，水平軸7-1的另一端穿過俯仰大齒輪6支撐在另一個第一軸承座15中，兩個第一軸承座15均固裝在左側框架19上，俯仰大齒輪6與水平軸7-1采用鍵連接，俯仰小齒輪5與俯仰大齒輪6嚙合，俯仰小齒輪5和第一俯仰直齒輪3均安裝在第一齒輪軸4上，俯仰小齒輪5和第一俯仰直齒輪3與第一齒輪軸4采用鍵連接，第一齒輪軸4通過軸承安裝在第一俯仰電機I的殼體上，第一電機齒輪2與第一俯仰直齒輪3哨合,第一電機齒輪2安裝在第一俯仰電機I的輸出軸上，第一電機齒輪2與第一俯仰電機I的輸出軸采用鍵連接，第一俯仰電機I通過第一連接板17安裝在左側框架19上，垂直軸7-2的一端支撐在一個第二軸承座16中，垂直軸7-2的另一端穿過偏航大齒輪8支撐在另一個第二軸承座16中，兩個第二軸承座16均固裝在右側框架10上，偏航大齒輪8與垂直軸7-2采用鍵連接，偏航小齒輪9與偏航大齒輪8嚙合，偏航小齒輪9和第二俯仰直齒輪13均安裝在俯仰第二齒輪軸14上，俯仰小齒輪5和第二俯仰直齒輪13與俯仰第二齒輪軸14采用鍵連接，俯仰第二齒輪軸14通過軸承安裝在第二俯仰電機11的殼體上，第二電機齒輪12與第一俯仰直齒輪3嚙合，第二電機齒輪12安裝在第二俯仰電機11的輸出軸上，第二電機齒輪12與第二俯仰電機11的輸出軸采用鍵連接，第二俯仰電機11通過第二連接板18安裝在右側框架10上。
[0011]第一俯仰電機I通過第一電機齒輪2、第一俯仰直齒輪3和俯仰第一齒輪軸4將動力傳送到俯仰小齒輪5上，使得俯仰小齒輪5與俯仰大齒輪6相對轉動，由于俯仰大齒輪6與關節(jié)十字軸7固定，所以，俯仰大齒輪6帶動左側框架19做俯仰運動；
[0012]第二俯仰電機11通過第二電機齒輪12、第二俯仰直齒輪13和俯仰第二齒輪軸14將動力傳送到偏航小齒輪9上，使得偏航小齒輪9與偏航大齒輪8相對轉動，由于偏航大齒輪8與關節(jié)十字軸7固定，所以，偏航大齒輪8帶動右側框架10做俯仰運動。
[0013]【具體實施方式】二:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的第一電機齒輪2的分度圓直徑與第一俯仰直齒輪3的分度圓直徑相等。其它組成及連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0014]【具體實施方式】三:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的第二電機齒輪12的分度圓直徑與第二俯仰直齒輪13的分度圓直徑相等。其它組成及連接關系與【具體實施方式】二相同。
[0015]【具體實施方式】四:結合圖2說明本實施方式，本實施方式的第一電機齒輪2的分度圓直徑與第二電機齒輪12的分度圓直徑相等。其它組成及連接關系與【具體實施方式】二或二相同。
[0016]【具體實施方式】五:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的俯仰小齒輪5、俯仰大齒輪6、偏航大齒輪8和偏航小齒輪9均為錐齒輪。這樣設計為實現(xiàn)二自由度。其它組成及連接關系與【具體實施方式】四相同。
[0017]【具體實施方式】六:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的俯仰小齒輪5的分度圓直徑小于俯仰大齒輪6的分度圓直徑。其它組成及連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0018]【具體實施方式】七:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的偏航小齒輪9的分度圓直徑小于偏航大齒輪8的分度圓直徑。其它組成及連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0019]【具體實施方式】八:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的俯仰小齒輪5的分度圓直徑與偏航小齒輪9的分度圓直徑相等。其它組成及連接關系與【具體實施方式】七相同。
[0020]【具體實施方式】九:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的俯仰大齒輪6的分度圓直徑與偏航大齒輪8的分度圓直徑相等。其它組成及連接關系與【具體實施方式】八相同。
[0021]【具體實施方式】十:結合圖1說明本實施方式，本實施方式與【具體實施方式】九不同的是它還增加有連接管20，連接管20設置在關節(jié)十字軸7中，連接管20的一端與左側框架19連接，連接管20的另一端與右側框架10連接。連接管20用于將通訊和電力的輸送電纜置于連接管20中。其它組成及連接關系與【具體實施方式】九相同。
【權利要求】
1.一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述二自由度可控式機器人模塊連接機構包括第一俯仰電機(I )、第一電機齒輪(2)、第一俯仰直齒輪(3)、俯仰第一齒輪軸(4 )、俯仰小齒輪(5 )、俯仰大齒輪(6 )、關節(jié)十字軸(7 )、偏航大齒輪(8 )、偏航小齒輪(9)、右側框架(10)、第二俯仰電機(11)、第二電機齒輪(12)、第二俯仰直齒輪(13)、俯仰第二齒輪軸(14)、第一連接板(17)、第二連接板(18)、左側框架(19)、兩個第一軸承座(15)和兩個第二軸承座(16 )，關節(jié)十字軸(7 )設有水平軸(7-1)和豎直軸(7-2 )，水平軸(7-1)的一端支撐在一個第一軸承座(15)中，水平軸(7-1)的另一端穿過俯仰大齒輪(6)支撐在另一個第一軸承座(15)中，兩個第一軸承座(15)均固裝在左側框架(19)上，俯仰小齒輪(5)與俯仰大齒輪(6 )嚙合，俯仰小齒輪(5 )和第一俯仰直齒輪(3 )均安裝在第一齒輪軸(4)上，第一齒輪軸(4)通過軸承安裝在第一俯仰電機(I)的殼體上,第一電機齒輪(2)與第一俯仰直齒輪(3 )哨合,第一電機齒輪(2 )安裝在第一俯仰電機(I)的輸出軸上，第一俯仰電機(I)通過第一連接板(17)安裝在左側框架(19)上，垂直軸(7-2)的一端支撐在一個第二軸承座(16)中，垂直軸(7-2)的另一端穿過偏航大齒輪(8)支撐在另一個第二軸承座(16)中，兩個第二軸承座(16 )均固裝在右側框架(10 )上，偏航小齒輪(9 )與偏航大齒輪(8 )嚙合，偏航小齒輪(9)和第二俯仰直齒輪(13)均安裝在俯仰第二齒輪軸(14)上，俯仰第二齒輪軸(14)通過軸承安裝在第二俯仰電機(11)的殼體上，第二電機齒輪(12)與第一俯仰直齒輪(3 )嚙合，第二電機齒輪(12 )安裝在第二俯仰電機(11)的輸出軸上，第二俯仰電機(11)通過第二連接板(18)安裝在右側框架(10)上。
2.根據(jù)權利要求1所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述第一電機齒輪(2)的分度圓直徑與第一俯仰直齒輪(3)的分度圓直徑相等。
3.根據(jù)權利要求2所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述第二電機齒輪(12)的分度圓直徑與第二俯仰直齒輪(13)的分度圓直徑相等。
4.根據(jù)權利要求2或3所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述第一電機齒輪(2)的分度圓直徑與第二電機齒輪(12)的分度圓直徑相等。
5.根據(jù)權利要求4所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述俯仰小齒輪(5)、俯仰大齒輪(6)、偏航大齒輪(8)和偏航小齒輪(9)均為錐齒輪。
6.根據(jù)權利要求5所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述俯仰小齒輪(5)的分度圓直徑小于俯仰大齒輪(6)的分度圓直徑。
7.根據(jù)權利要求5所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述偏航小齒輪(9)的分度圓直徑小于偏航大齒輪(8)的分度圓直徑。
8.根據(jù)權利要求7所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述俯仰小齒輪(5)的分度圓直徑與偏航小齒輪(9)的分度圓直徑相等。
9.根據(jù)權利要求8所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述俯仰大齒輪(6)的分度圓直徑與偏航大齒輪(8)的分度圓直徑相等。
10.根據(jù)權利要求9所述一種二自由度可控式機器人模塊連接機構，其特征在于:所述二自由度可控式機器人模塊連接機構還包括連接管(20)，連接管(20)設置在關節(jié)十字軸(7)中，連接管(20)的一端與左側框架(19)連接，連接管(20)的另一端與右側框架(10)連接。
【文檔編號】B25J17/00GK103753599SQ201410022235
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月17日 優(yōu)先權日:2014年1月17日
【發(fā)明者】朱延河, 高永生, 趙杰, 張國安 申請人:哈爾濱工業(yè)大學