專利名稱：液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)機(jī)器人，特別是機(jī)械手上使用的腕關(guān)節(jié)。
隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人已逐步得到應(yīng)用。在機(jī)器人技術(shù)中，關(guān)節(jié)是連接機(jī)器人的手、臂、機(jī)身、腿和腳不可缺少的部件。其中，大多數(shù)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方式是轉(zhuǎn)動(dòng)或作短距離平移運(yùn)動(dòng)。在各種關(guān)節(jié)中，以腕關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)最為復(fù)雜，自由度最多。而對(duì)于那些要在空間曲面上進(jìn)行連續(xù)作業(yè)，如用于焊接、噴漆、隧道掘進(jìn)工程中的砼噴等工作的機(jī)器人來(lái)說(shuō)，至少具有三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的腕關(guān)節(jié)是完全必要的；而且還要求能夠承受一定載荷的能力。目前，已成功地用于點(diǎn)焊、噴漆等通用機(jī)器人的機(jī)械手上使用的一種比較理想的三自由度腕關(guān)節(jié)是三自由機(jī)械傳動(dòng)腕關(guān)節(jié)。這種腕關(guān)節(jié)的特點(diǎn)是可使機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)靈活，適應(yīng)性廣。但由于是機(jī)械傳動(dòng)其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。因此，就需要一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用的三自由度腕關(guān)節(jié)，補(bǔ)充機(jī)械傳動(dòng)腕關(guān)節(jié)的不足。
本實(shí)用新型的目的就是提供一種液壓式三自由度腕關(guān)節(jié)。
為達(dá)此目的，本實(shí)用新型用三個(gè)液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)做為液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)的基本回轉(zhuǎn)部件，其相互位置是其中一個(gè)液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)的回轉(zhuǎn)軸線同時(shí)垂直于另外兩個(gè)液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)的回轉(zhuǎn)軸線。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，盡量減輕腕關(guān)節(jié)的重量，采用三個(gè)液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)的中心交于一點(diǎn)的設(shè)計(jì)方案。
為了完成本實(shí)用新型的發(fā)明構(gòu)思，本實(shí)用新型由臂液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(2)、腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)、手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(9)和腕連接盤(4)、手連接盤(7)組成。其中，臂液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(2)和腕連接盤(4)裝成一體，手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(9)和手連接盤(7)裝成一體，其特征在于腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)固定在腕連接盤(4)上的連接板(12)上，腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)的輸出軸(13)與手連接盤(7)上的連接套(14)連接在一起。其中液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(2)的回轉(zhuǎn)軸線與腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)的回轉(zhuǎn)軸線相交并垂直；手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(9)的回轉(zhuǎn)軸線與腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)的回轉(zhuǎn)軸線相交并垂直。而結(jié)構(gòu)緊湊的方案是臂液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(2)、腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)、手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(9)各自的回轉(zhuǎn)軸線交于一點(diǎn)。在實(shí)際使用時(shí)，臂液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(2)上的輸出軸上裝上臂連接盤(1)并同機(jī)械臂連接在一起，手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(9)的輸出軸(10)上裝上夾持器，就組成了實(shí)用的機(jī)械手。
當(dāng)本實(shí)用新型在實(shí)際使用時(shí)，有時(shí)需要檢測(cè)三個(gè)液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。因此，在三個(gè)液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)上裝有角位移傳感器。而結(jié)構(gòu)緊湊、簡(jiǎn)單的方案是角位移傳感器輸入軸和液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)的輸出軸是同一根軸。具體是這樣實(shí)現(xiàn)的在臂液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(2)和腕連接盤(4)兩者之間裝有角位移傳感器(3)；在腕連接盤(4)上的連接板(12)上分別裝有腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)和角位移傳感器(5)；在手連接盤(7)和手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(9)兩者之間裝有角位移傳感器(8)，從而組成了具有檢測(cè)控制功能的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)。
由于本實(shí)用新型用液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)做為腕關(guān)節(jié)的基本動(dòng)力元件，采用三個(gè)液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸的回轉(zhuǎn)軸線交于一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)方式。為工業(yè)機(jī)器人提供了一種液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)。由于采用液壓傳遞動(dòng)力的方式與機(jī)械傳動(dòng)的腕關(guān)節(jié)相比，其優(yōu)點(diǎn)一是對(duì)于腕關(guān)節(jié)上的液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，其二是動(dòng)力傳遞容易、技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造，其三是用現(xiàn)有液壓件生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸稍加改裝即可制成，為通用化、系列化打下了基礎(chǔ)，為產(chǎn)品的質(zhì)量提供了可靠保證。


圖1.液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)示意圖圖2.三自由度腕關(guān)節(jié)回轉(zhuǎn)中心示意圖(1)臂連接盤 (2)臂液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸) (3)角位移傳感器(4)腕連接盤 (5)角位移傳感器 (6)腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(7)手連接盤 (8)角位移傳感器 (9)手液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(10)輸出軸 (11)連接銷 (12)腕連接盤 (4)上的連接板 (13)輸出軸 (14)手連接盤 (7)上的連接套對(duì)于本實(shí)用新型的手連接盤(7)上的連接套(14)與腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)的輸出軸(13)的連接結(jié)構(gòu)有銷子固定方式和鍵聯(lián)接方式。
當(dāng)采用銷子固定方式時(shí)，手連接盤(7)上的連接套(14)與腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)的輸出軸(13)用連接銷(13)固定。
當(dāng)采用鍵連接方式時(shí)，手連接盤(7)上的連接套(14)與腕液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)(6)的輸出軸(13)用鍵或花鍵連接。
本實(shí)用新型主要用工業(yè)機(jī)器人的腕關(guān)節(jié)，也可以用其他自動(dòng)控制機(jī)械臂的腕關(guān)節(jié)。
權(quán)利要求1.一種液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，由臂液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(2)、腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)、手液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(9)、腕連接盤(4)、手連接盤(7)組成，其中，臂液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(2)和腕連接盤(4)裝成一體，手液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(9)和腕連接盤(4)裝成一體，其特征在于腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)固定在腕連接盤(4)上的連接板(12)上，腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)的輸出軸(13)與手連接盤(7)上的連接套(14)連接在一起。
2.由權(quán)利要求1所述的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，其特征在于臂液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(2)的回轉(zhuǎn)軸線與腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)的回轉(zhuǎn)軸線相交并垂直，手液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(9)回轉(zhuǎn)軸線與腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)的回轉(zhuǎn)軸線相交并垂直。
3.由權(quán)利要求2所述的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，其特征在于臂液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(2)、腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)、手液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(9)各自的回轉(zhuǎn)軸線交于一點(diǎn)。
4.由權(quán)利要求1所述的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，其特征在于三個(gè)液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸上還裝有角位移傳感器。
5.由權(quán)利要求4所述的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，其特征在于角位移傳感器的輸入軸和液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸輸出軸是同一根軸。
6.由權(quán)利要求5所述的液動(dòng)式三自由度腕并節(jié)，其特征在于在臂液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(2)和腕連接盤(4)兩者之間裝有角位移傳感器(3)，在腕連接盤(4)上的連接板(12)上分別裝有腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)和角位移傳感器(5)；在連接盤(7)和手液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(9)兩者之間裝有角位移傳感器(8)。
7.由權(quán)利要求1所述的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，其特征在于手連接盤(7)上的連接套(14)與腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)的輸出軸(13)用連接銷固定。
8.由權(quán)利要求1所述的液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)，其特征在于手連接盤(7)上的連接套(14)與腕液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸(6)的輸出軸(13)用鍵或花鍵連接。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種液動(dòng)式三自由度腕關(guān)節(jié)。用液壓馬達(dá)(或擺動(dòng)缸)做為腕關(guān)節(jié)的基本動(dòng)力元件，采用三個(gè)液壓馬達(dá)或擺動(dòng)缸交于一點(diǎn)的結(jié)構(gòu)方式，為工業(yè)機(jī)器人提供了一種新型實(shí)用的腕關(guān)節(jié)。具有無(wú)級(jí)調(diào)速、動(dòng)力傳遞容易、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于制造、技術(shù)成熟等特點(diǎn)。為通用化、系列化打下基礎(chǔ)，為產(chǎn)品的質(zhì)量提供了可靠保證。
文檔編號(hào)B25J17/02GK2240422SQ9521112
公開(kāi)日1996年11月20日 申請(qǐng)日期1995年5月6日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月6日
發(fā)明者李祖光, 張震華, 胡碧君 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)