具有無(wú)接觸能量傳輸和數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆?lián)接件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人關(guān)節(jié)，特別是一種用于通過(guò)機(jī)器人關(guān)節(jié)來(lái)傳輸能量和信號(hào)的機(jī)器人關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人或操縱器是自動(dòng)控制的操控裝置，其可以位置固定地或可運(yùn)動(dòng)地被使用。機(jī)器人或操縱器可具有多個(gè)單獨(dú)的肢，這些肢通過(guò)線(xiàn)性導(dǎo)向器和/或旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)彼此連接成運(yùn)動(dòng)鏈。肢、關(guān)節(jié)和它們的驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成機(jī)器人的軸。在此，機(jī)器人關(guān)節(jié)將機(jī)器人的不同的肢或軸相連接。因此，機(jī)器人關(guān)節(jié)例如可將兩個(gè)機(jī)器人臂彼此連接，或?qū)⒁粋€(gè)機(jī)器人臂與一個(gè)末端執(zhí)行器連接。在此典型地，能量線(xiàn)路、控制線(xiàn)路和/或信號(hào)線(xiàn)路可越過(guò)關(guān)節(jié)沿著機(jī)器人軸布設(shè)，由此使關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)自由度受限。由于關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，使這些線(xiàn)路承受機(jī)械負(fù)載。因此需要定期更換線(xiàn)路，以保持機(jī)器人的功能性。
[0003]此外，還存在快速而不復(fù)雜地更換機(jī)器人的部件或肢的需要。因此例如這是有利的:更換多軸關(guān)節(jié)臂機(jī)器人的單獨(dú)的肢以將機(jī)器人靈活地用于不同的用途。為了例如加工或操控小的并且輕的工件，與魯棒的、緩慢的軸相比使用由碳纖維制成的輕且由此更快的軸是有利的。用于更換機(jī)器人的肢的有效且快速的方法不是公知的。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]因此本實(shí)用新型的目的是提出一種維修方便的機(jī)器人關(guān)節(jié)。本實(shí)用新型的另一目的是提出一種操縱器或機(jī)器人，其驅(qū)動(dòng)軸具有改進(jìn)的運(yùn)動(dòng)自由度。本實(shí)用新型的目的還在于提出一種機(jī)器人系統(tǒng)，該機(jī)器人系統(tǒng)使得能夠有效且快速地更換各個(gè)肢或軸。
[0005]根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)具有第一關(guān)節(jié)元件和第二關(guān)節(jié)元件。在此，第二關(guān)節(jié)元件設(shè)置為能夠相對(duì)于第一關(guān)節(jié)元件繞旋轉(zhuǎn)軸運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)。因此在第一關(guān)節(jié)元件與第二關(guān)節(jié)元件之間有一個(gè)分界面，旋轉(zhuǎn)軸穿過(guò)該分界面成直角地延伸。
[0006]根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)還具有至少一個(gè)用于借助感應(yīng)在第一關(guān)節(jié)元件與第二關(guān)節(jié)元件之間傳輸能量的聯(lián)接件和/或用于在第一關(guān)節(jié)元件與第二關(guān)節(jié)元件之間傳輸信號(hào)、優(yōu)選為光信號(hào)的光波導(dǎo)體。在此，光波導(dǎo)體在從第一關(guān)節(jié)元件到第二關(guān)節(jié)元件的通道上具有中斷部。優(yōu)選能量和/或信號(hào)在第一關(guān)節(jié)元件與第二關(guān)節(jié)元件之間無(wú)接觸地傳輸。
[0007]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，使用術(shù)語(yǔ)“能量”來(lái)描述驅(qū)動(dòng)電執(zhí)行器所使用的或所需的能量。此外，對(duì)術(shù)語(yǔ)“信號(hào)”的解釋不受限，其可以包括例如用于控制或操控各執(zhí)行器的控制信號(hào)以及由傳感器輸出的測(cè)量信號(hào)。在此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，信號(hào)強(qiáng)度典型地小于能量強(qiáng)度。
[0008]借助感應(yīng)的能量傳輸使得能夠無(wú)接觸地傳輸能量。因此，使得易受干擾的滑動(dòng)接觸變得多余。同樣，使用中斷的光波導(dǎo)體使得能夠無(wú)接觸地傳輸信號(hào)而無(wú)需使用昂貴的布線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)電模塊。因此使用光波導(dǎo)體使得能夠有利地應(yīng)用具有很高的傳輸速率且不受電磁干擾影響的光信號(hào)。根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)的特征還在于磨損較少。
[0009]用于能量傳輸?shù)穆?lián)接件優(yōu)選包括相應(yīng)的變換器和線(xiàn)圈，以借助感應(yīng)優(yōu)選借助高頻感應(yīng)將能量從第一關(guān)節(jié)元件傳輸?shù)降诙P(guān)節(jié)元件。優(yōu)選聯(lián)接件能夠?qū)崿F(xiàn)第一關(guān)節(jié)元件與第二關(guān)節(jié)元件之間的可松脫的連接。
[0010]優(yōu)選光波導(dǎo)體沿著或平行于旋轉(zhuǎn)軸延伸，光波導(dǎo)體還優(yōu)選與旋轉(zhuǎn)軸同心地設(shè)置。還優(yōu)選地，光波導(dǎo)體的中斷部位于旋轉(zhuǎn)軸中，從而使得光波導(dǎo)體的中斷部上的光波或光信號(hào)平行于旋轉(zhuǎn)軸延伸。在此中斷部有利地位于從第一關(guān)節(jié)元件到第二關(guān)節(jié)元件的通道上，即位于關(guān)節(jié)元件之間的分界面中。因此，關(guān)節(jié)元件可相對(duì)于彼此運(yùn)動(dòng)，而不會(huì)在運(yùn)動(dòng)中受到光波導(dǎo)體或信號(hào)傳輸?shù)南拗?。此外，關(guān)節(jié)元件的運(yùn)動(dòng)不會(huì)妨礙或干擾信號(hào)傳輸。
[0011]優(yōu)選地，光波導(dǎo)體的中斷部以縫隙的形式存在。在此優(yōu)選該縫隙的寬度小于
0.5_，進(jìn)一步優(yōu)選小于0.1_。由此可以以對(duì)光信號(hào)線(xiàn)路最小干擾的方式實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的完整的靈活性。還優(yōu)選利用填料來(lái)填充縫隙，在此填料優(yōu)選由油和/或合成材料組成。因此，光信號(hào)可以非常少量的散射渡過(guò)縫隙。在此優(yōu)選填料具有基本上與光波導(dǎo)體(光波導(dǎo)體的芯或套)的折射指數(shù)相應(yīng)的折射指數(shù)。換句話(huà)說(shuō)，這兩個(gè)折射指數(shù)的差別小于50%并且優(yōu)選小于10%。因此，實(shí)現(xiàn)了光波導(dǎo)體在填料中通過(guò)并且相對(duì)地盡可能均勻地通過(guò)，而對(duì)光信號(hào)則只有最小的影響。
[0012]優(yōu)選機(jī)器人關(guān)節(jié)在光波導(dǎo)體的中斷部上具有中間件。在此，該中間件被設(shè)置為能夠相對(duì)于光波導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，從而使得不會(huì)妨礙關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。還優(yōu)選地，中間件特別是適于使填料保持在光波導(dǎo)體的中斷部中或縫隙中。在此，中間件可由填料制成或由不同于填料的材料制成，并因此可以作為保持件起作用。因此，通過(guò)關(guān)節(jié)可有利地提高信號(hào)傳輸?shù)墓δ苄院头€(wěn)定性。
[0013]優(yōu)選機(jī)器人關(guān)節(jié)是非氣動(dòng)的，由此進(jìn)一步降低了維修和維護(hù)成本。還優(yōu)選第一關(guān)節(jié)元件與第二關(guān)節(jié)元件可分離地連接。因此，根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)適于應(yīng)用在用于末端執(zhí)行器和/或肢或軸的無(wú)導(dǎo)線(xiàn)的更換單元中。在此優(yōu)選將特定于肢或軸的數(shù)據(jù)和信息(例如起重器(Hebel)和角度)模塊化地存儲(chǔ)在待接入(dockenden)或待更換的單元中。在聯(lián)接或更換時(shí)，檢測(cè)這些模塊化的特性并且適配到整個(gè)系統(tǒng)中。
[0014]優(yōu)選地，無(wú)接觸能量傳輸系統(tǒng)使得能夠?qū)崿F(xiàn)能量的緩存，例如制動(dòng)能的緩存。當(dāng)對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行制動(dòng)時(shí)，可緩存或中間存儲(chǔ)與此相關(guān)的制動(dòng)能并在以后有利地用于對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)或其他模塊的驅(qū)動(dòng)。
[0015]通常，根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)適用于各種機(jī)器人或操縱器中。優(yōu)選地，將根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)安裝在輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人中，該輕型結(jié)構(gòu)機(jī)器人的特點(diǎn)在于能量消耗少。
[0016]本實(shí)用新型還包括根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)在傳輸能量和信號(hào)中的應(yīng)用。
[0017]本實(shí)用新型還涉及一種包括根據(jù)本實(shí)用新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)的機(jī)器人系統(tǒng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。其中示出:
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