一種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，包括基座、關(guān)節(jié)輸出件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)；所述基座內(nèi)部沿軸線方向由分隔板分隔成電機(jī)安裝腔和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔；所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔內(nèi)，該動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和諧波減速器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主軸穿過所述分隔板與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)齒輪連接，圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪與所述諧波減速器同軸連接，所述關(guān)節(jié)輸出件連接在諧波減速器上；所述諧波減速器內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述分隔板上設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)。本實(shí)用新型的機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，消除了齒輪間隙，關(guān)節(jié)傳動(dòng)精度高，并且采用內(nèi)部走線，外形簡(jiǎn)潔美觀，并提升了使用的安全性和可靠性。
【專利說明】
一種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊
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，具體涉及一種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人技術(shù)迄今取得了很大的發(fā)展，但離在社會(huì)生產(chǎn)和人類生活中大量和普遍應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離。究其原因，重要因素包括機(jī)器人本身的功能、性能和智能以及系統(tǒng)的復(fù)雜性和高昂成本。盡管機(jī)器人針對(duì)某種應(yīng)用具有很大的靈活性和彈性，但現(xiàn)有的多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)往往針對(duì)特定的使用目的和場(chǎng)合只有一種主要功能和固定構(gòu)型，缺乏功能的擴(kuò)展性和構(gòu)型的重構(gòu)性。綜合和集成多種功能于一身是目前和未來機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)的一大重要趨勢(shì)。此外，針對(duì)每一領(lǐng)域和每項(xiàng)應(yīng)用都開發(fā)特定的機(jī)器人所花費(fèi)的代價(jià)很大，嚴(yán)重制約機(jī)器人的推廣應(yīng)用。因此，多功能、易構(gòu)建和低成本是機(jī)器人新系統(tǒng)開發(fā)中的重要目標(biāo)。為此，模塊化是個(gè)有效方法，是當(dāng)前機(jī)器人研究和開發(fā)中的一個(gè)趨勢(shì)和特點(diǎn)。模塊化能簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制造和維護(hù)、縮短研制周期、降低研制成本，大大增強(qiáng)系統(tǒng)構(gòu)建時(shí)的靈活性和彈性，正成為系統(tǒng)開發(fā)的重要設(shè)計(jì)方法?？勺冃魏涂芍貥?gòu)的機(jī)器人的核心思想就是模塊化，整個(gè)機(jī)器人就是若干模塊的有效組合。由于機(jī)器人模塊化在組建系統(tǒng)時(shí)極具柔性，可以自由地構(gòu)建多自由度的系統(tǒng)，其不僅在移動(dòng)機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管內(nèi)爬行機(jī)器人和多指手研究開發(fā)中常被采用，在太空機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)中也受到青睞，無論是加拿大的太空機(jī)器人Canadarm，還是美國機(jī)器人研究公司開發(fā)的21自由度3機(jī)器人試驗(yàn)床，都采用了模塊化設(shè)計(jì)方式。
[0003]縱觀國內(nèi)外的設(shè)計(jì)與開發(fā)現(xiàn)狀，德國Amtec公司已開發(fā)出單自由度的機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊(德國專利號(hào)DE18939646.A1)并已商品化。然而，由于關(guān)節(jié)模塊類型單一，夕卜形結(jié)構(gòu)為方形，模塊之間的連接有的需要專用的連接塊，由它們搭建的操作機(jī)在機(jī)械構(gòu)型上不理想。韓國也研制了機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊(專利號(hào):KR1805112975-A)。在國內(nèi)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)已開發(fā)出模塊化關(guān)節(jié)(申請(qǐng)?zhí)?2007100727124);本實(shí)用新型申請(qǐng)的部分
【申請(qǐng)人】也已開發(fā)出了兩代機(jī)器人用回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊(申請(qǐng)?zhí)柗謩e為:200820203560.7和201010242208.6)，其存在的不足在于:
[0004]1、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜；
[0005]2、在傳動(dòng)鏈上，先經(jīng)過諧波減速器減速，再經(jīng)過齒輪減速，齒輪間隙難以消除，導(dǎo)致關(guān)節(jié)傳動(dòng)的精度難以保證；
[0006]3、走線在模塊外部實(shí)現(xiàn)，限制了轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，既不美觀也不安全可靠。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，該機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，消除了齒輪間隙，關(guān)節(jié)傳動(dòng)精度高，并且采用內(nèi)部走線，外形簡(jiǎn)潔美觀，并提升了使用的安全性和可靠性。
[0008]本實(shí)用新型的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0009]—種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，包括基座、關(guān)節(jié)輸出件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)；
[0010]所述基座內(nèi)部沿軸線方向由分隔板分隔成電機(jī)安裝腔和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔;所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在電機(jī)安裝腔內(nèi)；所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔內(nèi)，該動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和諧波減速器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主軸穿過所述分隔板與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)齒輪連接，圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪與所述諧波減速器同軸連接，所述關(guān)節(jié)輸出件連接在諧波減速器上；
[0011]所述諧波減速器內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述分隔板在與諧波減速器的中空部位端部設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)。
[0012]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述諧波減速器包括波發(fā)生器、柔輪、輸出剛輪和交叉滾子軸承，其中，所述波發(fā)生器為中空結(jié)構(gòu)，該波發(fā)生器的一端與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪連接;所述交叉滾子軸承的外圈通過螺釘與基座固定連接，該交叉滾子軸承的內(nèi)圈通過螺釘與輸出剛輪以及關(guān)節(jié)輸出件連接。通過上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將從動(dòng)齒輪的動(dòng)力傳遞給關(guān)節(jié)輸出件，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0013]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述基座和關(guān)節(jié)輸出件的外形為直徑相同的圓柱體;所述關(guān)節(jié)輸出件內(nèi)具有用于容納和連接諧波減速器的安裝內(nèi)腔，該安裝內(nèi)腔的開口與所述基座中的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔的開口對(duì)接。通過上述結(jié)構(gòu)，不但實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)輸出件和基座的緊密對(duì)接，使得外觀整潔、美觀，而且由所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔和安裝內(nèi)腔構(gòu)成的空間為動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)提供了安裝空間，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配方便。
[0014]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述基座和關(guān)節(jié)輸出件中與其他關(guān)節(jié)模塊連接的一端設(shè)有統(tǒng)一的卡環(huán)結(jié)構(gòu)，該卡環(huán)結(jié)構(gòu)的軸剖面為梯形槽結(jié)構(gòu)，該卡環(huán)結(jié)構(gòu)與其他關(guān)節(jié)模塊之間采用銷釘定位，以便實(shí)現(xiàn)快速連接和鎖緊，并阻止相連模塊之間繞軸線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要其它專用的過渡或換向連接件，連接和拆卸簡(jiǎn)單、方便和快捷。
[0015]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為直流伺服電機(jī)，該直流伺服電機(jī)上集成有用于角位移和角速度檢測(cè)的光電編碼器;所述電機(jī)安裝腔內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器，該驅(qū)動(dòng)控制器通過控制器安裝架固定在分隔板上。
[0016]本實(shí)用新型的一個(gè)優(yōu)選方案，其中，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的徑向上，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外輪廓與波發(fā)生器的軸線具有偏移空間，從而騰出更大的空間進(jìn)行內(nèi)部走線。
[0017]本實(shí)用新型的工作原理是:驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力通過圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及諧波減速器傳遞給關(guān)節(jié)輸出件，使得關(guān)節(jié)輸出件繞諧波減速器的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也是繞基座的軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)輸出件相對(duì)于基座作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0018]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的有益效果:
[0019]1、動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)采用一對(duì)圓柱齒輪和諧波減速器兩級(jí)減速方式，并且由諧波減速器作為末端輸出，克服了現(xiàn)有技術(shù)中錐齒輪間隙難以消除的缺陷，提高了關(guān)節(jié)傳動(dòng)精度。
[0020]2、基座采用具有電機(jī)安裝腔和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔的雙腔體結(jié)構(gòu)，中間由分隔板分隔，使得驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的能夠緊湊的安裝于基座內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、重量相對(duì)較輕、軸向尺寸小。
[0021]3、通過采用中空的諧波減速器，并在諧波減速器的中空部位端部設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)在諧波減速器內(nèi)部走線，并使得本關(guān)節(jié)模塊中相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩部分能作整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，無轉(zhuǎn)動(dòng)范圍限制；同時(shí)，將驅(qū)動(dòng)電機(jī)和諧波減速器進(jìn)行偏置設(shè)置(不同軸)，從而在動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔內(nèi)獲得足夠的走線空間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在整個(gè)關(guān)節(jié)模塊的內(nèi)部走線。
【附圖說明】
[0022]圖1為本實(shí)用新型內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊的一個(gè)【具體實(shí)施方式】的外形結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖2為圖1所示回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊的剖面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。
[0025]參見圖1和圖2，本實(shí)用新型的內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊包括基座1、關(guān)節(jié)輸出件
6、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2以及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)。
[0026]參見圖1和圖2，所述基座I內(nèi)部沿軸線方向由分隔板分隔成電機(jī)安裝腔和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔。所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)2設(shè)置在電機(jī)安裝腔內(nèi)。所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔內(nèi)，該動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和諧波減速器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的主軸穿過所述分隔板與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)齒輪4連接，圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪10與所述諧波減速器同軸連接，所述關(guān)節(jié)輸出件6連接在諧波減速器上。所述諧波減速器內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述分隔板在與諧波減速器的中空部位端部設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)13。
[0027]參見圖2，所述諧波減速器包括波發(fā)生器8、柔輪16、輸出剛輪17和交叉滾子軸承18，其中，所述波發(fā)生器8為中空結(jié)構(gòu)，該波發(fā)生器8的一端通過緊定螺釘9與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪10固定連接，所述導(dǎo)電滑環(huán)13通過固定螺釘11與分隔板固定連接，且位于波發(fā)生器8的端部對(duì)應(yīng)處;所述交叉滾子軸承18的外圈通過螺釘5與基座I固定連接，該交叉滾子軸承18的內(nèi)圈通過螺釘7與輸出剛輪17以及關(guān)節(jié)輸出件6連接。所述電機(jī)座1、關(guān)節(jié)輸出件6以及中空諧波減速器8三者的軸線重合。通過上述結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)將從動(dòng)齒輪10的動(dòng)力傳遞給關(guān)節(jié)輸出件6，結(jié)構(gòu)緊湊。
[0028]參見圖2，所述基座I和關(guān)節(jié)輸出件6的外形為直徑相同的圓柱體;所述關(guān)節(jié)輸出件6內(nèi)具有用于容納和連接諧波減速器的安裝內(nèi)腔，該安裝內(nèi)腔的開口與所述基座I中的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔的開口對(duì)接。通過上述結(jié)構(gòu)，不但實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)輸出件6和基座I的緊密對(duì)接，使得外觀整潔、美觀，而且由所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔和安裝內(nèi)腔構(gòu)成的空間為動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)提供了安裝空間，結(jié)構(gòu)緊湊，裝配方便。
[0029]參見圖2，所述基座I和關(guān)節(jié)輸出件6中與其他關(guān)節(jié)模塊連接的一端設(shè)有統(tǒng)一的卡環(huán)結(jié)構(gòu)，該卡環(huán)結(jié)構(gòu)的軸剖面為梯形槽結(jié)構(gòu)，該卡環(huán)結(jié)構(gòu)與其他關(guān)節(jié)模塊之間采用銷釘定位，以便實(shí)現(xiàn)快速連接和鎖緊，并阻止相連模塊之間繞軸線相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，不需要其它專用的過渡或換向連接件，連接和拆卸簡(jiǎn)單、方便和快捷。
[0030]參見圖2，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)2為直流伺服電機(jī)，該直流伺服電機(jī)上集成有用于角位移和角速度檢測(cè)的光電編碼器;所述電機(jī)安裝腔內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器15，該驅(qū)動(dòng)控制器15設(shè)置在控制器安裝架14上，該控制器安裝架14通過螺釘12固定在分隔板上。
[0031]參見圖2，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的徑向上，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的外輪廓與波發(fā)生器8的軸線具有偏移空間，從而騰出更大的空間進(jìn)行內(nèi)部走線。該驅(qū)動(dòng)電機(jī)2主軸通過緊定螺釘3與主動(dòng)齒輪4連接。
[0032]上述為本實(shí)用新型較佳的實(shí)施方式，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式并不受上述內(nèi)容的限制，其他的任何未背離本實(shí)用新型的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，包括基座、關(guān)節(jié)輸出件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu);其特征在于: 所述基座內(nèi)部沿軸線方向由分隔板分隔成電機(jī)安裝腔和動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔;所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)置在電機(jī)安裝腔內(nèi)；所述動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)設(shè)置在動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔內(nèi)，該動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)包括圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和諧波減速器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的主軸穿過所述分隔板與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)齒輪連接，圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪與所述諧波減速器同軸連接，所述關(guān)節(jié)輸出件連接在諧波減速器上； 所述諧波減速器內(nèi)部為中空結(jié)構(gòu)，所述分隔板在與諧波減速器的中空部位端部設(shè)有導(dǎo)電滑環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述諧波減速器包括波發(fā)生器、柔輪、輸出剛輪和交叉滾子軸承，其中，所述波發(fā)生器為中空結(jié)構(gòu)，該波發(fā)生器的一端與圓柱齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的從動(dòng)齒輪連接;所述交叉滾子軸承的外圈通過螺釘與基座固定連接，該交叉滾子軸承的內(nèi)圈通過螺釘與輸出剛輪以及關(guān)節(jié)輸出件連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述基座和關(guān)節(jié)輸出件的外形為直徑相同的圓柱體;所述關(guān)節(jié)輸出件內(nèi)具有用于容納和連接諧波減速器的安裝內(nèi)腔，該安裝內(nèi)腔的開口與所述基座中的動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)安裝腔的開口對(duì)接。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述基座和關(guān)節(jié)輸出件中與其他關(guān)節(jié)模塊連接的一端設(shè)有統(tǒng)一的卡環(huán)結(jié)構(gòu)，該卡環(huán)結(jié)構(gòu)的軸剖面為梯形槽結(jié)構(gòu)，該卡環(huán)結(jié)構(gòu)與其他關(guān)節(jié)模塊之間采用銷釘定位。5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)為直流伺服電機(jī)，該直流伺服電機(jī)上集成有用于角位移和角速度檢測(cè)的光電編碼器；所述電機(jī)安裝腔內(nèi)設(shè)有用于驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制器，該驅(qū)動(dòng)控制器通過控制器安裝架固定在分隔板上。6.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的內(nèi)走線機(jī)器人回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)模塊，其特征在于，在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的徑向上，該驅(qū)動(dòng)電機(jī)的外輪廓與波發(fā)生器的軸線具有偏移空間。
【文檔編號(hào)】B25J17/02GK205630676SQ201620261810
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年3月30日
【發(fā)明人】管貽生, 黃晶, 谷世超, 吳鴻敏, 張宏
【申請(qǐng)人】廣東工業(yè)大學(xué), 佛山博文機(jī)器人自動(dòng)化科技有限公司