單自由度旋轉關節模塊的製作方法
2023-09-10 03:19:25 4
專利名稱：單自由度旋轉關節模塊的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人部件，具體的說是涉及一種用於構建模塊化機器人的
單自由度旋轉關節模塊。屬於機器人技術領域。
背景技術：
隨著機器人技術的不斷發展，機器人的技術越來越高，品種越來越多，所能夠完成 的動作也越來越複雜。目前，可供用戶拼裝的教育娛樂機器人，通常採用一個集中控制器、 多個伺服舵機、一系列結構連接件及其它傳感器等單元組成，各單元間通過電纜連接，這種 應用方式存在拆裝繁瑣、擴展能力相對有限等問題，未能完全滿足用戶的使用需求。
實用新型內容為解決現有技術的不足，本實用新型的目的在於提供一種用於教育娛樂的拆裝方 便、控制及擴展靈活度高的單自由度旋轉關節模塊。 為達到上述目的，本實用新型是通過以下的技術方案來實現的 —種單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於包括支撐架、舵機殼體、舵機底板、鎖緊
鉤、舵機、法蘭盤及電路板，所述的舵機安裝在舵機殼體中，舵機底板和舵機殼體固定連接，
鎖緊鉤活動地夾在舵機底板與舵機殼體之間；在舵機殼體的兩端分別伸出支承軸和舵機的
輸出軸，所述的支撐架的兩側通過法蘭盤和螺釘安裝在支承軸和舵機輸出軸上，在支撐架
的上端設有與鎖緊鉤配合的鎖緊臺階；包含有控制單元的電路板分別安裝在舵機底板的下
端和支撐架的上端，在電路板上分別設有電極觸點，兩塊電路板之間通過電纜進行連接。 前述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於在舵機底板和支撐架的側邊分別設有
連接傳感模塊或分支結構件的擴展接口 。 前述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於舵機底板和支撐架側邊的擴展接口分 別為4個。 前述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於所述的電極觸點為多組。 前述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於所述的電極觸點為彈片電極。 前述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於還包括兩個固定鎖緊鉤，所述的固定
鎖緊鉤設置在舵機底板的下側，在支撐架的上端設有與固定鎖緊鉤配合的鎖緊臺階。 前述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於所述的支撐架上的鎖緊臺階為8個，
八個鎖緊臺階分兩組在相互垂直的方向上呈旋轉對稱性分布。 本實用新型的技術效果是本實用新型的旋轉關節模塊使機器人裝配拆卸簡便快 捷，免工具；裝配過程同時實現電氣連接，無需插拔電纜；模塊中包含控制單元，擴展性強， 控制靈活度高。
圖1是本實用新型的整體結構立體圖。[0014] 圖2是本實用新型的整體結構爆炸圖； 圖3為本發明實施例一中的鎖緊臺階的分布示意圖； 圖4為圖3中的D-D向局部剖視圖； 圖5為圖3中的B-B向局部剖視圖。 圖中標號含義如下 1、舵機底板2、鎖緊鉤3、舵機殼體4、支撐架5、電路板 6、彈片電極7、電纜 8、舵機 9、法蘭盤
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型作具體的介紹。 圖1是本實用新型的整體結構立體圖。圖2是本實用新型的整體結構爆炸圖。 如圖所示，本實用新型的單自由度旋轉關節模塊，包括支撐架4、舵機殼體3、舵機 底板1、鎖緊鉤2、舵機8、法蘭盤9及電路板5，舵機8安裝在舵機殼體3中，舵機底板1和 舵機殼體3固定連接。圖示的為一種固定方式，在舵機底板1的上側設有倒剌IO，在舵機殼 體3上對應地設有倒剌孔，舵機底板1和舵機殼體3通過倒剌10固定連接為一體。當然也 可以由其它的固定方式。 鎖緊鉤2活動地夾在舵機底板1與舵機殼體3之間，鎖緊鉤2可以採用彈性結構， 在不受外力時，其上所含彈性機構將頭部鉤狀結構往中間推緊，組成連接鎖緊機構的鎖緊 開關。在舵機殼體3的兩端分別伸出支承軸和舵機8的輸出軸，支撐架4的兩側通過法蘭盤 9和螺釘安裝在支承軸和舵機8的輸出軸上，形成單自由度旋轉關節，通過舵機8的驅動，實 現舵機殼體3和支撐架54的相對轉動。 在支撐架4的上端設有與鎖緊鉤2配合的鎖緊臺階，可以與另一個模塊上舵機底 板1上的鎖緊鉤2配合，將兩個模塊鎖緊在一起，實現連接功能。並且通過鎖緊鉤2可以實 現相鄰模塊間的快速對接和鎖緊，從而實現了模塊化機器人的快速拆裝。 包含有控制單元的電路板5分別安裝在舵機底板1的下端和支撐架4的上端，在 電路板5上分別設有電極觸點，兩塊電路板5之間通過電纜7進行連接。對接時，兩個模塊 上的電極觸點相互對應接觸，從而實現了機器人旋轉模塊與旋轉模塊、旋轉模塊與其他模 塊的電源及通信互聯。包含在電路板5中的控制單元，可實現對舵機的運動控制，並通過電 纜、電路板與外部其它模塊進行通訊，實現動作同步與行為協調。這樣就不需要集中控制 器，在模塊外部也就沒有了電纜，簡化了結構和控制，方便拆裝。 在舵機底板1和支撐架4的側邊分別設有連接傳感模塊或分支結構件的擴展接 口 ，可連接分支結構件或傳感器模塊，實現分支結構件或傳感器模塊與旋轉關節模塊的電 氣連接和機械連接。擴展接口可以設置4個，一邊一個，可以連接多個外部模塊，擴展性強， 控制靈活度高。 電極觸點為多組，為了增強接觸效果，電極觸點可以採用彈片電極6，也可以採用 其他的形式。 為了便於安裝和拆卸，在舵機底板1上還包括兩個固定鎖緊鉤，固定鎖緊鉤設置
在舵機底板1的下側，在支撐架4的上端設有與固定鎖緊鉤配合的鎖緊臺階。 圖3為本發明實施例一中的鎖緊臺階的分布示意圖；圖4為圖3中的D-D向局部剖視圖；圖5為圖3中的B-B向局部剖視圖。 為了實現兩個模塊之間在兩個垂直方向上的連接，運動單元II上設有八個鎖緊 臺階，分別為鎖緊臺階221、222、223、224、226、227、228和229，鎖緊鉤2可與另一個關節模 塊上的八個鎖緊臺階相互連接鎖緊。為了實現兩個關節模塊之間可以具備兩個正交方向的 連接方式，八個鎖緊臺階分兩組在相互垂直的方向上呈旋轉對稱性分布。 模塊間對接拆卸的具體操作為把一個關節模塊上兩個固定鎖緊鉤扣入另一關節 模塊上的鎖緊臺階223、224，再將鎖緊鉤2分別扣入另一關節模塊上的鎖緊臺階221、222， 兩個關節模塊就實現了平行方向的對接。同理將上述鎖緊臺階221、222、223及224對應換 成226、227、228及229即可實現相鄰模塊間的垂直連接。這樣就使得兩個模塊可以在水平 和垂直方向上連接，增加了連接的多樣性。機械連接同時也實現了電氣連接。拆卸時，只 需按住鎖緊鉤2，然後依次將鎖緊鉤從另一個模塊上的鎖緊臺階中卸下，即可實現模塊的拆 卸。 上述實施例不以任何形式限制本實用新型，凡採用等同替換或等效變換的方式所 獲得的技術方案，均落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求一種單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於包括支撐架、舵機殼體、舵機底板、鎖緊鉤、舵機、法蘭盤及電路板，所述的舵機安裝在舵機殼體中，舵機底板和舵機殼體固定連接，鎖緊鉤活動地夾在舵機底板與舵機殼體之間；在舵機殼體的兩端分別伸出支承軸和舵機的輸出軸，所述的支撐架的兩側通過法蘭盤和螺釘安裝在支承軸和舵機輸出軸上，在支撐架的上端設有與鎖緊鉤配合的鎖緊臺階；包含有控制單元的電路板分別安裝在舵機底板的下端和支撐架的上端，在電路板上分別設有電極觸點，兩塊電路板之間通過電纜進行連接。
2. 根據權利要求l所述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於在舵機底板和支撐架的 側邊分別設有連接傳感模塊或分支結構件的擴展接口 。
3. 根據權利要求2所述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於舵機底板和支撐架側邊 的擴展接口分別為4個。
4. 根據權利要求1所述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於所述的電極觸點為多組。
5. 根據權利要求1或4所述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於所述的電極觸點為 彈片電極。
6. 根據權利要求1所述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於還包括兩個固定鎖緊 鉤，所述的固定鎖緊鉤設置在舵機底板的下側，在支撐架的上端設有與固定鎖緊鉤配合的 鎖緊臺階。
7. 根據權利要求l所述的單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於所述的支撐架上的鎖緊 臺階為8個，八個鎖緊臺階分兩組在相互垂直的方向上呈旋轉對稱性分布。
專利摘要本實用新型涉及一種單自由度旋轉關節模塊，其特徵在於包括鎖緊鉤、電路板等，舵機安裝在舵機殼體中，舵機底板和舵機殼體固定連接，鎖緊鉤活動地夾在舵機底板與舵機殼體之間；在舵機殼體的兩端分別伸出支承軸和舵機的輸出軸，所述的支撐架的兩側通過法蘭盤和螺釘安裝在支承軸和舵機輸出軸上，在支撐架的上端設有與鎖緊鉤配合的鎖緊臺階；包含有控制單元的電路板分別安裝在舵機底板的下端和支撐架的上端，在電路板上分別設有電極觸點，兩塊電路板之間通過電纜進行連接。本實用新型的旋轉關節模塊使機器人裝配拆卸簡便快捷，免工具；裝配過程同時實現電氣連接，無需插拔電纜；模塊中包含控制單元，擴展性強，控制靈活度高。
文檔編號B25J17/00GK201544236SQ20092025619
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者張厚祥, 張建偉, 程勝, 肖飛雨, 謝之柱 申請人:崑山市工業技術研究院有限責任公司