機器人多自由度關節的製作方法
2023-06-08 15:01:16
專利名稱：機器人多自由度關節的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種機器人關節，尤其涉及一種機器人多自由度關節。
背景技術：
多自由度關節主要用作機器人的腕關節或者肩關節，從機器人技術發展開始就一直是研究的重點。但是腕關節由於其靈活性和多自由度的特點，使之成為了研究的難點。目前大多數機器人的多自由度運動都是由幾個單自由度關節組合而成，驅動機構大部分採用電磁式伺服電機，需要機械減速機構和制動機構，因此結構比較複雜，體積也比較龐大。
發明內容為了克服現有技術中機器人多自由度關節結構複雜，且體積也比較龐大的不足，本發明提供一種結構簡單、安裝方便、體積小、重量輕、且控制精度高的機器人多自由度關節。
本發明解決其技術問題的技術方案是一種機器人多自由度關節，包括內半圓環體支架、圓環體、外半圓環體，所述內半圓環體支架鉸接於所述圓環體內側，所述外半圓環體鉸接於所述圓環體外側，所述的內半圓環體支架與圓環體的兩個連接點、外半圓環體與圓環體的兩個連接點位於圓環體直徑上，內半圓環體支架與圓環體兩連接點的連線垂直於外半圓環體與圓環體兩連接點的連線；所述內半圓環體支架與所述圓環體的連接處裝有第一超聲波電機，所述第一超聲波電機安裝在內半圓環體支架內側，所述圓環體與所述外半圓環體的連接處裝有第二超聲波電機，所述第二超聲波電機安裝在所述圓環體內側，第一超聲波電機的輸出軸與圓環體之間用鍵固定連接，第二超聲波電機的輸出軸與外半圓環體之間用鍵固定連接；所述的外半圓環體內側、內半圓環體支架內側開設有連接孔。
進一步，所述的第一超聲波電機與內半圓環體支架內側之間、第二超聲波電機與圓環體內側之間設置墊片。
再進一步，遠離第一超聲波電機的內半圓環體支架與圓環體鉸接處的鉸軸上套有銅套，遠離第二超聲波電機的外半圓環體與圓環體鉸接處的鉸軸上套有銅套。
根據上述方案，固定在內半圓環體支架上的超聲波電機旋轉時可帶動圓環體轉動，而固定在圓環體上的超聲波電機旋轉時可帶動外半圓環體轉動。當兩臺超聲波電機同時旋轉時，實現了所述外半圓環體的多自由度運動。
本實用新型的有益效果在於1.通過兩臺電機的驅動就實現了單關節的多自由度運動，關節結構簡單，安裝方便。2.採用超聲波電機直接驅動關節運動，由於超聲波電機的低速大轉矩特性和自鎖性能，可以直接驅動關節，而不需要減速機構和制動機構，簡化了結構，減輕了關節的體積和重量。3.超聲波電機同時具有很高的響應速度和很好的制動性能，可以精確的定位控制，提高了關節的控制精度。
圖1是本發明的結構示意圖。
圖2是支架與超聲波電機的連接機械圖。
(五)
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。
參照圖1，一種機器人多自由度關節，包括第一超聲波電機1和第二超聲波電機2、外半圓環體3、圓環體4、內半圓環體支架5和支撐杆6。所述內半圓環體支架5鉸接於圓環體4的內側，其一端與圓環體4通過第一鉸軸9鉸接，另一端通過第一超聲波電機1的輸出軸與圓環體4鉸接，第一超聲波電機1安裝於內半圓環體支架5內側，第一超聲波電機1的輸出軸與圓環體4之間用鍵固定連接，這樣軸在連接孔中就不會有相對轉動，因此第一超聲波電機1的旋轉會帶動圓環體4相對於內半圓環體支架5的運動。所述外半圓環體3鉸接與所述圓環體4的外側，外半圓環體3一端與圓環體4通過第二鉸軸10鉸接，另一端通過第二超聲波電機2的輸出軸與圓環體4鉸接，第二超聲波電機安裝於圓環體4內側，第二超聲波電機2的輸出軸與半圓環體3之間用鍵固定連接，這樣軸在連接孔中就不會有相對轉動，因此第二超聲波電機2的旋轉會帶動外半圓環體3相對於圓環體4的運動。內半圓環體支架5與圓環體4的兩個連接點、外半圓環體3與圓環體4的兩個連接點位於圓環體4直徑所在直線上，並且內半圓環體支架5與圓環體4兩連接點的連線垂直與外半圓環體3與圓環體4兩連接點的連線。內半圓環體支架5、外半圓環體3內側開設有連接孔，可將關節與聯接臂相連。
在第一超聲波電機1和第二超聲波電機2同時運動時，第一超聲波電機1帶動圓環體4相對於內半圓環體支架5運動，而第二超聲波電機2又帶動外半圓環體3相對於圓環體4運動，因此外半圓環體3的相對於內半圓環體支架5的運動是兩臺超聲波電機運動的合成，實現了多自由度運動。
圖2是本發明所述機器人多自由度關節的內半圓環體支架5與第一超聲波電機1的連接機械圖。為了方便電機的安裝，在第一超聲波電機1和內半圓環體支架5之間加了一個圓餅狀的墊片7。為了減小鉸軸與內半圓環體支架5之間的摩擦，在第一鉸軸9外設置一銅套8，第一鉸軸位於所述的銅套8中。同樣在圓環體4與第二臺超聲波電機2之間也加設一圓餅狀墊片，在第二鉸軸外設置一銅套以減小鉸軸與圓環體之間的摩擦。
權利要求
1.機器人多自由度關節，其特徵在於包括內半圓環體支架、圓環體、外半圓環體，所述內半圓環體支架鉸接於所述圓環體內側，所述外半圓環體鉸接於所述圓環體外側，所述的內半圓環體支架與圓環體的兩個連接點、外半圓環體與圓環體的兩個連接點位於圓環體直徑上，內半圓環體支架與圓環體兩連接點的連線垂直於外半圓環體與圓環體兩連接點的連線；所述內半圓環體支架與所述圓環體的連接處裝有第一超聲波電機，所述第一超聲波電機安裝在內半圓環體支架內側，所述圓環體與所述外半圓環體的連接處裝有第二超聲波電機，所述第二超聲波電機安裝在所述圓環體內側，第一超聲波電機的輸出軸與圓環體之間用鍵固定連接，第二超聲波電機的輸出軸與外半圓環體之間用鍵固定連接；所述的外半圓環體內側、內半圓環體支架內側開設有連接孔。
2.如權利要求1所述的機器人多自由度關節，其特徵在於所述的第一超聲波電機與內半圓環體支架內側之間、第二超聲波電機與圓環體內側之間設置墊片。
3.如權利要求1或2所述的機器人多自由度關節，其特徵在於遠離第一超聲波電機的內半圓環體支架與圓環體鉸接處的鉸軸上套有銅套，遠離第二超聲波電機的外半圓環體與圓環體鉸接處的鉸軸上套有銅套。
全文摘要
機器人多自由度關節，內半圓環體支架鉸接於圓環體內側，外半圓環體鉸接於圓環體外側，內半圓環體支架與圓環體的兩個連接點、外半圓環體與圓環體的兩個連接點位於圓環體直徑上，內半圓環體支架與圓環體兩連接點的連線垂直於外半圓環體與圓環體兩連接點的連線；內半圓環體支架與圓環體的連接處裝有第一超聲波電機，第一超聲波電機安裝在內半圓環體支架內側；圓環體與外半圓環體的連接處裝有第二超聲波電機，第二超聲波電機安裝在圓環體內側；第一超聲波電機的輸出軸與圓環體之間用鍵固定連接，第二超聲波電機的輸出軸與外半圓環體之間用鍵固定連接；外半圓環體內側、內半圓環體支架內側開設有連接孔。
文檔編號B25J17/00GK1769014SQ20041006772
公開日2006年5月10日 申請日期2004年10月28日 優先權日2004年10月28日
發明者曹文明, 馮浩 申請人:浙江工業大學