一種混合關節連續型機器人的製作方法

2024-03-05 16:32:15

專利名稱：一種混合關節連續型機器人的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種關節型機器人類，更具體地說，它涉及一種用於高度非結構化環境作業的由旋轉關節和連續關節構成的新型混合關節連續型機器人。
背景技術：
隨著工業機器人在諸如航空航天、軍事、醫療、服務等領域的應用日趨廣泛，其面臨的作業環境愈加複雜和高度非結構化。如飛行器翼肋隔艙狹小環境內的鑽孔作業、核電站反應堆冷卻管路的檢修作業、越過視野障礙對軍事目標的偵查作業、地震現場被困人員的搜救以及病人消化道等器官的微創手術等。申請號為02145863.4，名稱為多關節工業機器人等公開文件中雖然有多關節工業機器人的報導，但不能滿足上述作業環境的需要，已成為上述應用領域工業機器人發展的一個技術瓶頸，迫切需要研製具有新型運動形式的關節型機器人用於該問題的解決。

發明內容
本發明針對傳統的工業機器人不能用於高度非結構化空間作業的問題，提供一種由旋轉關節和連續型關節混合構成的機器人機構，進一步提升傳統工業機器人的運動範圍、靈活性，增加工業機器人對工作空間狹小和非結構化的適應性。一種混合關節連續型機器人，具有基座、旋轉關節、連續型關節、電機、減速機，其特徵在於:安裝在基座上的第一級旋轉關節、第二級旋轉關節、第一級連續型關節和第二級連續型關節串聯形式連接，第一級旋轉關節和所述第二級旋轉關節分別具有一個旋轉自由度，第一級連續型關節和第二級連續型關節分別具有兩個彎曲自由度，混合關節連續型機器人具有6個自由度。上述的第一級旋轉關節由電機、減速機構成，電機的輸出軸與減速機的輸入軸連接、電機通過減速機輸出旋轉運動。上述的第二級旋轉關節由電機、減速機構成，減速機安裝在連接角鐵上，電機的輸出軸與減速機的輸入軸連接，電機通過減速機輸出旋轉運動。上述的第二級旋轉關節的連接角鐵與第一級旋轉關節的減速機的輸出軸連接。上述的第一級連續型關節和第二級連續型關節分別由3根氣管構成。上述第一級連續型關節氣管一端與T型連接件的底面均布連接，另一端與圓盤型連接件I均布連接。上述第二級連續型關節的氣管一端與圓盤型連接件I均布連接，另一端與圓盤型連接件II均布連接。上述的T型連接件與第二級旋轉關節的減速機的輸出軸連接。本發明提出一種由離散和連續型關節混合構成的機器人機構，與現有關節型機器人技術相比，本發明具有以下優點:1、本發明提出一種由旋轉關節和連續關節混合構成的6自由度連續型機器人機構，有效拓展了傳統工業機器人的運動空間、靈活性和負荷能力；2、本發明提出的混合關節連續型機器人對非結構化作業空間適應性強，能廣泛應用於災難搜救、非結構化工業環境作業、軍事偵察機器人等領域。


圖1和圖2為本發明第一實施例的結構示意圖。圖3連續型關節的結構和動作示意圖。1、基座；2、第一級旋轉關節的電機；3、第一級旋轉關節的減速機；4、第一級旋轉關節的的減速機的輸出軸5、連接角鐵；6、第二級旋轉關節的電機；7、第二級旋轉關節的減速機；8、第二級旋轉關節的減速機的輸出軸；9、T型連接件；10、第一級連續型關節；11、圓盤型連接件I ; 12、第二級連續型關節；13、圓盤型連接件II
具體實施例方式下面結合附圖舉例對本發明作更詳盡的說明。圖1和圖2為混合關節連續型機器人的結構示意圖，機器人由安裝在基座I上的4個關節串聯構成，4個關節包括2個旋轉關節和2個連續型關節，連接次序為第一級旋轉關節、第二級旋轉關節、第一級連續型關節10、第二級連續型關節12。第一級旋轉關節由電機2、減速機3構成，第二級旋轉關節由電機6、減速機7構成，其中電機2和電機6作為驅動部件，電機2和電機6分別通過減速機3和減速機7輸出旋轉運動，帶動下一級相鄰關節轉動。第一級連續型關節10和第二級連續型關節12分別由3段氣管構成，3段氣管作為連續型關節的驅動元件，第一級連續型關節的氣管一端與T型連接件9的底面均布連接，另一端與圓盤型連接件I 11均布連接。第二級連續型關節12的氣管二端分別與圓盤型連接件I 11和圓盤型連接件II 13均布連接。T型連接件9與第二級旋轉關節的減速機的輸出軸8連接。連續型關節構成和動作示意如圖3所示。對於每個連續型關節，當3根氣管中的氣壓相等時，連續型關節不產生運動，如圖3中左邊的圖片所示。當氣管中的兩根氣管的氣壓大於另外一根氣管中的氣壓時，連續型關節將向氣壓小的那側氣管發生彎曲運動，如圖3中右邊的圖片所示。選擇其中兩根氣管作為彎曲方向，調節該彎曲方向的氣管的氣壓小於另外兩根氣管的氣壓，從而實現兩個方向上的彎曲運動。具體運動過程如下:對於運動空間的某一點，首先驅動第一級旋轉關節的電機2轉動，第一級旋轉關節的減速機的輸出軸4帶動第二級旋轉關節轉過一定角度，然後驅動第二級旋轉關節的電機6轉動，第二級旋轉關節的減速機的輸出軸8帶動第一級連續型關節10轉過一定角度。調節第一級連續型關節10的3根氣管的氣壓,使得第一級連續型關節10產生側向彎曲，調節第二級連續型關節12的3根氣管的氣壓，使得連接在第一級連續型關節10末端的第二級連續型關節12產生側向彎曲，從而第二級連續型關節12的末端到達作業空間的某一點。在實際應用中，在第二級連續型關節12的末端安裝夾持器，通過驅動各個關節運動，使得機器人到達空間中的某一點，實現對該點物體的抓取。顯然，本發明的上述具體實施方式
僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以容易的做出其它形式上的變化或者替代，而這些改變或者替代也將包含在本發明確定的保護範圍之內。
權利要求
1.一種混合關節連續型機器人，具有基座(I)、旋轉關節、連續型關節、電機、減速機，其特徵在於:安裝在基座(I)上的第一級旋轉關節、第二級旋轉關節、第一級連續型關節(10)和第二級連續型關節(12)串聯形式連接，第一級旋轉關節和所述第二級旋轉關節分別具有一個旋轉自由度，第一級連續型關節(10)和第二級連續型關節(12)分別具有兩個彎曲自由度，混合關節連續型機器人具有6個自由度。
2.如權利要求1所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述的第一級旋轉關節由電機⑵、減速機⑶構成，電機⑵的輸出軸與減速機⑶的輸入軸連接、電機⑵通過減速機(3)輸出旋轉運動。
3.如權利要求1所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述的第二級旋轉關節由電機(6)、減速機(7)構成，減速機(7)安裝在連接角鐵(5)上，電機(6)的輸出軸與減速機(7)的輸入軸連接，電機(6)通過減速機(7)輸出旋轉運動。
4.如權利要求3所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述的第二級旋轉關節的連接角鐵(5)與第一級旋轉關節的減速機(3)的輸出軸(4)連接。
5.如權利要求1所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述的第一級連續型關節(10)和第二級連續型關節(12)分別由3根氣管構成。
6.如權利要求5所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述第一級連續型關節(10)氣管一端與T型連接件(9)的底面均布連接，另一端與圓盤型連接件I (11)均布連接。
7.權利要求5所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述第二級連續型關節(12)的氣管一端與圓盤型連接件I (11)均布連接，另一端與圓盤型連接件II (13)均布連接。
8.如權利要求6或7所述的混合關節連續型機器人，其特徵在於:所述的T型連接件(9)與第二級旋轉關節的減速機(7)的輸出軸(8)連接。
全文摘要
一種混合關節連續型機器人，具有基座(1)、旋轉關節、連續型關節、電機、減速機，其特徵在於安裝在基座(1)上的第一級旋轉關節、第二級旋轉關節、第一級連續型關節(10)和第二級連續型關節(12)串聯形式連接，第一級旋轉關節和所述第二級旋轉關節分別具有一個旋轉自由度，第一級連續型關節(10)和第二級連續型關節(12)分別具有兩個彎曲自由度，混合關節連續型機器人具有6個自由度。本發明提出的混合關節連續型機器人對非結構化作業空間適應性強，能廣泛應用於災難搜救、非結構化工業環境作業等領域。
文檔編號B25J9/06GK103144103SQ20111040102
公開日2013年6月12日 申請日期2011年12月6日 優先權日2011年12月6日
發明者趙江海, 宋小波, 葉曉東, 徐林森, 章小建, 魏鮮明, 馮寶林 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院