CN102452078B - 机器人关节 - Google Patents

Abstract

一种机器人关节，包括基座和安装于该基座上的第一驱动电机、第二驱动电机及可相对该基座运动的转接头，该机器人关节还包括固接于该第二驱动电机上的滑块及齿轮，该第二驱动电机上设有第二动力输出轴，该第二动力输出轴穿设于滑块上，该齿轮套设于第二动力输出轴，该转接头上设有轮齿槽及与该轮齿槽平行的导槽，该齿轮与该轮齿槽啮合，该滑块滑动地容置于该导槽内；该基座上还设有导向限位组件，该导向限位组件将该转接头可滚动地定位于该基座，该第一驱动电机上设有第一动力输出轴，该机器人关节还包括连接件，该第一动力输出轴通过连接件与该滑块固接。

Description

机器人关节

技术领域

本发明涉及一种应用于机器人上的机器人关节。

背景技术

机器人能模仿人手和臂的某些动作，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。机器人包括手部、臂部及机器人关节，机器人关节用以将该手部及臂部相互连接以使手部能相对于臂部实现多自由度运动。机器人关节一般包括基座、用以驱动手部相对于臂部旋转的第一驱动电机及用以驱动手部相对于臂部摆动的第二驱动电机，然而第一驱动电机及第二驱动电机一般设于该基座的外侧，从而使得机器人关节的体积较大，并导致机器人关节在使用时的动作不够灵活。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种体积较小且动作灵活的机器人关节。

一种机器人关节，包括基座、安装于该基座上的第一驱动电机、第二驱动电机及可相对该基座运动的转接头，该机器人关节还包括固接于该第二驱动电机上的滑块及齿轮，该第二驱动电机上设有第二动力输出轴，该第二动力输出轴穿设于滑块上，该齿轮套设于第二动力输出轴，该转接头上设有轮齿槽及与该轮齿槽平行的导槽，该齿轮与该轮齿槽啮合，该滑块滑动地容置于该导槽内，该基座上还设有导向限位组件，该导向限位组件将该转接头可滚动地定位于该基座，该第一驱动电机上设有第一动力输出轴，该机器人关节还包括连接件，该第一动力输出轴通过连接件与该滑块固接，启动该第一驱动电机时，该转接头在该第一动力输出轴的驱动下将绕该第一动力输出轴转动，启动该第二驱动电机时，该转接头在该第二动力输出轴的驱动下将沿该齿轮滚动。

上述机器人关节在分别启动第一驱动电机及第二驱动电机时，可实现转接头相对基座的多角度运动。转接头通过第一引导臂及第二引导臂的夹持定位于基座上，如此可省去其他复杂的定位机构便可将转接头定位于基座上，且第一驱动电机及第二驱动电机均安装与基座内，从而使上述机器人关节的体积更小且结构更简单。

附图说明

图1为本发明较佳实施方式机器人关节的立体分解图；

图2为图1所示机器人关节的另一视角分解图；

图3为图1所示机器人关节的组装图；

图4为图1所示机器人关节的局部组装图；

图5为图3所示机器人关节沿V-V线的剖视图。

主要元件符号说明

机器人关节               100

基座                     10

第一驱动电机             20

转接头                   30

齿轮                     40

第二驱动电机             50

滑块                     60

连接件                   70

本体                     12

导向限位组件             14

安装孔                   122

第一引导臂               142

第二引导臂             144

固接段                 1442

引导段                 1444

连接段                 1446

第一动力输出轴         22

从动部                 32

连接部                 34

轮齿槽                 322

导槽                   324

第二动力输出轴         52

通孔                   62

第一固接部             64

第二固接部             66

安装孔                 662

具体实施方式

请一并参阅图1及图2，本实施例中揭示的机器人关节100包括一个基座10、一个第一驱动电机20、一个转接头30、一个齿轮40、两个第二驱动电机50及两个滑块60。第一驱动电机20及第二驱动电机50上分别设有第一动力输出轴22及第二动力输出轴52。机器人关节100还包括一连接件70，第一驱动电机20安装于基座10内，且第一驱动电机20通过连接件70与滑块60固接。

基座10包括本体12及设于本体12上的导向限位组件14。本体12的中部开设有安装孔122，第一驱动电机20安装于安装孔122内。本实施例中，导向限位组件14包括两个由本体12的一端远离另一端延伸且相对设置的第一引导臂142及相对本体12可分离的两个第二引导臂144，上述第一引导臂142及第二引导臂144相配合用以引导转接头30转动并同时将转接头30定位于基座10上。第二引导臂144包括固接段1442、引导段1444及连接固接段1442及引导段1444的连接段1446。固接段1442固接于连接件70上。第一引导臂142及引导段1444与转接头30相接触的面均为部分球面，引导段1444用以引导转接头30绕第二驱动电机50的第二动力输出轴52转动，同时引导段1444与第一引导臂142将转接头30夹持于中间以防止转接头30脱离基座10。

转接头30大致呈一球缺体，且上述球缺体的高度大于或等于其半径，本实施中球缺体的高度优选大于其半径。转接头30包括从动部32及由从动部32延伸的连接部34。转接头30大致呈一半球体，转接头30的球面上沿经度方向设有轮齿槽322及两个导槽324，且轮齿槽322与导槽324平行设置。轮齿槽322与齿轮40啮合，以使转接头30在齿轮40的带动下可相对基座10摆动。滑块60滑动地容置于导槽324内，用以引导转接头30摆动。为使滑块60于导槽324内更平滑地滑动，本实施例中优选地将滑块60与导槽324相对的抵持面61设计弧形面或球面。连接部34用以与机器人的手部（图未示）固接。

齿轮40固定地套设于第二驱动电机50的第二动力输出轴52上。每一滑块60上均开设有通孔62，第二动力输出轴52通过通孔62穿设于滑块60上。每一滑块60上还设有第一固接部64及第二固接部66。每一第二固接部66邻近第一驱动电机20的一侧开设有一个安装孔662。连接件70的一侧凸设有两个固定销72，固定销72分别固定于安装孔662内。连接件70的另一相对侧开设有一固接孔74，第一驱动电机20的第一动力输出轴22通过紧配合的方式安装于固接孔74内。

请一并参阅图3、图4及图5，组装机器人关节100时可按如下步骤进行：

首先，将第一驱动电机20设有第一动力输出轴22的一端由基座10设有第一引导臂142的一端置于安装孔122内，并将第一驱动电机20固定。接着，将连接件70通过其固接孔74固定地套设于第一驱动电机20的第一动力输出轴22上。而后，将第二引导臂144的固接段1442相对设置，并将上述固接段1442固定于连接件70上。旋转上述第二引导臂144，使第二引导臂144与第一引导臂142重叠。

之后，将齿轮40通过紧配合的方式套设于第二动力输出轴52的中部，并将第二动力输出轴52的两端分别穿过滑块60的通孔62，再将第二动力输出轴52的两端分别安装于第二驱动电机50内以使第二驱动电机50能带动第二动力输出轴52旋转。然后，将上述两个滑块60分别容置于转接头30的导槽324内，同时齿轮40也将与转接头30的轮齿槽322啮合。

最后，将上述组装成一体的转接头30、齿轮40、第二驱动电机50及滑块60置于基座10内，并将滑块60的第二固接部66通过安装孔662分别固接地套设于连接件70的固定销72上。机器人关节100便组装完毕。

使用机器人关节100时，当启动第一驱动电机20时，第一驱动电机20的第一动力输出轴22旋转并通过连接件70带动与其固接的第二引导臂144及滑块60绕第一动力输出轴22转动，滑块60转动的同时一并带动穿设于其内的第二动力输出轴52及第二驱动电机50转动。由于滑块60容置于转接头30的导槽324内，滑块60转动时将与形成导槽324的侧壁抵持并推动转接头30沿基座10的第一引导臂142一并转动。

当启动第二驱动电机50时，第二驱动电机50的第二动力输出轴52旋转，使得套设于第二动力输出轴52的齿轮40随之旋转。齿轮40旋转时将驱动与其啮合的轮齿槽322转动，由于导向限位组件14的作用从而使得转接头30顺着滑块60沿第二引导臂144滚动，并最终带动固接于转接头30上的机器人手部相对基座10摆动。

本发明的机器人关节100在分别启动第一驱动电机20及第二驱动电机50时，可实现转接头30相对基座10的多角度运动。转接头30通过第一引导臂142及第二引导臂144的夹持定位于基座10上，如此可省去其他复杂的定位机构便可将转接头30定位于基座上，且第一驱动电机20及第二驱动电机50均安装与基座10内，从而使本发明的机器人关节100的体积更小且结构更简单。

可以理解，第二驱动电机50的数量不局限于两个。由上可知，第二驱动电机50的作用是驱动转接头30于导向限位组件14内沿第二引导臂144滚动，然而当第二驱动电机50只设置一个时也同样能达到上述目的。因此，第二驱动电机50的数量也可仅为一个。

可以理解，基座10上导向限位组件14的作用是用以将转接头30可摆动地夹持于基座10上，且导向限位组件14中第二引导臂144的作用是配合第一引导臂142以将转接头30可摆动地夹持于基座10上。因此，只要能实现上述目的，第一引导臂142及第二引导臂144的数量均不局限于两个，第一引导臂142及第二引导臂144的数量可以为能使转接头30可摆动地夹持于基座10上的任意数量。同时，由于第一引导臂142及第二引导臂144数量的改变可能给机器人关节100的组装带来一定的困难，因此，为使机器人关节100的组装过容易实现，可将基座10设计成可拆分的结构，也可将第二引导臂144直接安装与基座10上。

Claims (10)

1.一种机器人关节，包括基座、安装于该基座上的第一驱动电机、第二驱动电机及可相对该基座运动的转接头，其特征在于：该机器人关节还包括固接于该第二驱动电机上的滑块及齿轮，该第二驱动电机上设有第二动力输出轴，该第二动力输出轴穿设于滑块上，该齿轮套设于第二动力输出轴，该转接头上设有轮齿槽及与该轮齿槽平行的导槽，该齿轮与该轮齿槽啮合，该滑块滑动地容置于该导槽内，该基座上还设有导向限位组件，该导向限位组件将该转接头可滚动地定位于该基座，该第一驱动电机上设有第一动力输出轴，该机器人关节还包括连接件，该第一动力输出轴通过连接件与该滑块固接，启动该第一驱动电机时，该转接头在该第一动力输出轴的驱动下将绕该第一动力输出轴转动，启动该第二驱动电机时，该转接头在该第二动力输出轴的驱动下将沿该齿轮滚动。

2.如权利要求1所述的机器人关节，其特征在于：该连接件的一端开设有固接孔，该第一动力输出轴固接于该固接孔内，该连接件的另一端与该滑块固接。

3.如权利要求2所述的机器人关节，其特征在于：该连接件的所述另一端凸设有固定销，该滑块上开设有安装孔，该固定销固接于该安装孔内以将该连接件与该滑块固接。

4.如权利要求2所述的机器人关节，其特征在于：该导向限位组件包括设于该基座上的第一引导臂及安装于该连接件上的第二引导臂，该转接头可滚动地夹持于所述第一引导臂及所述第二引导臂之间。

5.如权利要求4所述的机器人关节，其特征在于：所述第一引导臂及所述第二引导臂与该转接头夹持所接触的面均呈部分球面。

6.如权利要求1所述的机器人关节，其特征在于：该导向限位组件包括设于该基座上的两个相对设置的第一引导臂及两个相对设置的第二引导臂，该转接头可滚动地夹持于所述第一引导臂及所述第二引导臂之间。

7.如权利要求1所述的机器人关节，其特征在于：该基座上开设有安装孔，该第一驱动电机安装于该安装孔内。

8.如权利要求1所述的机器人关节，其特征在于：该转接头呈一高度大于其半径的球缺体。

9.如权利要求8所述的机器人关节，其特征在于：该转接头包括从动部及由从动部延伸的连接部，该轮齿槽设于该从动部的表面上。

10.如权利要求9所述的机器人关节，其特征在于：该从动部呈一半球体。

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