CN106142128B - 回转摇摆型机械臂关节模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种回转摇摆型机械臂关节模块，包括驱动控制单元、外部摆动连接单元、外部回转连接单元和通信供电单元；其中，所述通信供电单元电连接所述驱动控制单元；所述驱动控制单元电连接所述外部摆动连接单元的第一驱动电机、外部回转连接单元的第二驱动电机；所述驱动控制单元，用于控制所述外部摆动连接单元进行摆动和/或控制所述外部回转连接单元进行转动。本发明具有结构紧凑，简单易行，更换方便，模块化程度高等优点，为机械臂***的发展提供支持条件。

Description

回转摇摆型机械臂关节模块
技术领域
本发明涉及机械臂技术，具体地，涉及一种回转摇摆型机械臂关节模块。
背景技术
近年来，机器人技术取得了长足的进步，而机械臂是目前机器人技术领域中的得到最广泛实际应用的自动化机械装置。在机械制造、电子、冶金、医学治疗等生产领域中，机械臂的使用可以加快***的自动化、智能化和现代化的建设程度，从而大幅度提升生产效率。
然而现在的机械臂大多数功能单一，例如用于重复完成单一动作的流水线机械臂、焊接机械臂等工业机械臂。这类的机械臂无法满足一机多用，一经设计出来就只能完成单一动作，相对成本增加。因此，对于通用性机械臂的需求便日趋增长，这类的机械臂没有固定的形状，可以根据操作者的需求改变自己的工作类型。
同时，现有的机械臂机器人通常具有多个转动关节，每个关节的转动控制基本都是由步进电机或者是伺服电机实现，这就造成了机械臂的关节通常体积较大、结构臃肿等缺点。如此多的机械臂关节也会增加出现关节损坏的概率，出现损坏后机械臂的拆卸与维修也是变得十分复杂。对于目前这些缺点的解决方法之一就是，设计一种机械臂的关节模块，使得每一部分的驱动和通信相互独立，在拆卸维修方面也提供了较大的便利。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种回转摇摆型机械臂关节模块，将机械臂的回转和摇摆运动集成在一个关节中，利用总线完成各个关节之间的通信控制，从而减少机械臂关节的占用空间和质量，增加了机械臂关节的运动的灵活性，为机械臂通用化、小型化和模块化打下基础。
根据本发明提供的回转摇摆型机械臂关节模块，包括驱动控制单元、外部摆动连接单元、外部回转连接单元和通信供电单元；
其中，所述通信供电单元电连接所述驱动控制单元；所述驱动控制单元电连接所述外部摆动连接单元的第一驱动电机、外部回转连接单元的第二驱动电机；
所述驱动控制单元，用于控制所述外部摆动连接单元进行摆动和/或控制所述外部回转连接单元进行转动。
优选地，所述外部摆动连接单元包括T型摆臂、弧形支撑部分、蜗杆、蜗轮和第一驱动电机；
其中，所述T型摆臂设置在蜗轮上，能够随所述蜗轮转动而摆动；
所述弧形支撑部分设置在T型摆臂的下侧，用于支撑所述T型摆臂；所述第一驱动电机依次通过蜗杆、蜗轮驱动所述T型摆臂摆动；
优选地，所述外部回转单元包括回转台、导电滑环和第二驱动电机；
其中，所述回转台设置在所述第二驱动电机的转轴上，所述导电滑环套设在所述第二驱动电机的转轴上；
所述通信供电单元电通过导电滑环电连接所述驱动控制单元。
优选地，所述驱动控制单元包括驱动控制第一驱动电机的第一编码器、驱动控制第二驱动电机的第二编码器以及驱动控制电路；
所述驱动控制电路连接所述第一编码器、所述第二编码器；所述驱动控制电路用于通过第一编码器驱动控制所述第一驱动电机和/或通过第二编码器驱动控制所述第二驱动电机；
优选地，所述通信供电单元包括第一航空插头、第二航空插头以及导线组；
其中，所述第一航空插头设置在所述T型摆臂上；所述第二航空插头设置在所述回转台上；
所述第一航空插头通过导线组电连接所述驱动控制电路；所述第二航空插头通过所述导电滑环连接所述驱动控制电路。
优选地，所述导线组包括控制信息传输线和供电线；
所述第一航空插头通过控制信息传输线和供电线电连接所述驱动控制电路。
优选地，所述弧形支撑部分的数量为两个；
两个弧形支撑部分相对设置形成所述安装本体；所述蜗杆、所述蜗轮和第一驱动电机设置在所述安装本体内侧。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明具有结构紧凑，简单易行，更换方便，模块化程度高等优点，为机械臂***的发展提供支持条件；
2、本法将机械臂的回转和摇摆运动集成在一个关节中，利用总线完成各个关节之间的通信控制，从而减少机械臂关节的占用空间和质量，增加了机械臂关节的运动的灵活性，为机械臂通用化、小型化和模块化打下基础。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的结构示意图。
图中：
1为第一航空插头，2为T型摆臂，3为导线组，4为蜗杆，5为第一驱动电机，6为第二驱动电机，7为第二航空插头，8为导电滑环，9为回转台，10为关节模块机架，11为电机驱动电路，12为蜗轮，13为弧形支撑部分。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
在本实施例中，本发明提供的回转摇摆型机械臂关节模块，包括驱动控制单元、外部摆动连接单元、外部回转连接单元和通信供电单元；
其中，所述通信供电单元电连接所述驱动控制单元；所述驱动控制单元电连接所述外部摆动连接单元的第一驱动电机5、外部回转连接单元的第二驱动电机6；
所述驱动控制单元，用于控制所述外部摆动连接单元进行摆动和/或控制所述外部回转连接单元进行转动。
所述外部摆动连接单元包括T型摆臂2、弧形支撑部分13、蜗杆4、蜗轮12和第一驱动电机5；
其中，所述T型摆臂2设置在蜗轮12上，能够随所述蜗轮12转动而摆动，即所述T型摆臂有一个自由度。
所述弧形支撑部分13设置在T型摆臂2的下侧，用于支撑所述T型摆臂2，且为整个模块内部提供封闭保护；所述第一驱动电机5依次通过蜗杆4、蜗轮12驱动所述T型摆臂2摆动；
所述外部回转单元包括回转台9、导电滑环8和第二驱动电机6；
其中，所述回转台9设置在所述第二驱动电机6的转轴上，所述导电滑环8套设在所述第二驱动电机6的转轴上。所述回转台9有一个自由度。
所述第二驱动电机6在所述驱动控制单元的驱动下控制回转台9的转动，所述通信供电单元电通过导电滑环8电连接所述驱动控制单元。所述导电滑环8为所述通信供电单元提供电气连接。
所述驱动控制单元包括驱动控制第一驱动电机5的第一编码器、驱动控制第二驱动电机6的第二编码器以及驱动控制电路11；
所述驱动控制电路11连接所述第一编码器、所述第二编码器；所述驱动控制电路11用于通过第一编码器驱动控制所述第一驱动电机5和/或通过第二编码器驱动控制所述第二驱动电机6。驱动控制电路根据操作者的要求驱动电机改变机械臂的形状和角度。
所述第一驱动电机在所述驱动控制单元的驱动下可以改变所述蜗轮的旋转方向从而控制T型摆臂的摆动方向和角度。
所述通信供电单元包括第一航空插头1、第二航空插头7以及导线组3；
其中，所述第一航空插头1设置在所述T型摆臂2上；所述第二航空插头7设置在所述回转台9上；
所述第一航空插头1通过导线组3电连接所述驱动控制电路11；所述第二航空插头7通过所述导电滑环8连接所述驱动控制电路11。
所述导线组包括控制信息传输线和供电线；
所述第一航空插头1通过控制信息传输线和供电线电连接所述驱动控制电路11。
所述弧形支撑部分13的数量为两个；
两个弧形支撑部分13相对设置形成所述安装本体；所述蜗杆4、所述蜗轮12和第一驱动电机5设置在所述安装本体内侧。
在本实施例中，外部连接单元是机械臂关节模块相互连接的接口单元，在构建机械臂整体的时候，所述外部摇摆连接单元与所述外部回转连接单元相互连接组成一个两自由度的机械臂关节，所述回转单元的回转台中轴线也是整个模块的中轴线。
所述通信供电单元包括两个航空插头和一组导线。两个航空插头在多模块组成机械臂***的时候会连接在一起，保证***的通信和供电通畅。导线中包括控制信息传输线和供电线，供电线为各个模块提供能源，信息传输线为各个模块提供控制信息。所述导电滑环为所述通信供电单元提供电气连接，并且防止了由回转台旋转造成的导线缠绕问题。
所述驱动控制单元包括驱动电机的驱动控制电路，驱动电路会根据操作者的要求驱动电机改变机械臂的形状和角度。在具体的实施中，操作者通过驱动电路控制两组电机的转动方向和转动速度，从而改变所述T型摆臂的旋转方向和旋转角度，或者会改变回转台的回转方向和回转角度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种回转摇摆型机械臂关节模块，其特征在于，包括驱动控制单元、外部摆动连接单元、外部回转连接单元和通信供电单元；
其中，所述通信供电单元电连接所述驱动控制单元；所述驱动控制单元电连接所述外部摆动连接单元的第一驱动电机(5)、外部回转连接单元的第二驱动电机(6)；
所述驱动控制单元，用于控制所述外部摆动连接单元进行摆动和/或控制所述外部回转连接单元进行转动；
所述外部摆动连接单元包括T型摆臂(2)、弧形支撑部分(13)、蜗杆(4)、蜗轮(12)和第一驱动电机(5)；
其中，所述T型摆臂(2)设置在蜗轮(12)上，能够随所述蜗轮(12)转动而摆动；
所述弧形支撑部分(13)设置在T型摆臂(2)的下侧，用于支撑所述T型摆臂(2)；所述第一驱动电机(5)依次通过蜗杆(4)、蜗轮(12)驱动所述T型摆臂(2)摆动。
2.根据权利要求1所述的回转摇摆型机械臂关节模块，其特征在于，所述外部回转单元包括回转台(9)、导电滑环(8)和第二驱动电机(6)；
其中，所述回转台(9)设置在所述第二驱动电机(6)的转轴上，所述导电滑环(8)套设在所述第二驱动电机(6)的转轴上；
所述通信供电单元电通过导电滑环(8)电连接所述驱动控制单元。
3.根据权利要求1所述的回转摇摆型机械臂关节模块，其特征在于，所述驱动控制单元包括驱动控制第一驱动电机(5)的第一编码器、驱动控制第二驱动电机(6)的第二编码器以及驱动控制电路(11)；
所述驱动控制电路(11)连接所述第一编码器、所述第二编码器；所述驱动控制电路(11)用于通过第一编码器驱动控制所述第一驱动电机(5)和/或通过第二编码器驱动控制所述第二驱动电机(6)。
4.根据权利要求1所述的回转摇摆型机械臂关节模块，其特征在于，
所述通信供电单元包括第一航空插头(1)、第二航空插头(7)以及导线组(3)；
其中，所述第一航空插头(1)设置在所述T型摆臂(2)上；所述第二航空插头(7)设置在所述回转台(9)上；
所述第一航空插头(1)通过导线组(3)电连接所述驱动控制电路(11)；所述第二航空插头(7)通过所述导电滑环(8)连接所述驱动控制电路(11)。
5.根据权利要求4所述的回转摇摆型机械臂关节模块，其特征在于，所述导线组包括控制信息传输线和供电线；
所述第一航空插头(1)通过控制信息传输线和供电线电连接所述驱动控制电路(11)。
6.根据权利要求1所述的回转摇摆型机械臂关节模块，其特征在于，所述弧形支撑部分(13)的数量为两个；
两个弧形支撑部分(13)相对设置形成安装本体；所述蜗杆(4)、所述蜗轮(12)和第一驱动电机(5)设置在所述安装本体内侧。
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