CN1769014A - 机器人多自由度关节 - Google Patents

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Abstract

机器人多自由度关节，内半圆环体支架铰接于圆环体内侧，外半圆环体铰接于圆环体外侧，内半圆环体支架与圆环体的两个连接点、外半圆环体与圆环体的两个连接点位于圆环体直径上，内半圆环体支架与圆环体两连接点的连线垂直于外半圆环体与圆环体两连接点的连线；内半圆环体支架与圆环体的连接处装有第一超声波电机，第一超声波电机安装在内半圆环体支架内侧；圆环体与外半圆环体的连接处装有第二超声波电机，第二超声波电机安装在圆环体内侧；第一超声波电机的输出轴与圆环体之间用键固定连接，第二超声波电机的输出轴与外半圆环体之间用键固定连接；外半圆环体内侧、内半圆环体支架内侧开设有连接孔。

Description

机器人多自由度关节
(一)技术领域
本发明涉及一种机器人关节，尤其涉及一种机器人多自由度关节。
(二)背景技术
多自由度关节主要用作机器人的腕关节或者肩关节，从机器人技术发展开始就一直是研究的重点。但是腕关节由于其灵活性和多自由度的特点，使之成为了研究的难点。目前大多数机器人的多自由度运动都是由几个单自由度关节组合而成，驱动机构大部分采用电磁式伺服电机，需要机械减速机构和制动机构，因此结构比较复杂，体积也比较庞大。
(三)发明内容
为了克服现有技术中机器人多自由度关节结构复杂，且体积也比较庞大的不足，本发明提供一种结构简单、安装方便、体积小、重量轻、且控制精度高的机器人多自由度关节。
本发明解决其技术问题的技术方案是：一种机器人多自由度关节，包括内半圆环体支架、圆环体、外半圆环体，所述内半圆环体支架铰接于所述圆环体内侧，所述外半圆环体铰接于所述圆环体外侧，所述的内半圆环体支架与圆环体的两个连接点、外半圆环体与圆环体的两个连接点位于圆环体直径上，内半圆环体支架与圆环体两连接点的连线垂直于外半圆环体与圆环体两连接点的连线；所述内半圆环体支架与所述圆环体的连接处装有第一超声波电机，所述第一超声波电机安装在内半圆环体支架内侧，所述圆环体与所述外半圆环体的连接处装有第二超声波电机，所述第二超声波电机安装在所述圆环体内侧，第一超声波电机的输出轴与圆环体之间用键固定连接，第二超声波电机的输出轴与外半圆环体之间用键固定连接；所述的外半圆环体内侧、内半圆环体支架内侧开设有连接孔。
进一步，所述的第一超声波电机与内半圆环体支架内侧之间、第二超声波电机与圆环体内侧之间设置垫片。
再进一步，远离第一超声波电机的内半圆环体支架与圆环体铰接处的铰轴上套有铜套，远离第二超声波电机的外半圆环体与圆环体铰接处的铰轴上套有铜套。
根据上述方案，固定在内半圆环体支架上的超声波电机旋转时可带动圆环体转动，而固定在圆环体上的超声波电机旋转时可带动外半圆环体转动。当两台超声波电机同时旋转时，实现了所述外半圆环体的多自由度运动。
本实用新型的有益效果在于：1.通过两台电机的驱动就实现了单关节的多自由度运动，关节结构简单，安装方便。2.采用超声波电机直接驱动关节运动，由于超声波电机的低速大转矩特性和自锁性能，可以直接驱动关节，而不需要减速机构和制动机构，简化了结构，减轻了关节的体积和重量。3.超声波电机同时具有很高的响应速度和很好的制动性能，可以精确的定位控制，提高了关节的控制精度。
(四)附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是支架与超声波电机的连接机械图。
(五)具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
参照图1，一种机器人多自由度关节，包括第一超声波电机1和第二超声波电机2、外半圆环体3、圆环体4、内半圆环体支架5和支撑杆6。所述内半圆环体支架5铰接于圆环体4的内侧，其一端与圆环体4通过第一铰轴9铰接，另一端通过第一超声波电机1的输出轴与圆环体4铰接，第一超声波电机1安装于内半圆环体支架5内侧，第一超声波电机1的输出轴与圆环体4之间用键固定连接，这样轴在连接孔中就不会有相对转动，因此第一超声波电机1的旋转会带动圆环体4相对于内半圆环体支架5的运动。所述外半圆环体3铰接与所述圆环体4的外侧，外半圆环体3一端与圆环体4通过第二铰轴10铰接，另一端通过第二超声波电机2的输出轴与圆环体4铰接，第二超声波电机安装于圆环体4内侧，第二超声波电机2的输出轴与半圆环体3之间用键固定连接，这样轴在连接孔中就不会有相对转动，因此第二超声波电机2的旋转会带动外半圆环体3相对于圆环体4的运动。内半圆环体支架5与圆环体4的两个连接点、外半圆环体3与圆环体4的两个连接点位于圆环体4直径所在直线上，并且内半圆环体支架5与圆环体4两连接点的连线垂直与外半圆环体3与圆环体4两连接点的连线。内半圆环体支架5、外半圆环体3内侧开设有连接孔，可将关节与联接臂相连。
在第一超声波电机1和第二超声波电机2同时运动时，第一超声波电机1带动圆环体4相对于内半圆环体支架5运动，而第二超声波电机2又带动外半圆环体3相对于圆环体4运动，因此外半圆环体3的相对于内半圆环体支架5的运动是两台超声波电机运动的合成，实现了多自由度运动。
图2是本发明所述机器人多自由度关节的内半圆环体支架5与第一超声波电机1的连接机械图。为了方便电机的安装，在第一超声波电机1和内半圆环体支架5之间加了一个圆饼状的垫片7。为了减小铰轴与内半圆环体支架5之间的摩擦，在第一铰轴9外设置一铜套8，第一铰轴位于所述的铜套8中。同样在圆环体4与第二台超声波电机2之间也加设一圆饼状垫片，在第二铰轴外设置一铜套以减小铰轴与圆环体之间的摩擦。

Claims (3)

1.机器人多自由度关节，其特征在于：包括内半圆环体支架、圆环体、外半圆环体，所述内半圆环体支架铰接于所述圆环体内侧，所述外半圆环体铰接于所述圆环体外侧，所述的内半圆环体支架与圆环体的两个连接点、外半圆环体与圆环体的两个连接点位于圆环体直径上，内半圆环体支架与圆环体两连接点的连线垂直于外半圆环体与圆环体两连接点的连线；
所述内半圆环体支架与所述圆环体的连接处装有第一超声波电机，所述第一超声波电机安装在内半圆环体支架内侧，所述圆环体与所述外半圆环体的连接处装有第二超声波电机，所述第二超声波电机安装在所述圆环体内侧，第一超声波电机的输出轴与圆环体之间用键固定连接，第二超声波电机的输出轴与外半圆环体之间用键固定连接；
所述的外半圆环体内侧、内半圆环体支架内侧开设有连接孔。
2.如权利要求1所述的机器人多自由度关节，其特征在于：所述的第一超声波电机与内半圆环体支架内侧之间、第二超声波电机与圆环体内侧之间设置垫片。
3.如权利要求1或2所述的机器人多自由度关节，其特征在于：远离第一超声波电机的内半圆环体支架与圆环体铰接处的铰轴上套有铜套，远离第二超声波电机的外半圆环体与圆环体铰接处的铰轴上套有铜套。
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