[發(fā)明專利]一種拼裝式通用機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)及其拼裝方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910072646.X
• 申請(qǐng)日: 2009-08-05
• 公開（公告）號(hào): CN101628418A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任化龍;盧逢春;邊信黔
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J17/00
• 分類號(hào): B25J17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

(一)技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種用于機(jī)器人的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明還涉及一種機(jī)器人的關(guān)節(jié)的組裝方法。

(二)背景技術(shù)

機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣往往決定著機(jī)器人整體性能的好壞。以往機(jī)器人的機(jī)構(gòu)往往是采用特定的傳動(dòng)方式、安裝特定的傳感器、為實(shí)現(xiàn)某特定功能而專門設(shè)計(jì)的。在機(jī)器人機(jī)構(gòu)中，旋轉(zhuǎn)為關(guān)節(jié)的主要運(yùn)動(dòng)形式，但很少有為實(shí)現(xiàn)通用目的和高可靠性要求而設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。另外，傳統(tǒng)機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的尺寸也較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝維修困難。缺少通用的、尺寸小的，尤其適用于小型仿生機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

在傳動(dòng)方式上，機(jī)器人的傳動(dòng)方式主要有齒輪傳動(dòng)、腱傳動(dòng)、帶輪傳動(dòng)等。在小型仿生機(jī)器人中，齒輪傳動(dòng)和腱傳動(dòng)比較常用，但只能選擇一種傳動(dòng)方式使用。這是因?yàn)闄C(jī)器人的關(guān)節(jié)一般屬于特定的設(shè)計(jì)，當(dāng)需采用其他傳動(dòng)方式時(shí)，則需要另行設(shè)計(jì)。

在機(jī)器人傳感方面，機(jī)器人關(guān)節(jié)處往往需要安裝傳感器以檢測(cè)關(guān)節(jié)位置、速度、力矩等信息。傳統(tǒng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)大多設(shè)計(jì)成封閉的，將傳感器置于關(guān)節(jié)內(nèi)部，對(duì)傳感器形狀尺寸等因素造成限制，且往往需要拆下某些部件才能更換、修正傳感器，造成很大不便。

在安裝維修方面，以往機(jī)器人關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且很多使用了螺絲，給拆裝和維修帶來了不便，造成可靠性不高。另外，在腱傳動(dòng)系統(tǒng)中，以往機(jī)器人關(guān)節(jié)的腱普遍容易損壞或松弛，需經(jīng)常維修。

關(guān)于機(jī)器人機(jī)構(gòu)技術(shù)的現(xiàn)狀，在“機(jī)器人關(guān)節(jié)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)”(機(jī)械傳動(dòng)，2004年第28卷第4期，P1～5)中已有比較詳細(xì)的描述；中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枺?2155646.6，名稱為“機(jī)器人靈巧手機(jī)構(gòu)”的專利文件中也有涉及。

(三)發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，裝卸靈活，動(dòng)力特性好，控制容易，適用于各種小型機(jī)器人的一種拼裝式通用機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。本發(fā)明的目的還在于提供一種拼裝式通用機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的拼裝方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

其組成包括關(guān)節(jié)突、滑輪片、鎖緊銷、關(guān)節(jié)窩和轉(zhuǎn)軸，滑輪片上有一缺口，鎖緊銷的形狀與滑輪片上的缺口的形狀相配合，滑輪片與關(guān)節(jié)突連接成一體，鎖緊銷置入滑輪片的缺口內(nèi)，關(guān)節(jié)突置于關(guān)節(jié)窩中，關(guān)節(jié)突、滑輪片、關(guān)節(jié)窩的孔同軸且轉(zhuǎn)軸穿在所述孔中并用鎖緊銷將轉(zhuǎn)軸卡緊。

本發(fā)明還可以包括：

1、所述的用鎖緊銷將轉(zhuǎn)軸卡緊是選用腱傳動(dòng)方式，在腱的嵌入位置打個(gè)結(jié)，腱結(jié)嵌入鎖緊銷和關(guān)節(jié)突上平面之間的間隙內(nèi)，鎖緊銷由于被頂緊而產(chǎn)生鎖緊力，使轉(zhuǎn)軸與關(guān)節(jié)突固聯(lián)。

2、所述的用鎖緊銷將轉(zhuǎn)軸卡緊是選用齒輪傳動(dòng)，關(guān)節(jié)突和鎖緊銷之間填入一個(gè)頂緊塊，用以產(chǎn)生鎖緊力，并在轉(zhuǎn)軸帶切口一側(cè)安裝齒輪。

3、所述滑輪片與關(guān)節(jié)突連接成一體是滑輪片與關(guān)節(jié)突加工成一整體。

4、所述滑輪片與關(guān)節(jié)突連接成一體是滑輪片與關(guān)節(jié)突加工成兩整體，滑輪片膠合或焊接在關(guān)節(jié)突上。

5、所述轉(zhuǎn)軸的一側(cè)細(xì)一側(cè)粗。

6、所述轉(zhuǎn)軸的粗的一側(cè)有一個(gè)切面。

本發(fā)明的機(jī)器人關(guān)節(jié)的拼裝方法是：

第一步，將滑輪片膠合或焊接在關(guān)節(jié)突上，并注意軸孔對(duì)齊，可參見附圖2，若滑輪片與關(guān)節(jié)突整體加工，則略去此步；第二步，將鎖緊銷置入滑輪片(在關(guān)節(jié)突上)的缺口內(nèi)，可參見附圖3；第三步，將關(guān)節(jié)突放入關(guān)節(jié)窩中，使它們的孔同軸，然后穿入轉(zhuǎn)軸；第四步，需要用鎖緊銷將轉(zhuǎn)軸卡緊，使關(guān)節(jié)突和轉(zhuǎn)軸相對(duì)固定，具體的卡緊方法與傳動(dòng)方式有關(guān)：如果選用腱傳動(dòng)方式(腱的材料和尺寸自定，關(guān)節(jié)尺寸也可調(diào)整)，則需要在腱的嵌入位置打個(gè)結(jié)，將腱結(jié)嵌入鎖緊銷和關(guān)節(jié)突上平面之間的間隙內(nèi)，鎖緊銷由于被頂緊而產(chǎn)生鎖緊力，使轉(zhuǎn)軸與關(guān)節(jié)突固聯(lián)。這樣，當(dāng)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)時(shí)，軸就會(huì)連同關(guān)節(jié)突一起相對(duì)關(guān)節(jié)窩旋轉(zhuǎn)，構(gòu)成一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副；如果使用其它傳動(dòng)方式，如齒輪傳動(dòng)，僅需在關(guān)節(jié)突和鎖緊銷之間填入一個(gè)頂緊塊，用以產(chǎn)生鎖緊力，并在轉(zhuǎn)軸帶切口一側(cè)安裝齒輪。拆卸過程與上述過程相反。根據(jù)使用需要，可在關(guān)節(jié)兩頭安裝機(jī)架、搖桿等，從而使該關(guān)節(jié)融入整機(jī)。此外，轉(zhuǎn)軸一側(cè)細(xì)一側(cè)粗，安裝后不會(huì)從另一側(cè)滑出，粗的一側(cè)有一個(gè)切面，用于同軸安裝齒輪或傳感器轉(zhuǎn)動(dòng)端。安裝完傳感器后，轉(zhuǎn)軸就不能軸向滑動(dòng)了。在實(shí)際使用中，轉(zhuǎn)軸和切面形狀、尺寸由具體使用情況決定。轉(zhuǎn)軸與關(guān)節(jié)突、滑輪片、鎖緊銷接觸面處可以磨砂，以增加轉(zhuǎn)軸與關(guān)節(jié)突之間的摩擦力。