[實用新型]緊湊型智能關(guān)節(jié)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200920122969.0
• 申請日: 2009-06-25
• 公開（公告）號: CN201456003U
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高峰;楊慶華;鮑官軍;荀一
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;A61F2/30
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種智能機械關(guān)節(jié)，適用于設(shè)計制作關(guān)節(jié)式機器人及殘疾人用主動假肢。

背景技術(shù)

在機器人產(chǎn)品中，控制及驅(qū)動裝置通常占據(jù)了很大的空間，尤其在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，具體表現(xiàn)為機器人往往配有一個體積較大的控制柜。在這個控制柜中，安置了所有的控制系統(tǒng)和功率驅(qū)動電路，機器人每個關(guān)節(jié)上的傳感器、電源線都接入這個控制柜中，形成復(fù)雜、龐大的線束，增加了機器人的維護(hù)難度。在工業(yè)控制領(lǐng)域，由于安裝空間相對比較寬裕，這種狀況所帶來的問題還不是很明顯，控制柜的安裝和線束的檢修都還比較容易。但在移動機器人領(lǐng)域和殘疾人主動假肢領(lǐng)域，這種笨重的結(jié)構(gòu)體系有很大缺點。首先，在移動機器人上安裝空間狹小，放置一個體積相對較大的控制柜或控制箱有困難；第二，龐大的線束降低了系統(tǒng)的可靠性，也增加了維護(hù)和安裝成本；第三，由于所有的控制和驅(qū)動模塊都集中在控制柜中，給系統(tǒng)的檢修和維護(hù)帶來很大的困難；第四，傳統(tǒng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)體積重量較大，電機和減速裝置往往分開設(shè)計，降低了機器人的荷重比指標(biāo)。這些缺點也給機器人技術(shù)在殘疾人假肢方面的應(yīng)用帶來了很大困難。

實用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的機械關(guān)節(jié)的占用空間大、維護(hù)和安裝成本高、適用性差的缺點，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、維護(hù)和安裝成本低、適用性良好的緊湊型智能關(guān)節(jié)。

本實用新型為解決其技術(shù)問題所提供的技術(shù)方案為：

一種緊湊型智能關(guān)節(jié)，包括固定支架安裝柄(1)、支架連接螺栓(2)、固定支架(3)、回轉(zhuǎn)支架(4)、回轉(zhuǎn)軸承(5)、防塵蓋(6)、端蓋(7)、智能驅(qū)動電路板(8)、端蓋軸承(9)、，位置檢測磁鋼(10)、芯軸(11)、第一過渡軸承(12)、軸承(13)、套筒(14)、力矩電機定子(15)、力矩電機轉(zhuǎn)子(16)、關(guān)節(jié)外殼(17)、鍵(18)、諧波發(fā)生器(19)、剛輪(20)、第二過渡軸承(21)、外殼安裝柄(22)、柔輪(23)、輸出法蘭軸(24)、輸出軸承(25)和輸出端蓋(26)；

力矩電機定子(15)固定在關(guān)節(jié)外殼(17)內(nèi)，力矩電機轉(zhuǎn)子(16)與諧波發(fā)生器(19)固定連接，諧波減速器的鋼輪(20)通過螺栓固定在關(guān)節(jié)外殼(17)內(nèi)，諧波減速器的柔輪(23)通過螺栓與輸出法蘭軸(24)相連，輸出法蘭軸(24)通過輸出軸承(25)定位于輸出端蓋(26)上，輸出端蓋(26)則與關(guān)節(jié)外殼(17)通過螺栓固定在一起，輸出法蘭軸(24)還與芯軸(11)固接在一起，套筒(14)通過軸承(13)與芯軸(11)可轉(zhuǎn)動連接，套筒(14)與輸出法蘭軸(24)之間通過第二過渡軸承(21)隔離，套筒(14)還與端蓋軸承(9)之間通過第一過渡軸承(12)隔離，端蓋軸承(9)裝配在端蓋(7)之內(nèi)，端蓋(7)用螺栓固定于關(guān)節(jié)外殼(17)上，回轉(zhuǎn)支架(4)通過回轉(zhuǎn)軸承(5)與關(guān)節(jié)外殼(17)連接在一起，回轉(zhuǎn)支架(4)還通過支架連接螺栓(2)與固定支架(3)固接在一起，固定支架(3)上固接有固定支架安裝柄(1)，關(guān)節(jié)外殼(17)上固接有外殼安裝柄(22)，位置檢測磁鋼(10)安裝在芯軸(11)上，智能驅(qū)動板(8)和防塵蓋(6)安裝在端蓋(7)上.

作為優(yōu)選的一種方案：力矩電機轉(zhuǎn)子(16)與套筒(14)固接在一起，套筒(14)還通過鍵(18)與諧波發(fā)生器(19)相連。

作為優(yōu)選的另一種方案：電機轉(zhuǎn)子通過螺栓直接與諧波發(fā)生器相連。

進(jìn)一步，所述智能驅(qū)動電路板(8)固定在端蓋(7)上，所述智能驅(qū)動電路板(8)與位置檢測磁鋼(10)保持1mm的間隙。

本實用新型的技術(shù)構(gòu)思為：智能關(guān)節(jié)是利用嵌入式技術(shù)，將控制和驅(qū)動電路直接安裝在機器人驅(qū)動關(guān)節(jié)上，與機械結(jié)構(gòu)有機地結(jié)合成一個整體，而不是像傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)那樣將機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)分成兩個獨立部分。利用現(xiàn)場總線技術(shù)，關(guān)節(jié)之間只需要四根線(兩根電源線和兩根串行通訊線)聯(lián)接起來。在這種結(jié)構(gòu)下，體積較大的用于容納電機驅(qū)動器電氣控制柜不再需要，只要用一臺能支持現(xiàn)場總線通訊的計算機(如PC104或其他嵌入式單板機)就能實現(xiàn)對機器人的控制。在控制中，由總控計算機直接向各關(guān)節(jié)發(fā)出位置或速度指令，由各關(guān)節(jié)根據(jù)這些指令自行控制位置和速度，而不再像傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)那樣由一臺計算機來具體執(zhí)行所有關(guān)節(jié)的位置和速度控制算法。

采用智能關(guān)節(jié)的方案，真正體現(xiàn)了現(xiàn)代機電一體化系統(tǒng)中動力分散化、部件智能化、控制嵌入化的趨勢，為機器人構(gòu)件的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化提供了有利條件。