[實(shí)用新型]模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的伸縮關(guān)節(jié)模塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920288215.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201559196U
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王洪光;姜勇;潘新安;余岑;何能
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所
• 主分類(lèi)號(hào): B25J17/00
• 分類(lèi)號(hào): B25J17/00
• 代理公司: 沈陽(yáng)科苑專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 21002
• 代理人: 白振宇

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及模塊化可重構(gòu)機(jī)器人裝置，具體地說(shuō)是一種模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的伸縮關(guān)節(jié)模塊。

背景技術(shù)

模塊化可重構(gòu)機(jī)器人是由一系列具有不同尺寸和功能特征的關(guān)節(jié)、連桿等模塊組成的，能以搭積木的方式通過(guò)模塊之間簡(jiǎn)單、快速的組裝和拆卸來(lái)改變整體結(jié)構(gòu)，重新組合構(gòu)型的機(jī)器人。相對(duì)于傳統(tǒng)的固定構(gòu)型機(jī)器人而言，模塊化可重構(gòu)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)“一套構(gòu)件、多種構(gòu)型”，能根據(jù)任務(wù)要求選擇最佳的機(jī)器人結(jié)構(gòu)，因而對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性和作業(yè)能力更強(qiáng)。

現(xiàn)有的用于模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的各種關(guān)節(jié)模塊大多為轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)模塊，如德國(guó)Schunk公司的PowerCube系列PW旋轉(zhuǎn)模塊和PR回轉(zhuǎn)模塊、上海廣茂達(dá)公司的AsMrobotE系列一自由度和二自由度關(guān)節(jié)模塊等，而體現(xiàn)伸縮運(yùn)動(dòng)特性的伸縮關(guān)節(jié)模塊則相對(duì)較少。究其原因，一方面，由于電機(jī)采用軸的高速旋轉(zhuǎn)作為其運(yùn)動(dòng)輸出形式，必須經(jīng)過(guò)特殊的傳動(dòng)設(shè)計(jì)才能轉(zhuǎn)換成沿某一軸線的往復(fù)伸縮運(yùn)動(dòng)，因而伸縮關(guān)節(jié)模塊的結(jié)構(gòu)一般都比較復(fù)雜；另一方面，由于受軸向行程的影響，伸縮關(guān)節(jié)模塊一般都難以保證有較好的剛度，因而對(duì)整個(gè)機(jī)器人的剛度也會(huì)產(chǎn)生不良影響。上述設(shè)計(jì)難點(diǎn)是影響伸縮關(guān)節(jié)模塊廣泛使用的重要因素，因而也大大降低了模塊化可重構(gòu)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)構(gòu)型的種類(lèi)和數(shù)量。

實(shí)用新型內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足之處，本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、使用安全可靠的模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的伸縮關(guān)節(jié)模塊。該伸縮關(guān)節(jié)模塊集機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)、控制、感知、通信等于一體。

本實(shí)用新型的次一目的在于提供一種剛度好的模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的伸縮關(guān)節(jié)模塊。

本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種內(nèi)走線的模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的伸縮關(guān)節(jié)模塊。

本實(shí)用新型的再一目的在于提供一種安裝定位方便的模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的伸縮關(guān)節(jié)模塊。

本實(shí)用新型的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

本實(shí)用新型包括上端蓋、下端蓋、支架、上導(dǎo)向伸縮座、下導(dǎo)向伸縮座、絲杠支撐座、壓蓋、絲母、滾珠絲杠及直流無(wú)刷電機(jī)，其中絲杠支撐座安裝在支架的內(nèi)部，直流無(wú)刷電機(jī)通過(guò)電機(jī)安裝座與絲杠支撐座相連接，滾珠絲杠通過(guò)絲杠軸承座安裝在絲杠支撐座上、并通過(guò)聯(lián)軸器與直流無(wú)刷電機(jī)的前輸出軸相連接；所述上、下導(dǎo)向伸縮座相連接，在上導(dǎo)向伸縮座內(nèi)安裝有絲母，該絲母與滾珠絲杠螺紋連接，通過(guò)絲母與滾珠絲杠的螺旋副轉(zhuǎn)換為上、下導(dǎo)向伸縮座的上下移動(dòng)；所述支架的底部設(shè)有下端蓋，頂部安裝有供上導(dǎo)向伸縮座伸出的壓蓋，上導(dǎo)向伸縮座上設(shè)有上端蓋。

其中：所述支架為中空的籠形支架，支架壁上沿軸向開(kāi)有多個(gè)方形孔；在支架內(nèi)設(shè)有第一凸臺(tái)，該第一凸臺(tái)下方的支架沿徑向向內(nèi)延伸、形成第二凸臺(tái)；絲杠支撐座通過(guò)支撐板安裝在第一凸臺(tái)上，在絲杠支撐座上設(shè)有供內(nèi)部走線的走線管；第二凸臺(tái)上設(shè)有半環(huán)壓片，所述支架內(nèi)均布有多個(gè)光軸，每個(gè)光軸的一端安裝在壓蓋上，另一端安裝在半環(huán)壓片上；所述上、下導(dǎo)向伸縮座的外表面上分別均布有與光軸數(shù)量相同的連接套，連接套內(nèi)設(shè)有直線軸承，上、下導(dǎo)向伸縮座通過(guò)連接套及直線軸承與光軸相連，沿光軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述支架上設(shè)有制動(dòng)器安裝座，電磁制動(dòng)器安裝在制動(dòng)器安裝座上、并與直流無(wú)刷電機(jī)的后輸出軸相連接；所述制動(dòng)器安裝座上設(shè)有碼盤(pán)安裝座，增量式碼盤(pán)安裝在碼盤(pán)安裝座上、并與直流無(wú)刷電機(jī)的后輸出軸相連接；碼盤(pán)安裝座上通過(guò)螺柱分層設(shè)有DSP控制器、驅(qū)動(dòng)電路及電源轉(zhuǎn)換電路；所述上、下端蓋均為帶有定位止口和定位銷(xiāo)孔的法蘭，上、下端蓋上分別設(shè)有D型連接器；所述上、下導(dǎo)向伸縮座的外表面上分別設(shè)有磁塊，所述支架的內(nèi)表面設(shè)有與磁塊相對(duì)應(yīng)的霍爾傳感器，磁塊與霍爾傳感器組成電氣限位；所述壓蓋由內(nèi)壓蓋及外壓蓋組成，外壓蓋通過(guò)定位止口與支架相連，內(nèi)壓蓋通過(guò)定位止口安裝在外壓蓋上，所述上導(dǎo)向伸縮座可由內(nèi)壓蓋伸出；所述支架的外表面設(shè)有安裝在下端蓋上的外罩。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1.本實(shí)用新型采用由支架和上、下導(dǎo)向伸縮座構(gòu)成的內(nèi)外套筒結(jié)構(gòu)，并通過(guò)螺旋副將電機(jī)輸出軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成絲母沿滾珠絲杠的軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高。

2.伸縮運(yùn)動(dòng)的軸向?qū)蚴抢冒惭b在上、下導(dǎo)向伸縮座上的直線軸承沿光軸的滑動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，由于采用的光軸數(shù)量多、剛度高，因此使得伸縮關(guān)節(jié)模塊具有很好的剛度。

3.上、下端蓋作為伸縮關(guān)節(jié)模塊的輸出、輸入接口，均采用帶定位止口和定位銷(xiāo)孔的法蘭式設(shè)計(jì)，因此在組裝機(jī)器人的過(guò)程中，模塊連接和定位十分準(zhǔn)確、方便。