[實(shí)用新型]單自由度旋轉(zhuǎn)裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020544787.5
• 申請日: 2010-09-27
• 公開（公告）號: CN201808064U
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊;胡穎;張建偉;招紹坤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 廣州華進(jìn)聯(lián)合專利商標(biāo)代理有限公司 44224
• 代理人: 吳平

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實(shí)用新型涉及機(jī)器人裝置領(lǐng)域，特別涉及一種單自由度旋轉(zhuǎn)裝置。

【背景技術(shù)】

機(jī)器人技術(shù)迄今取得了巨大的發(fā)展，但離在社會生產(chǎn)和日常生活中普遍應(yīng)用還有相當(dāng)大的距離。究其原因，重要因素包括機(jī)器人本身的功能、性能和智能以及系統(tǒng)的復(fù)雜性和高昂成本。盡管機(jī)器人針對某種應(yīng)用具有很大的靈活性和彈性，但現(xiàn)在多數(shù)機(jī)器人系統(tǒng)往往針對特定的使用目的和場合，只有一種主要功能和固定構(gòu)型，缺乏功能的擴(kuò)展性和構(gòu)型的重構(gòu)性。綜合和集成多種功能于一身是目前和未來機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)的一大重要趨勢。此外，針對每一領(lǐng)域和每項(xiàng)應(yīng)用都開發(fā)特定的機(jī)器人所花費(fèi)的代價很大，嚴(yán)重制約機(jī)器人的推廣應(yīng)用。因此，多功能、易構(gòu)建和低成本是機(jī)器人新系統(tǒng)開發(fā)中的重要目標(biāo)。為此，模塊化是個有效的方法，是當(dāng)前機(jī)器人研究和開發(fā)中的一個趨勢和熱點(diǎn)。模塊化能簡化設(shè)計制造和維護(hù)、縮短研制周期、降低研制成本，大大增強(qiáng)系統(tǒng)構(gòu)建時的靈活性和彈性，正成為系統(tǒng)開發(fā)的重要設(shè)計方法。可變形和可重構(gòu)的機(jī)器人的核心思想就是模塊化，整個機(jī)器人就是若干模塊的有效組合。類似地，蛇形機(jī)器人無一例外也由若干個關(guān)節(jié)模塊依次串接而成，例如沈陽自動化研究所研制的蛇形機(jī)器人即由很多單自由度關(guān)節(jié)模塊組成；浙江工業(yè)大學(xué)也研制了的機(jī)器人靈巧手臂關(guān)節(jié)驅(qū)動及其減速裝置。然而由于關(guān)節(jié)模塊類型單一，外形結(jié)構(gòu)為方形，體積和質(zhì)量上受到制約，所在由它們搭建的操作機(jī)在機(jī)械構(gòu)型上并不理想。由于機(jī)器人模塊化在組建系統(tǒng)時極具柔性，可以自由地構(gòu)建多自由度的系統(tǒng)，在太空機(jī)器人系統(tǒng)開發(fā)中也受到青睞，無論是加拿大的太空機(jī)器人Canadarm，還是美國機(jī)器人研究公司開發(fā)的21自由度3機(jī)器人試驗(yàn)床，都采用了模塊化設(shè)計方式。

在國內(nèi)，針對太空機(jī)器人的需要，北航和北京郵電大學(xué)在開發(fā)雙自由度關(guān)節(jié)模塊，哈工大也已研制了模塊化關(guān)節(jié)。模塊化設(shè)計在移動機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管內(nèi)爬行機(jī)器人和多指手研究開發(fā)中也很常用。雖然目前已有不少關(guān)節(jié)模塊被開發(fā)出來，但它們要么種類單一如Amtec的PowerCube，或者價格極其高昂如Schunk的LWA3，或者模塊自由度偏多如TODOM有兩個自由度，只能構(gòu)成偶數(shù)自由度的機(jī)器人，或者模塊本身有針對性如各種面向可重構(gòu)機(jī)器人或蛇形機(jī)器人的微小型關(guān)節(jié)模塊，而難以滿足搭建常規(guī)尺寸的任意機(jī)器人的廣泛需求。

【實(shí)用新型內(nèi)容】

基于此，有必要提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、高性能、輕型化的單自由度旋轉(zhuǎn)裝置。

一種單自由度旋轉(zhuǎn)裝置，包括編碼器、殼體、電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)和諧波減速器組件，所述編碼器安裝在所述電機(jī)后端，所述電機(jī)安裝在所述殼體內(nèi)，所述傳動機(jī)構(gòu)包括置于所述殼體端部的齒輪組和連接軸，所述電機(jī)驅(qū)動所述齒輪組，所述齒輪組與諧波減速器組件依次套接在所述連接軸上，所述齒輪組通過所述連接軸傳遞力矩到所述諧波減速器組件。

優(yōu)選地，所述連接軸為中空連接軸。

優(yōu)選地，所述齒輪組包括中心齒輪和與中心齒輪相嚙合的第一輔助齒輪，所述中心齒輪套接在所述連接軸上，所述電機(jī)驅(qū)動所述第一輔助齒輪轉(zhuǎn)動，帶動所述中心齒輪轉(zhuǎn)動；所述中心齒輪大于所述第一輔助齒輪。

優(yōu)選地，所述裝置還包括斷電制動器，所述斷電控制器安裝在所述殼體內(nèi)；所述齒輪組還包括與所述中心齒輪相嚙合的第二輔助齒輪，所述斷電制動器與所述第二輔助齒輪相連，且隨著所述第二輔助齒輪轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動；所述中心齒輪大于所述第二輔助齒輪。

優(yōu)選地，所述傳動機(jī)構(gòu)還包括齒輪箱蓋，所述齒輪箱蓋將所述齒輪組容置其中，且與所述殼體緊固相連。

優(yōu)選地，所述諧波減速器組件包括剛輪、柔輪和波發(fā)生器，所述剛輪與所述齒輪箱蓋相連，所述柔輪與所述剛輪嵌套在一起，所述波發(fā)生器嵌套于所述柔輪中，所述波發(fā)生器與所述連接軸相連。

優(yōu)選地，所述傳動機(jī)構(gòu)還包括波發(fā)生器連接法蘭、第一平鍵和第二平鍵，所述波發(fā)生器連接法蘭套接于所述連接軸，所述中心齒輪通過所述第一平鍵帶動所述連接軸轉(zhuǎn)動，所述連接軸通過所述第二平鍵帶動所述波發(fā)生器連接法蘭，再通過所述波發(fā)生器連接法蘭傳遞力矩到所述波發(fā)生器。

優(yōu)選地，所述殼體在遠(yuǎn)離所述齒輪組的一端設(shè)有端蓋，所述端蓋與所述殼體緊固相連。

優(yōu)選地，所述裝置還包括控制電機(jī)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動控制器，容置于所述殼體內(nèi)，與所述端蓋固定連接。

優(yōu)選地，所述驅(qū)動控制器為長方體狀或中空圓餅型。

上述單自由度旋轉(zhuǎn)裝置，采用電機(jī)驅(qū)動齒輪組，由齒輪組帶動連接軸，連接軸帶動減速器組件的方式，將運(yùn)動與力矩傳輸，結(jié)構(gòu)緊湊、簡單合理，采用減速器組件可有效控制裝置的重量與軸向尺寸，保證了裝置的尺寸較小，質(zhì)量較輕，輸出力矩大，整體剛度大、傳動精確可靠，性能高。