[實用新型]機器人擺動關節和機器人

有效

• 申請號: 201320711654.6
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN203579680U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 曹開元;馮濤;曹曉東;哈云
• 申請（專利權）人: ABB技術有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 北京邦信陽專利商標代理有限公司 11012
• 代理人: 王昭林

技術領域

本實用新型涉及機器人技術領域，具體涉及機器人擺動關節，以及采用了該擺動關節的機器人。

背景技術

機器人布線對機器人的壽命和工作范圍有著很大的影響，是機器人研究的重要技術。通常每個機器人關節需要承受幾百萬次的壽命。以一個通用型的六軸機器人為例，如圖1A所示，其二軸的擺動工作范圍可以達到正負一百一十度或者更多。因此，這對機器人運動電纜的設計，在滿足壽命和工作范圍這兩個方面，均提出了非常高的要求。

其次，在機器人電纜設計中，還需要克服以下兩個技術問題：第一、除了機器人電機所需的電源纜線外，還有客戶用的電纜、網線、氣管等線纜也是機器人本體中常見的線纜。由于線纜的硬度不同，電纜相互間的摩擦也會影響機器人線纜的壽命；第二、由于外觀和安全的原因，機器人電纜通常布線在機器人手臂的內部，這也會導致線纜運動范圍受限，而且線纜在運動過程中很容易碰到周圍的殼體，從而也會影響線纜壽命。

因此，如何提供一種可以用于機器人關節的布線方式，尤其適用于擺動關節的大擺動范圍，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

以下為目前兩種典型的設計方案。

方案一：使用傳統線束作為機器人的運動電纜是一種比較常見的方案。如圖1B所示，電源線和信號線沿著機械臂捆成一束。為了更加緊湊，有時候這些線會被擰成一股。由于需要較大的運動空間，這些線會被放在機械臂的外側，并且用絕緣材料包裹保護。該方案有以下幾個缺點：第一、由電纜制成的線束必須具有較大的彎曲半徑、良好的保護和潤滑、以及較大的工作范圍以避免不能達到預期的壽命。第二、其拆裝起來非常麻煩，因為傳統電纜通常是一根完整的線束從機器人的一軸一直穿到六軸，即使一個軸的線束損壞也需要更換整根線束，因此每次更換非常費時。第三，傳統的線束直徑都比較大，拆裝過程中不容易穿過機器人里較小的孔。

方案二：如圖1C所示，像柔性線路板(FPC)這種柔性電路已經被用在了機器人的轉動關節中，替代傳統的線束結構，FPC分別固定在轉動關節兩端的塑料件上，當關節轉動時，FPC沿著支撐輪轉動。由于只需要較小的彎曲半徑，這種機器人線束機構更加緊湊，且具有較大的工作半徑和良好的壽命。然而，這種結構如果用在擺動關節上則較為復雜，現有技術中僅將FPC用于機器人的轉動關節。

實用新型內容

本實用新型專利的機器人擺動關節提供了一種使用柔性電路的解決方案，可以實現較大的工作范圍和較長的工作壽命，同時結構簡單、所需空間小、易于裝配。

為實現上述目的，本實用新型提供如下技術方案：

一種機器人擺動關節，包括中空的殼體和穿過所述殼體內部的線纜，其特征在于：所述線纜包括柔性線路板(FPC)，所述柔性線路板兩端分別連接插頭，同時所述柔性線路板兩端分別通過固定件固定在所述關節的兩側。

優選地，所述柔性電路板還包含用以輔助固定的補強板，所述補強板固定在所述固定件上。

優選地，所述補強板插入所述固定件的溝槽，并用螺釘固定在所述固定件上。

優選地，所述固定件的倒扣固定在所述補強板上。

優選地，所述柔性線路板一端通過固定件固定在所述關節一側的電機或鑄件上。

優選地，所述固定件為鈑金或塑料件。

優選地，所述柔性電路板末端通過焊接電纜連接所述插頭或者直接焊接至所述插頭。

優選地，焊接表面涂有絕緣材料。

優選地，所述絕緣材料是絕緣膠。

優選地，所述線纜用于傳輸電源或信號。

本實用新型的另一個方面，提供了一種包括該擺動關節的機器人。

本實用新型在機器人的擺動關節中采用了柔性電路，從而實現了以下幾個優點：

第一、較大的工作范圍：可以實現較大的工作范圍，容易達到正負110°；

第二、節省空間：由于彎曲半徑小，不需要較大的工作空間；

第三、結構簡單，易于裝配：本實用新型的結構非常簡單，易于制造。同時，由于機器人的線束被分割成數段，每一段都易于裝配和更換；

第四、壽命良好：柔性電纜，如FPC，當只在一個自由度運動的情況下，非常的柔軟可靠。

附圖說明

圖1是背景技術中方案的結構示意圖：其中圖1A為六軸機器人關節擺動范圍示意圖；圖1B為采用傳統線束的機器人關節；圖1C為采用柔性電路的機器人轉動關節；

圖2是本實用新型的機器人擺動關節的立體圖；

圖3是本實用新型的FPC和纜線連接結構的示意圖；