[發明專利]基于中空超聲電機且帶有支架和波紋管的機器人手腕

有效

• 申請號: 201710003262.7
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN106695867B
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 孫志峻;王均山;陳超
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/00;B25J19/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

一種基于中空超聲電機且帶有支架和波紋管的機器人手腕，其特征在于：包括中空超聲電機之間的聯接環、波紋管和支架，所述的第一個電機的底座通過螺紋可與手臂部件相連，第一個電機的轉子與第二個電機的底座一端通過聯接環連接，電機上轉子和底座的接口結構均采用凸臺環形式，聯接環的構型是凹環，第二個電機的轉子通過支架與第三個電機的底座連接，第二個電機的底座另一端與第三個電機的底座一端用可伸縮的波紋管連接，波紋管內部可穿過導線和光纖，手腕的三個自由度相互垂直，運動完全解耦，手腕內部可以穿過導線和光纖。與現有技術相比，本發明的三個自由度完全解耦，手腕內部不存在會產生運動間隙的齒輪傳動和產生松弛的線傳動，易于控制，結構緊湊，易于微小型化。

技術領域

本發明涉及一種機器人技術，尤其是一種機器人手腕結構，具體地說是一種三自由度完全垂直且完全解耦、導線和光纖穿裝方便不會纏繞和干涉運動的基于中空超聲電機的基于中空超聲電機且帶有支架和波紋管的機器人手腕。

背景技術

超聲電機突破了傳統電機的概念，它沒有磁鋼和繞組，不依靠電磁感應傳遞能量，是利用壓電陶瓷的逆壓電效應，通過壓電陶瓷的伸縮振動模式的轉換與耦合以及特殊結構的設計，將材料的微觀變形通過共振放大和摩擦耦合轉換成轉子的宏觀運動。超聲電機具有低速大扭矩的特點，可直接驅動負載，無需齒輪箱進行降速以提高輸出扭矩，結構設計靈活，可方便地設計成中空形式。

現有機器人手腕一般采用電磁電機驅動，為實現三個相互垂直方向的運動，往往首先采用類似皮帶輪的線傳動，進行扭矩的提升，然后采用錐齒輪進行轉動方向的變換，或者選用萬向接頭進行傳動方向的變換，這些不僅使得手腕整體的體積較大，重量較重，而且線傳動的鋼絲松弛和齒輪傳動的間隙都會影響控制精度。

發明內容

本發明的目的是針對現有機器人手腕結構復雜，體積大、重量重、控制精度難以提高的問題，設計一種三自由度完全垂直且完全解耦、導線和光纖穿裝方便不會纏繞和干涉運動的基于中空超聲電機且帶有支架和波紋管的機器人手腕。

本發明的技術方案是：

一種基于中空超聲電機且帶有支架和波紋管的機器人手腕，其特征是它包括三個中空超聲電機、三個聯接環和一個波紋管，一個聯接環用于聯接一個電機的轉子和另一個電機的底座，另二個聯接環用于聯接中二個中空超聲電機的底座和波紋管的兩端。

手腕的三個自由度相互垂直且完全解耦，手腕內部能穿過導線和光纖。

首尾兩個中空超聲電機的自由度實現 360°旋轉，中間一個中空超聲電機的自由度能實現大于180°往復擺動。

第一中空超聲電機的中空轉子與第二中空超聲電機的底座通過聯接環連接，所述中空超聲電機上轉子和底座的接口結構均采用凸臺環形式，與之相配的聯接環的構型是凹環。

第二中空超聲電機的轉子通過支架與第三中空超聲電機的底座連接，第二中空超聲電機的底座一端與第三中空超聲電機的底座一端均通過聯接環與可伸縮的波紋管連接，波紋管內部能穿過導線和光纖。

三個中空超聲電機中的第一中空超聲電機的底座11通過螺紋孔14與機器人的機械臂相連，它的第一中空超聲電機的中空轉子13伸出第一中空超聲電機的底座11的一端上設有第一環形凸臺12，第二中空超聲電機的底座21的側面設有分別與第一中空超聲電機1和第三中空超聲電機3相對的第二環形凸臺22第三環形凸臺24，所述的第一環形凸臺12和第二環形凸臺22通過第一聯接環4相連；所述的第二中空超聲電機2的第二中空轉子23的兩端均與支架5的一端相連，每個支架5的另一端均與第三中空超聲電機的底座31相連；所述的第三環形凸臺24通過第二聯接環6與波紋管8一端的環形凸臺相連，波紋管8另一端的環形凸臺與第三中空超聲電機的底座31上的第四環形凸臺32通過第三聯接環7相連，第二中空超聲電機2在支架5和波紋管的約束下能作不小于180度的來回擺動。

本發明的有益效果：