[發明專利]一種輕型模塊化機械臂關節

在審

• 申請號: 201710532033.4
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107150355A
• 公開（公告）日: 2017-09-12
• 發明（設計）人: 張智軍;區家榮;林裕峻;李錦輝
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/08;B25J13/08;B25J9/16
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 黃磊

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別是涉及一種輕型模塊化機械臂關節。

背景技術

當今社會，凡是枯燥的、危險的、有毒的、有害的工作，都可以看到機器人的身影。機器人除了廣泛應用于制造業領域外，還應用于資源勘探開發、救災排險、醫療服務、家庭娛樂、軍事和航天等其他領域。機器人是工業及非產業界的重要生產和服務性設備，也是先進制造技術領域不可缺少的自動化設備。

隨著科技的發展，人們對機器人的要求也越來越高。對于一臺普通機器人而言，其應用領域受到了其自身機械結構的極大限制。機器人的柔性已經越來越不能滿足市場變化的需求。而目前市場上解決這一問題的主要方法之一就是開發模塊化機器人系統。

傳統機械臂各個關節不同，構型也相對固定，而模塊化機械臂是由若干個結構相同的模塊組成，各個模塊都是集機械結構、驅動、控制和通信等于一體的相對完整且獨立的單元實體。這些模塊既能獨立地完成一些簡單的功能，也可以與其它模塊進行組合、通信，從而實現更加復雜多樣的功能。隨著工作環境和任務要求的變化，模塊化機械臂通過改變自身模塊的連接方式可以達到與所需功能相適應的構型。但是，目前市面上常見的模塊化機械臂結構復雜、裝卸繁瑣、成本較高。

因此，設計一種結構簡單、裝卸方便、成本低廉的輕型模塊化機械臂是具有重要意義的。

發明內容

針對現有技術中存在的技術問題，本發明的目的是：提供一種輕型模塊化機械臂關節，結構簡單、裝卸方便、成本低廉，具有極強的靈活性和適應性。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種輕型模塊化機械臂關節，包括諧波減速器、輸入模塊、輸出模塊和驅動模塊，所述諧波減速器、所述輸入模塊和所述輸出模塊分別與所述驅動模塊電連接；

所述輸入模塊包括輸入軸，所述輸入軸與所述諧波減速器連接；

所述輸出模塊包括輸出軸、輸出端編碼器和力矩傳感器，所述輸出端編碼器與所述諧波減速器連接，所述力矩傳感器通過所述輸出軸與所述諧波減速器連接；

所述驅動模塊包括電機、機殼、端蓋和電機端編碼器，所述電機端編碼器與所述諧波減速器連接，所述電機端編碼器固定于所述機殼上，所述機殼與所述端蓋連接。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述電機端編碼器和所述輸出端編碼器均包括動盤和靜盤，所述輸出端編碼器的動盤通過所述輸出軸與所述諧波減速器的柔輪相連接，所述輸出端編碼器的靜盤與所述諧波減速器的剛輪固定連接；

所述電機端編碼器的動盤與所述諧波減速器的波發生器連接，所述電機端編碼器的靜盤固定在所述機殼上。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述輸入軸上由前至后依次同軸套有諧波減速器、電機端編碼器的動盤固定件、電機端編碼器的動盤、電機端編碼器的靜盤和軸承。

所述輸出軸上由前至后依次同軸套有力矩傳感器、輸出端編碼器的靜盤、輸出端編碼器的動盤、輸出端編碼器的靜盤定位件和諧波減速器。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述輸出端編碼器為絕對值編碼器，所述電機端編碼器為增量式編碼器。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述電機包括電機定子和電機轉子，所述電機轉子通過導熱膠與所述輸入軸固定連接，所述電機定子通過導熱膠與所述機殼固定連接。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，還包括中空軸，所述中空軸貫穿于機械臂關節的中間，且所述中空軸的孔徑不小于5mm，且不大于15mm。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述中空軸的末端通過緊固件連接有軸承定位器。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述輸入軸通過滾珠軸承分別與所述機殼、所述端蓋連接。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述中空軸通過所述軸承定位器與所述端蓋固定連接。

上述的輕型模塊化機械臂關節中，所述機殼的側面設有螺紋孔。

本發明相對于現有技術具有如下的優點及效果：

1、本發明的輕型模塊化機械臂關節，包括諧波減速器、輸入模塊、輸出模塊和驅動模塊，所述諧波減速器、所述輸入模塊和所述輸出模塊分別與所述驅動模塊電連接，通過采用模塊化的設計，每個關節既可以獨立地完成一些簡單的功能，也可以與其它關節模塊進行組合和通信，實現在機械臂層面上的更加復雜多樣的功能。

2、本發明的機械臂關節集成了力矩傳感器，使用力矩傳感器測量力矩然后用于反饋控制，并采取直驅力矩電機直接加諧波減速器減速，減少了齒輪帶來的誤差和損耗，提高了關節控制精度，結構簡單、裝卸方便。