[實用新型]一種機器人用三自由度柔性腕關節(jié)

有效

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• 申請日: 2019-09-02
• 公開（公告）號: CN210704899U
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 朱宇佳;尚濤;邢博;趙競遠;顧金梅;許朝陽;湯劍鋒;葉帆;周冰;張震舟;劉昱辰;任森偉
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 嘉興啟帆專利代理事務所(普通合伙) 33253
• 代理人: 王大國

本實用新型公開了一種機器人用三自由度柔性腕關節(jié)，包括用以與執(zhí)行工具連接的關節(jié)，關節(jié)在殼體內可進行軸向和徑向的移動，且殼體為關節(jié)提供背壓，在執(zhí)行工具受到較大阻力時，關節(jié)進行軸向和徑向的移動以避開執(zhí)行工具與工件的硬接觸，防止執(zhí)行工具損壞，在避開之后關節(jié)可在負壓狀態(tài)下擺正復位，即整個執(zhí)行工具擺正復位。

技術領域

本實用新型屬于機器人領域，更具體的說涉及一種機器人用三自由度柔性腕關節(jié)。

背景技術

目前工業(yè)機器人的應用越來越普遍，應用范圍也越來越廣，關節(jié)式工業(yè)機器人，由于自身結構的原因，重復精度相對較高，而定位精度較低。這個特點導致工業(yè)機器人在裝配和加工領域應用受限。

現(xiàn)有的解決方式是采用高精度的六維力傳感器，作為機器人和執(zhí)行機構的過渡連接裝置，六維力傳感器能夠檢測x，y，z三個方向的力以及繞三個軸向的力矩。傳感器所獲得的力和力矩信號反饋給機器人的控制系統(tǒng)，從而使機器人做出相應的反應。但是該方式存在以下的不足：1.力傳感器成本較高，反饋控制系統(tǒng)較復雜，不利于廣泛的推廣和應用。2.力反饋控制系統(tǒng)存在時間上的滯后性，碰撞發(fā)生以后系統(tǒng)延遲一定時間才會產生相應的動作，然而當控制系統(tǒng)作出響應時，工件可能已經被破壞了。

另一種解決方式是通過單軸氣缸和伺服閥來控制氣缸對工件的壓力，但是該方式為單自由度機構只在一個方向上有作用，而工業(yè)中使用的六自由度機器人的運動自由度較多，執(zhí)行工具和工件之間的接觸通常是多維的。要滿足需求就要采用多個單自由度機構串聯(lián)起來，系統(tǒng)剛度降低，誤差增大，控制變得復雜，成本上升。

實用新型內容

針對現(xiàn)有技術的不足，本實用新型提供了一種可以多自由度移動，解決機器人在裝配和加工過程中，因不能靈活移動或信號反饋延遲，而導致的碰撞損壞工件的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：一種機器人用三自由度柔性腕關節(jié)，包括：

外殼，其內部中空設置，頂部設置有上開口，底部或側面設置有用以與外界氣壓或液壓設備連通的輸入口；

端蓋，其與外殼的上開口固定連接，端蓋上設置有連通外殼內部的開口槽，端蓋朝向外殼內部一側設置有定位凹槽；

密封環(huán)，與外殼之間形成密封腔室，密封腔室連通輸入口，密封環(huán)上開設有多個沿軸向延伸的壓力孔；

關節(jié)套，與外殼的內壁之間沿軸向滑動連接，關節(jié)套朝向密封環(huán)一側設置有多個伸入壓力孔的導向柱，導向柱與壓力孔密封并滑動連接；關節(jié)，位于關節(jié)套內，一端伸入關節(jié)套內與關節(jié)套轉動配合連接，另一端由端蓋的開口槽伸出并與開口槽之間留有活動間隙，關節(jié)與關節(jié)套接觸面均呈球面狀，關節(jié)套與關節(jié)之間設置有阻止關節(jié)周向轉動的防轉機構；

浮動限位環(huán)，一側固定于關節(jié)上，另一側一側伸入端蓋的定位凹槽內，定位凹槽的尺寸大于限位環(huán)的尺寸。

進一步的所述防轉機構包括限位滾珠，限位滾珠的球心與關節(jié)的球心處于同一水平面上，關節(jié)上開設有限位槽，限位槽的長度大于限位滾珠的直徑寬度與限位滾珠的直徑相同，限位滾珠設置于關節(jié)套上并伸入限位槽內。

進一步的所述防轉機構還包括定位環(huán)，定位環(huán)固定于關節(jié)套上，并與關節(jié)套之間形成固定槽。

進一步的所述固定槽朝向關節(jié)一側為內口，另一側為外口，限位滾珠的直徑大于外口的直徑。

進一步的所述定位凹槽呈環(huán)狀。

進一步的所述定位凹槽的截面呈錐形或弧形，浮動限位環(huán)的截面呈弧形。

進一步的所述外殼的底部設有內凸緣，內凸緣形成下開口，所述密封環(huán)位于殼體內部與內凸緣固定，輸入口開設于內凸緣上。

進一步的所述密封環(huán)與內凸緣之間設置有密封圈。