[發明專利]一種液壓驅動的兩自由度機器人關節總成

有效

• 申請號: 202110342830.2
• 申請日: 2021-03-30
• 公開（公告）號: CN113021406B
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 榮學文;羅江濤;周樂來;馬昕;李貽斌;趙昊寧;田國會;劉明
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 李琳

本發明涉及一種液壓驅動的兩自由度機器人關節總成，包括后臂，后臂前端通過俯仰支架和側擺支架轉動連接；前臂連接法蘭的末端與側擺支架剛性連接，前臂連接法蘭的前端設置有定位孔和螺紋孔，用于連接末端作業模塊，后臂末端設置有與其他臂桿連接的支撐板和安裝孔；俯仰支架通過俯仰驅動單元繞后臂前端的水平軸線相對轉動，側擺支架通過側擺驅動單元繞俯仰支架的豎直軸線相對轉動。兩組液壓驅動關節集中在機械臂內部，一方面避免油缸體相對臂桿的擺動，有利于進行后續無外置油管的設計，另一方面使機械臂的結構更加緊湊，從而縮短關節間的距離，進而提高末端作業工具姿態調整的靈活性。

技術領域

本發明涉及工業機器人領域，具體為一種液壓驅動的兩自由度機器人關節總成。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本發明相關的背景技術信息，不必然構成在先的技術。

隨著自動化技術和制造業的快速發展，工業機器人得到了廣泛的應用，已經可以替代人工完成工業生產中的裝配、焊接、噴涂、搬運等工作，以及核輻射、易燃易爆、水下、電力輸送線路等危險環境中的特種作業，大大節約了勞動力成本，加快了工業生產和危險環境中特種作業的自動化程度，工業機器人通過多個關節間的協調動作可實現末端在各個方向的運動，并利用不同作業裝置完成各類作業任務。

各類工業機器人中，液壓機械臂負重/自重比大、抗電磁和核輻射能力強、易于防水與防爆設計，在危險環境特種作業中比電驅動工業機器人更具優勢，但因液壓驅動裝置輸出力和體積較大，現有液壓機械臂各關節及驅動裝置均獨立布置，無法以電驅動工業機器人手腕關節那樣靈活調整末端姿態。

發明內容

為了解決上述背景技術中存在的技術問題，本發明提供一種液壓驅動的兩自由度機器人關節總成，將兩組液壓驅動關節集中在機械臂內部，一方面避免油缸體相對臂桿的擺動，有利于進行后續無外置油管的設計，另一方面使機械臂的結構更加緊湊，從而縮短關節間的距離，進而提高末端作業工具姿態調整的靈活性。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明的第一個方面提供一種液壓驅動的兩自由度機器人關節總成，包括后臂，后臂前端通過俯仰支架和側擺支架轉動連接；前臂連接法蘭的末端與側擺支架剛性連接，前臂連接法蘭的前端設置有定位孔和螺紋孔，用于連接末端作業模塊，后臂末端設置有與其他臂桿連接的支撐板和安裝孔；

俯仰支架通過俯仰驅動單元繞后臂前端的水平軸線相對轉動，側擺支架通過側擺驅動單元繞俯仰支架的垂直軸線相對轉動，俯仰支架的轉動軸線與側擺支架的轉動軸線垂直相交。

后臂包括后臂殼體，后臂殼體上開設至少兩個工藝開口，分別位于后臂側部的前端和末端，開口分別連接前開口蓋和后開口蓋，后臂殼體連接俯仰支架的一端安裝俯仰軸端蓋；前開口蓋和后開口蓋通過螺釘固定在后臂殼體一側，用以封閉后臂殼體一側前后兩端的工藝開口，后臂上蓋與后臂殼體通過交錯布置的槽口定位并用螺釘進行固定連接。

后臂殼體底板上布置彼此平行的第一導軌和第二導軌，第一導軌和第二導軌上滑動連接兩組滑塊，第一滑塊沿第一導軌直線運動，第二滑塊沿第二導軌直線運動，第一桿端座固定在第一滑塊上，第二桿端座固定在第二滑塊上。

俯仰驅動單元包括位于后臂內側的第一直線油缸，第一直線油缸的末端連接第一力傳感器，第一力傳感器末端通過第一油缸尾軸連接在后臂殼體末端的隔板鉸座上；第一直線油缸桿端通過第一油缸前軸連接在第一桿端座上；第一位移傳感器的外殼剛性固定在第一直線油缸的缸體上，第一位移傳感器的拉桿剛性固定在第一直線油缸的桿端。

側擺驅動單元包括位于后臂內側的第二直線油缸，第二直線油缸的末端連接有第二力傳感器，第二力傳感器末端通過第二油缸尾軸連接在后臂殼體末端隔板鉸座上；第二直線油缸桿端通過第二油缸前軸連接在第二桿端座上，第二位移傳感器的外殼剛性固定在第二直線油缸的缸體上，第二位移傳感器的拉桿剛性固定在第二直線油缸的桿端。