一種可重構模塊化機器人手臂云臺的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種可重構模塊化機器人手臂云臺，屬于機器人技術領域。
【背景技術】
[0002]可重構模塊化機器人手臂是由幾個結構或功能特征相同的關節(jié)，通過連接組件，以積木搭接方式，根據(jù)自己所需的自由度數(shù)，快速、簡單的組裝和拼接起來的整體手臂構型的機器人。相對于傳統(tǒng)形式的模塊化機器人手臂，本發(fā)明的云臺模塊具有兩個獨立自由度，使手臂整體構型更為簡單、緊湊，具有更強的有效負載能力。
[0003]可重構機器人手臂是由多個模塊組成的多種構型手臂，雖然形態(tài)和功能不同，但采用的基本模塊相同，僅是模塊數(shù)量和搭接形式不同而已，系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性的就分解到模塊的可靠與穩(wěn)定性的控制上，這將大大縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，因為模塊的設計遠比系統(tǒng)的設計簡單、時間縮短，極大地提供了產(chǎn)品的開發(fā)效率。
[0004]目前成熟的產(chǎn)品有德國PowerCube公司的可重組的模塊化機器人，提供一系列具有標準機械和電子接口的功能模塊，由許多功能關節(jié)可以組成各種形狀和功能的多自由度手臂、人形、蛇形機器人等。多自由度并聯(lián)機器人也采用了模塊化的設計思想。該產(chǎn)品的不足在于每個模塊僅具有一個旋轉自由度，相鄰兩模塊間必須通過直角連接件才能實現(xiàn)旋轉和擺動兩自由度，導致重構的手臂空間尺寸較大，手臂自身重量也大，本身的自重在機器運動中就消耗了電機的大部分有效功率，直接導致末端有效載荷的減小。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種結構緊湊、設計合理、安裝方便、重構性強，可以根據(jù)結構需要方便進行構型搭接的兩自由度云臺關節(jié)模塊。
[0006]本發(fā)明采用的技術方案:一種可重構模塊化機器人手臂云臺，主要由旋轉組件
(一)、旋轉組件(二)和云臺罩殼組成。其中云臺罩殼由兩個相互垂直的鋁合金外殼(一)與鋁合金外殼(二)焊接在一起，其中鋁合金外殼(一)與外界相通處與連接法蘭(一)焊接在一起，鋁合金外殼(二)與外界相通處則與連接法蘭(二)焊接在一起。
[0007]其中旋轉組件(一)包括連接座(一)、諧波減速器(一)、檢片(一)、底座(一)、電機座(一)、電機組件(一)組成。其中電機組件(一)由伺服電機(一)、編碼器(一)與電磁剎車
(一)組成。所述的諧波減速器(一)的輸出端通過螺釘與連接座(一)連接。檢片(一)套裝在諧波減速器(一)的鋼輪上，起到限位作用。諧波減速器(一)的輸入端通過螺釘孔與伺服電機(一)的轉軸螺紋連接，并通過鍵實現(xiàn)諧波減速器的輸入端與伺服電機(一)的軸連接。電機組件(一)的輸入端通過螺釘安裝在電機座(一)上。電機座(一)一側與電機組件(一)的伺服電機(一)螺釘連接，另一側與云臺的底座(一)通過螺釘連接在一起。云臺底座(一)通過螺釘與鋁合金外殼(一)的法蘭(一)連接，從而將旋轉組件(一)固定在云臺罩殼上。
[0008]其中旋轉組件(二)包括連接座(二)、諧波減速器(二)、檢片(二)、底座(二)、電機座(二)、電機組件(二)組成。其中電機組件(二)由伺服電機(二)、編碼器(二)與電磁剎車(二)組成。所述的諧波減速器(二)的輸出端通過螺釘與連接座(二)連接。檢片(二)套裝在諧波減速器(二)的鋼輪上，起到限位作用。諧波減速器(二)的輸入端通過螺釘孔與伺服電機(二)的轉軸螺紋連接，并通過鍵實現(xiàn)諧波減速器的輸入端與伺服電機(二)的軸連接。電機組件(二)的輸入端通過螺釘安裝在電機座(二)上。電機座(二)一側與電機組件(二)的伺服電機(二)螺釘連接，另一側與云臺的底座(二)通過螺釘連接在一起。云臺底座(二)通過螺釘與鋁合金外殼(二)的法蘭(二)連接，從而將旋轉組件(二)固定在云臺罩殼上。
[0009]云臺罩殼與端蓋通過螺釘連接，形成密閉腔體，電機組件(一)與電機組件(二)的信號口(一)、信號口(二)與電源口(一)、電源口(二)通過螺釘固定在端蓋上。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有的技術相比，其優(yōu)點之一是通過旋轉組件(一)與旋轉組件(二)的獨立控制，實現(xiàn)兩個獨立的自由度。同時通過云臺罩殼的設計實現(xiàn)了沒有外部連接件條件下的擺動與旋轉，使手臂整體構型更為簡單、緊湊，具有更強的有效負載能力。另外通過兩個垂直的、獨立運動的旋轉組件的自由調(diào)節(jié)，實現(xiàn)任意三維作業(yè)空間內(nèi)的手臂構型，具有很強的重構性。
【附圖說明】
[0011]圖1為三維結構示意圖；
[0012]圖2為本傳動結構示意圖；
[0013]圖3為旋轉組件示意圖；
[OOM]圖4為云臺連接座的結構示意圖；
[0015]圖5為75Γ臺檢片結構不意圖；
[0016]圖6為Ζ5Γ臺底座的結構不意圖；
[0017]圖7為電機座的結構示意圖；
[0018]圖8為云臺罩殼結構不意圖；
[0019]圖9為云臺端蓋結構示意圖；
[0020]圖10為云臺外部接口示意圖；
[0021 ]其中:I為旋轉組件(一)的連接座(一)，2為旋轉組件(一)的諧波減速器(一)，3為旋轉組件(一)的檢片(一)，4為旋轉組件(一)的云臺底座(一)，5為旋轉組件(一)的電機座
(一)，6為旋轉組件(一)的伺服電機(一)，7為旋轉組件(一)的鋁合金外殼(一)，8為旋轉組件(一)的電磁剎車(一)，9為旋轉組件(一)的編碼器(一)，10為旋轉組件(二)的連接座
(二)，11為旋轉組件(二)的諧波減速器(二)，12為旋轉組件(二)的檢片(二)，13為旋轉組件
(二)的云臺底座(二)，14為旋轉組件(二)的電機座(二)，15為旋轉組件(二)的伺服電機
(二)，16為旋轉組件(二)的鋁合金外殼(二)，17為旋轉組件(二)的電磁剎車(二)，18為旋轉組件(二)的編碼器(二)，19為旋轉組件(二)的云臺端蓋(二)，20為旋轉組件(一)的信號口
(一)，21為旋轉組件(一)的電源口(一)，22為旋轉組件(二)的電源口(二)，23為旋轉組件
(二)的信號口(二)。
【具體實施方式】
:
[0022]下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的描述。
[0023]參照圖1?圖9，本發(fā)明包括旋轉組件(一)、旋轉組件(二)和云臺罩殼。其中云臺罩殼由兩個相互垂直的鋁合金外殼7與鋁合金外殼16焊接在一起，其中鋁合金外殼7與外界相通處與連接法蘭(一)焊接在一起，鋁合金外殼16與外界相通處則與連接法蘭(二)焊接在一起。
[0024]旋轉組件(一)包括連接座1、諧波減速器2、檢片3、底座4、電機座5、電機組件(一)組成。其中電機組件(一)由伺服電機6、編碼器9與電磁剎車8組成。所述的諧波減速器2的輸出端通過螺釘與連接座I連接。檢片3套裝在諧波減速器2的鋼輪上，起到限位作用。諧波減速器2的輸入端通過螺釘孔與伺服電機6的轉軸螺紋連接，并通過鍵實現(xiàn)諧波減速器2的輸入端與伺服電機6的軸連接。電機組件(一)的輸入端通過螺釘安裝在電機座5上。電機座5—側與電機組件(一)的伺服電機6螺釘連接，另一側與云臺的底座4通過螺釘連接在一起。云臺底座4通過螺釘與鋁合金外殼7的法蘭(一)連接，從而將旋轉組件(一)固定在云臺罩殼上。
[0025 ]旋轉組件(二)包括連接座1、諧波減速器11、檢片12、底座13、電機座14、電機組件
(二)組成。其中電機組件(二)由伺服電機15、編碼器18與電磁剎車17組成。所述的諧波減速器11的輸出端通過螺釘與連接座10連接。檢片12套裝在諧波減速器11的鋼輪上，起到限位作用。諧波減速器11的輸入端通過螺釘孔與伺服電機15的轉軸螺紋連接，并通過鍵實現(xiàn)諧波減速器11的輸入端與伺服電機15的軸連接。電機組件(二)的輸入端通過螺釘安裝在電機座14上。電機座14一側與電機組件(二)的伺服電機15螺釘連接，另一側與云臺的底座13通過螺釘連接在一起。云臺底座13通過螺釘與鋁合金外殼16的法蘭(二)連接，從而將旋轉組件(二)固定在云臺罩殼上。
[0026]云臺罩殼與端蓋19通過螺釘連接，形成密閉腔體，如圖10所示，電機組件(一)與電機組件(二)的信號口 20、信號口 23與電源口 21、電源口 22通過螺釘固定在端蓋上。
【主權項】
1.一種可重構模塊化機器人手臂云臺，其特征在于，所述手臂云臺包括旋轉組件(一)、旋轉組件(二)和云臺罩殼，其中云臺罩殼由兩個相互垂直的鋁合金外殼7與鋁合金外殼16焊接在一起，其中招合金外殼7與外界相通處與連接法蘭(一)焊接在一起，招合金外殼16與外界相通處則與連接法蘭(二)焊接在一起。2.根據(jù)權利I所述的一種可重構模塊化機器人手臂云臺，其特征在于，所述旋轉組件(一)包括連接座1、諧波減速器2、檢片3、底座4、電機座5和電機組件(一)，所述電機組件(一)由伺服電機6、編碼器9與電磁剎車8組成，所述諧波減速器2的輸出端通過螺釘與連接座I連接，檢片3套裝在諧波減速器2的鋼輪上，起到限位作用，諧波減速器2的輸入端通過螺釘孔與伺服電機6的轉軸螺紋連接，并通過鍵實現(xiàn)諧波減速器2的輸入端與伺服電機6的軸連接，電機組件(一)的輸入端通過螺釘安裝在電機座5上，電機座5—側與電機組件(一)的伺服電機6螺釘連接，另一側與云臺的底座4通過螺釘連接在一起，云臺底座4通過螺釘與鋁合金外殼7的法蘭(一)連接，從而將旋轉組件(一)固定在云臺罩殼上。3.根據(jù)權利I所述的一種可重構模塊化機器人手臂云臺，其特征在于，所述旋轉組件(二)包括連接座1、諧波減速器11、檢片12、底座13、電機座14和電機組件(二)，所述電機組件(二)由伺服電機15、編碼器18和電磁剎車17組成，所述的諧波減速器11的輸出端通過螺釘與連接座10連接，檢片12套裝在諧波減速器11的鋼輪上，起到限位作用，諧波減速器11的輸入端通過螺釘孔與伺服電機15的轉軸螺紋連接，并通過鍵實現(xiàn)諧波減速器11的輸入端與伺服電機15的軸連接，電機組件(二)的輸入端通過螺釘安裝在電機座14上，電機座14一側與電機組件(二)的伺服電機15螺釘連接，另一側與云臺的底座13通過螺釘連接在一起，云臺底座13通過螺釘與鋁合金外殼16的法蘭(二)連接，從而將旋轉組件(二)固定在云臺罩殼上。4.根據(jù)權利I?3所述的一種可重構模塊化機器人手臂云臺，其特征在于，所述云臺罩殼與端蓋19通過螺釘連接，形成密閉腔體，電機組件(一)與電機組件(二)的信號口 20、信號口 23與電源口 21、電源口 22通過螺釘固定在端蓋上。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種兩自由度的可重構機器人云臺模塊，兩旋轉組件密閉在云臺罩殼內(nèi)，上端面與側端面作為可重構連接的接口，兩相交旋轉軸線呈垂直角度輸出旋轉運動。云臺模塊的設計結構使重構后的多自由度手臂空間更加緊湊，有效負載能力更大，電機的輸出效率更高。兩旋轉組件結構相同，技術參數(shù)一致，為模塊化組件結構特征，便于批量加工生產(chǎn)。云臺罩殼內(nèi)部部件相互獨立，互不耦合，提高了模塊的可靠性。接口標準化設計，全部外置，利于調(diào)試、簡化維護。云臺模塊的標準化程度高，通用性強，互換性好，安裝與重構性簡單，系統(tǒng)穩(wěn)定性強。
【IPC分類】B25J17/00
【公開號】CN105643654
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】邱平平, 蔣金鵬, 呂訓, 薛創(chuàng), 付西光
【申請人】上海鈞工智能技術有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年2月19日