流线型外壳包络的关节制造技术

本发明专利技术涉及一种流线型外壳包络的关节，其中流线型外壳模块包括主动曲面连杆外壳和被动曲面连杆外壳，且主动曲面连杆外壳设有安装部，所述安装部内设有第一固定架和第二固定架，力矩输入模块包括电机组件和力矩输入轴，且力矩输入轴一端转动安装于第一固定架上、另一端转动安装于第二固定架上，力矩输出模块包括波发生器、柔轮、刚轮、力矩输出轴和第三固定架，波发生器、柔轮和刚轮设于第三固定架一端，且波发生器与力矩输入轴连接，柔轮套设于波发生器上，刚轮套设于柔轮上，第三固定架和刚轮固装于第二固定架上，力矩输出轴设于第三固定架中且一端与柔轮固连，另一端与被动曲面连杆外壳固连。本发明专利技术关节结构新颖，内部空间利用率高，外形美观。外形美观。外形美观。

【技术实现步骤摘要】
流线型外壳包络的关节


[0001]本专利技术涉及机械臂领域，具体地说是一种流线型外壳包络的关节。

技术介绍

[0002]自从机器人问世以来，其技术发展日新月异，并且综合了机械工程、电子工程、计算机技术、自动控制及人工智能等多种学科的研究成果，应用范围非常广泛，特别是机械臂领域，在各行各业中都有它的身影，比如在农业领域，水果采摘机械臂帮助农民高效而快速的收获果实，在工业领域，机械臂精准将汽车零部件组装成一辆完整的汽车，在医疗领域，机械臂可以帮助医生完成某些需要精准操作的手术任务，在空间站上，机械臂帮助宇航员完成诸多舱内作业及舱外作业，如此等等。
[0003]机械臂技术的核心硬件技术是关节设计技术，机械臂的本质是关节的串联组成体，关节的好坏直接影响机械臂的运作可靠性，一个机构简单、可靠性强、适应性高、方便组装及维护成本低的关节无疑会使得机械臂具有更加实际的应用价值，因此关节技术的研究意义十分重大。
[0004]在过去的十几年中，很多科研工作者为推进关节设计技术做出了贡献，然而关于流线型外壳包络的关节设计成果却少之又少。流线型外壳虽然极具美观性，但也为关节设计增加了困难，如何利用并协调流线型外壳的内部空间设计一款安装方便、连接固定可靠、维护方便、结构紧凑、外形美观的流线型外壳包络的关节，是需要攻克的技术难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种流线型外壳包络的关节，关节结构新颖，内部空间利用率高，外形美观，并且关节内部零部件的安装定位与流线型外壳协调匹配。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：
[0007]一种流线型外壳包络的关节，包括流线型外壳模块、力矩输入模块和力矩输出模块，其中流线型外壳模块包括主动曲面连杆外壳和被动曲面连杆外壳，所述主动曲面连杆外壳与被动曲面连杆外壳连接一端形成安装部，且所述安装部内设有第一固定架和第二固定架，所述力矩输入模块包括电机组件和力矩输入轴，且所述力矩输入轴一端转动安装于所述第一固定架上、另一端转动安装于所述第二固定架上，电机组件设于所述第一固定架和第二固定架之间，所述力矩输出模块包括波发生器、柔轮、刚轮、力矩输出轴和第三固定架，波发生器、柔轮和刚轮设于第三固定架一端，且波发生器与所述力矩输入轴连接，柔轮套设于波发生器上，刚轮套设于柔轮上，所述第三固定架)和刚轮固装于所述第二固定架上，力矩输出轴可转动地设于所述第三固定架中且一端与所述柔轮固连，另一端与所述被动曲面连杆外壳固连。
[0008]所述主动曲面连杆外壳转弯部设有第一开槽，且所述第一开槽上设有主动曲面连杆端盖，所述被动曲面连杆端盖转弯部设有第二开槽，且所述第二开槽上设有被动曲面连杆端盖。
[0009]所述电机组件包括电机定子、电机动子和动子力矩传递件，所述电机定子外圆周面与所述安装部内壁固连，电机动子可转动地设于电子定子中，力矩输入轴穿过所述电机动子，且所述电机动子与力矩输入轴之间通过动子力矩传递件连接。
[0010]所述力矩输入轴一端通过角接触球轴承A安装于所述第一固定架中、另一端通过角接触球轴承B安装于所述第二固定架中，所述力矩输入轴上设有套筒，且所述套筒设于所述动子力矩传递件和角接触球轴承B之间。
[0011]所述第三固定架远离所述波发生器一端设有支撑所述力矩输出轴的交叉滚子轴承，且所述交叉滚子轴承远离所述波发生器一侧设有固定环A和锁紧螺母，其中所述固定环A固设于第三固定架中，所述锁紧螺母固设于所述力矩输出轴上。
[0012]所述第三固定架中设有检测模块，所述检测模块包括编码器动子和编码器定子，且所述编码器动子与所述锁紧螺母固连，所述编码器定子与所述第三固定架固定。
[0013]所述第一固定架中设有驱动与制动模块，所述驱动与制动模块包括制动块内盘、制动块外盘、制动器和驱动器，所述制动块内盘与所述力矩输入轴固定并嵌入所述制动块外盘中，所述制动块外盘设于所述制动器的定块与动块之间，所述制动器一侧设有驱动器。
[0014]所述安装部内设有供电通讯布线管道，且所述供电通讯布线管道穿过所述力矩输入轴和力矩输出轴，所述制动器和驱动器均设有引线用的通孔。
[0015]所述力矩输出轴与设于被动曲面连杆外壳内的法兰固连，所述供电通讯布线管道包括布线管和固定环B，所述布线管内部中空且一端与所述制动块内盘间隙配合，另一端与所述固定环B固接，所述固定环B与设于被动曲面连杆外壳中的法兰固连。
[0016]所述波发生器一侧通过波发生器力矩输入法兰与所述力矩输入轴固接。
[0017]本专利技术的优点与积极效果为：
[0018]1.本专利技术关节外壳采用了流线型设计理念，主动曲面连杆外壳与被动曲面连杆外壳之间等曲率衔接，封闭性好、外形美观。
[0019]2.本专利技术主动曲面连杆外壳与被动曲面连杆外壳共同包络关节内部零部件，结构非常紧凑，空间利用率高，适合小巧关节的应用场景。
[0020]3.本专利技术的主动曲面连杆外壳与被动曲面连杆外壳连接端内部都设置有圆柱形安装部，其与内部零部件安装可靠，同轴度高，保证了关节旋转的精度。
[0021]4.本专利技术主动曲面连杆外壳与被动曲面连杆外壳都设置了安装开槽，结合固定架的设计，零部件从安装开槽有序放入即可方便的完成安装，维护非常方便。
[0022]5.本专利技术力矩输入轴与力矩输出轴都采用了功能段的设计理念，集成了多种功能，最大化减少了冗余零部件的设计，增加了关节结构的紧凑性，力矩输入轴与力矩输出轴除了周向扭矩自身承担外，其它方向受到的力与力矩都通过中间零部件传递至流线型外壳，具有良好的受力环境。
[0023]6.本专利技术关节整体采用中空设计，利于内部电源线与通信线的引出。
[0024]7.本专利技术关节设计具有通用性，当关节物理特性参数发生变化时，关节内部零部件的组织结构可以不发生变化，只需要适当改变零部件的尺寸即可。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的内部结构剖视图；
[0026]图2为基于本专利技术的外肢体机械臂示意图；
[0027]图3为本专利技术的整体外观示意图；
[0028]图4为图3中的流线型外壳模块爆炸视图；
[0029]图5为图4中的流线型外壳模块连杆外壳设计示意图；
[0030]图6为图1中的力矩输入模块剖视图；
[0031]图7为图6中的力矩输入模块爆炸视图；
[0032]图8为图1中的力矩输出模块剖视图；
[0033]图9为图8中的力矩输出模块爆炸视图；
[0034]图10为图1中的供电通讯布线管道剖视图；
[0035]图11为图1中的驱动与制动模块爆炸视图；
[0036]图12为图1中的检测模块剖视图；
[0037]图13为图12中的检测模块立体图。
[0038]其中，1为流线型外壳模块，101为主动曲面连杆外壳，1011为安装部，1012为安装孔，1013为第一开槽，102为被动曲面连杆外壳，103为主动曲面连杆端盖，104为被本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种流线型外壳包络的关节，其特征在于：包括流线型外壳模块(1)、力矩输入模块(2)和力矩输出模块(3)，其中流线型外壳模块(1)包括主动曲面连杆外壳(101)和被动曲面连杆外壳(102)，所述主动曲面连杆外壳(101)与被动曲面连杆外壳(102)连接一端形成安装部(1011)，且所述安装部(1011)内设有第一固定架(701)和第二固定架(705)，所述力矩输入模块(2)包括电机组件和力矩输入轴(204)，且所述力矩输入轴(204)一端转动安装于所述第一固定架(701)上、另一端转动安装于所述第二固定架(705)上，电机组件设于所述第一固定架(701)和第二固定架(705)之间，所述力矩输出模块(3)包括波发生器(302)、柔轮(303)、刚轮(304)、力矩输出轴(305)和第三固定架(709)，波发生器(302)、柔轮(303)和刚轮(304)设于第三固定架(709)一端，且波发生器(302)与所述力矩输入轴(204)连接，柔轮(303)套设于波发生器(302)上，刚轮(304)套设于柔轮(303)上，所述第三固定架(709)和刚轮(304)固装于所述第二固定架(705)上，力矩输出轴(305)可转动地设于所述第三固定架(709)中且一端与所述柔轮(303)固连，另一端与所述被动曲面连杆外壳(102)固连。2.根据权利要求1所述的流线型外壳包络的关节，其特征在于：所述主动曲面连杆外壳(101)转弯部设有第一开槽(1013)，且所述第一开槽(1013)上设有主动曲面连杆端盖(103)，所述被动曲面连杆端盖(104)转弯部设有第二开槽，且所述第二开槽上设有被动曲面连杆端盖(104)。3.根据权利要求1所述的流线型外壳包络的关节，其特征在于：所述电机组件包括电机定子(201)、电机动子(202)和动子力矩传递件(203)，所述电机定子(201)外圆周面与所述安装部(1011)内壁固连，电机动子(202)可转动地设于电子定子(201)中，力矩输入轴(204)穿过所述电机动子(202)，且所述电机动子(202)与力矩输入轴(204)之间通过动子力矩传递件(203)连接。4.根据权利要求3所述的流线型外壳包络的关节，其特征在于：所述力矩输入轴(204)一端通过角接触球轴承A(703)安装于所述第一固定架(701)中、另一端通过角接触球轴承B(704)安装于所述第二固定架(705)中...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金国，张晓波，赵新刚，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：