本实用新型专利技术公开了一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂。所述的关节模组集成了包括谐波减速器、电机、驱动控制器、位置及力矩传感器、安全保障用传感器、刹车制动装置等在内的关键零部件。所述的多构型机械臂由多个关节模组通过L型转接构件连接而成，关节的多寡可根据实际联动测试需求进行增减。所述的L型转接构件的两侧均可与关节模组通过螺栓进行连接以组成多种机械臂构型；此外，本实用新型专利技术还提供一种用于多关节机械臂联动建模及示教控制的一体化解决方案，以解决单轴的运动测试及多轴的联动测试。本实用新型专利技术提供的关节模组联动测试解决方案成本低廉、操作方便，能大大节省协作机器人的研发周期。能大大节省协作机器人的研发周期。能大大节省协作机器人的研发周期。
【技术实现步骤摘要】
一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂
[0001]本技术涉及到协作机器人的
，尤其涉及一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂。
技术介绍
[0002]协作机器人作为一种人机共存共融的机器人，由于其部署简单，可随时与人进行交互工作，近年来得到了迅猛的发展，在3C电子、医药、仓储、服务领域都得到了广泛的运用。关节模组作为协作机器人的重要组成部分，它高度集成了包括谐波减速器、电机、驱动控制器、位置及力矩传感器、安全保障用传感器、刹车制动装置等在内的关键零部件。在进行批量生产前，研发人员不仅需要对单关节模组进行性能测试，也需要对多关节模组进行多构型重组以验证测试其多关节多自由度的联动性能。传统的T型关节模组由于结构复杂，加工成本高，一般都是在批量生产阶段进行开模铸造处理以降低加工成本。在研发阶段一般都采用直筒型关节模组进行功能验证测试。本技术的目的就是提供一种直筒型关节模组的多构型重组机械臂以验证关节模组的多关节多自由度的联动性能，为批量生产前提供一种加工简单、装配方便灵活、构型多样，能快速完成关节模组联动测试的多自由度关节机械臂。
技术实现思路
[0003]本技术提供了一种直筒型关节模组的多构型重组机械臂及示教控制一体机方案，旨在解决现有技术中的加工部署成本高，编程学习难度大，机器人设计学习门槛高的问题，使关节模组的联动测试更标准化，简单化且更易操作。
[0004]为实现上述目的，本技术提供的关节模组联动测试机械臂为中空多轴机械臂，具体关节模组的数量可根据实际联动测试需要进行多构型重组和增减。提供了一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂，包括由下到上依次连接的轮式底座、连接法兰、第一关节、第一L型转接构件、第二关节、第二 L型转接构件、第三关节、筒型法兰、筒型连杆、第三L型转接构件和第四关节；所述的第一关节、第二关节、第三关节和第四关节为结构相同的关节；所述第一 L型转接构件、第二L型转接构件、第三L型转接构件均包括相互垂直连接的第一安装板和第二安装板；
[0005]所述的轮式底座由若干带有支撑结构的福马轮和铝型材组成，通过福马轮的升降可以随时固定或移动轮式底座到测试点进行相关测试；当需要进行机械臂测试时，将支撑结构降低与地面接触，让其牢牢的固定于地面之上，当机械臂需要移动时，将支撑结构升起与地面脱离；
[0006]各关节均包括可相对转动的壳体端和输出端；其中第一关节的任一端与连接法兰连接，另一端与第一L型转接构件的第一安装板连接；第一L型转接构件的第二安装板连接第二关节的任一端，第二关节的另一端与第二L型转接构件的第一安装板连接，第二L型转接构件的第二安装板连接第三关节的任一端，第三关节的另一端与筒型法兰连接，筒型法
兰与筒型连杆的一端连接，筒型连杆的另一端连接第三L型转接构件的第一安装板，第三L型转接构件的第二安装板与第四关节的壳体端相连；
[0007]所述第一关节与第二关节的中心轴线相互垂直，第二关节与第三关节的中心轴线相互垂直，第三关节和第四关节的中心轴线相互垂直。
[0008]作为本技术的优选，所述各关节均是中空结构，通信线缆及电源线缆均从其内部通过，并由橡胶圈固定。
[0009]作为本技术的优选，所述的连接法兰有三组固定孔位，外侧孔可将连接法兰固定于轮式底座上，组装时如果将中间孔闲置而内侧孔用于连接第一关节的输出端，则第一关节的壳体端将作相对转动输出动力；而将内侧孔闲置而中间孔用于连接第一关节的壳体端时，则第一关节的输出端将做相对转动输出动力；所以第一关节在连接法兰上有两种不同的固定方式以实现两种不同的动力输出方式，此外，在连接法兰上还开有导线槽，便于机械臂内部的线缆通过。
[0010]作为本技术的优选，所述的第一安装板和第二安装板均具有正反两个安装面，与第一安装板或第二安装板连接的部件可以连接在其任意一个安装面上。
[0011]作为本技术的优选，所述的筒型法兰，筒型连杆和第三L型转接构件共同组成一长臂连杆结构，筒型法兰通过内部安装孔固定于第三关节，筒型法兰通过径向安装孔与筒型连杆连接，在筒型法兰的中间有大的通孔供线缆通过，筒型连杆通过螺栓与第三L型转接构件连接，所述的第三L型转接构件上开有穿线孔，用于固定机械臂的线缆，第四关节通过螺栓固定于第三L型转接构件上。
[0012]作为本技术的优选，所述的第四关节的输出端具有多种接口形式，包括设置在输出端的端面上的轴向安装孔和设置在输出端的侧面上的径向安装孔。
[0013]作为本技术的优选，第一L型转接构件通过设置在第一L型转接构件的第一安装板上的下部连接孔A与第一关节的输出端固定，并通过设置在第一L 型转接构件的第二安装板上的上部连接孔A与第二关节的壳体端进行固定，在下部连接孔A和上部连接孔A的中间开有法兰式通孔，供机械臂的线缆通过，在第一L型转接构件的直角处开有穿线孔A，目的是用于机械臂的走线，并能将线缆进行固定；第二L型转接构件与第一L型转接构件功能相同，通过设置在第二L 型转接构件的第一安装板上的下部连接孔B与第二关节的输出端固定，通过设置在第二L型转接构件的第二安装板上的上部连接孔B与第三关节的壳体端进行固定，在下部连接孔B和上部连接孔B的中间也开有法兰通孔，供机械臂的线缆通过，在第二L型转接构件的直角处开有穿线孔B，用于机械臂的走线，将线缆固定于第二L型转接构件上。
[0014]作为本技术的优选，所述的用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂还包括示教控制一体机；所述的示教控制一体机通过线缆与各关节进行通信连接；所述示教控制一体机集成了机械臂的控制系统和示教功能，能够通过 EtherCAT总线通信方式对各关节进行运动控制，也能够进行基于电流反馈或力矩传感器反馈的拖拽示教，示教器系统有手动和自动两种操作模式，手动模式通过示教控制一体机的右侧按钮对机械臂进行点动操作，自动模式通过脚本程序控制机械臂的运行，该示教控制一体机，通过触动设计在示教控制一体机上的急停按钮，可以在任何紧急情况下进行急停操作。
[0015]与现有技术相比，本技术所具有的有益效果有：
[0016]本技术的轮式底座带有可升降的福马轮，可以不受地点限制的对机械臂进行验证测试。轮式底座由铝型材组成，成本低廉，组装拆卸快捷方便。通信及电源线缆可以通过各关节的中空轴以及各连杆的穿线孔进行固定，整体更显整齐美观。此外，本技术模块化的关节结构及连接件结构使得机器人的设计就像搭积木一样简单，通过不同的组合即可构成不同的机械臂构型以进行相关的联动测试。关节模组和控制系统均为成品，示教器和机器人的控制系统也集成为了示教控制一体机，用户无需对机械臂的结构和相关驱动进行复杂的调试即可通过在示教控制一体机上进行简单的配置来完成所需的联动测试实验。并且机械臂各构件加工简单，装配方便灵活，构型多样，能有效节省整机研发周期。
附图说明
[0017]图1为本技术实施例中的四轴机械臂构型一结构示意图；
...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂，其特征在于,包括由下到上依次连接的轮式底座（1）、连接法兰（2）、第一关节（3）、第一L型转接构件（4）、第二关节（5）、第二L型转接构件（6）、第三关节（7）、筒型法兰（8）、筒型连杆（9）、第三L型转接构件（10）和第四关节（11）；所述的第一关节（3）、第二关节（5）、第三关节（7）和第四关节（11）为结构相同的关节；所述第一L型转接构件（4）、第二L型转接构件（6）、第三L型转接构件（10）均包括相互垂直连接的第一安装板和第二安装板；所述的轮式底座（1）包括铝型材和若干带有支撑结构的福马轮；各关节均包括可相对转动的壳体端和输出端；其中第一关节（3）的任一端与连接法兰（2）连接，另一端与第一L型转接构件（4）的第一安装板连接；第一L型转接构件（4）的第二安装板连接第二关节（5）的任一端，第二关节（5）的另一端与第二L型转接构件（6）的第一安装板连接，第二L型转接构件（6）的第二安装板连接第三关节（7）的任一端，第三关节（7）的另一端与筒型法兰（8）连接，筒型法兰（8）与筒型连杆（9）的一端连接，筒型连杆（9）的另一端连接第三L型转接构件（10）的第一安装板，第三L型转接构件（10）的第二安装板与第四关节（11）的壳体端相连；所述第一关节（3）与第二关节（5）的中心轴线相互垂直，第二关节（5）与第三关节（7）的中心轴线相互垂直，第三关节（7）和第四关节（11）的中心轴线相互垂直。2.根据权利要求1所述的一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂，其特征在于,所述各关节均是中空结构，通信线缆及电源线缆均从其内部通过，并由橡胶圈固定。3.根据权利要求1所述的一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂，其特征在于，所述的连接法兰（2）有三组固定孔位，外侧孔（2
‑
1）可将连接法兰（2）固定于轮式底座（1）上，组装时如果将中间孔（2
‑
2）闲置而内侧孔（2
‑
3）用于连接第一关节（3）的输出端，则第一关节（3）的壳体端将作相对转动输出动力；而将内侧孔（2
‑
3）闲置而中间孔（2
‑
2）用于连接第一关节（3）的壳体端时，则第一关节（3）的输出端将做相对转动输出动力；所以第一关节（3）在连接法兰（2）上有两种不同的固定方式以实现两种不同的动力输出方式，此外，在连接法兰（2）上还开有导线槽（2
‑
4），便于机械臂内部的线缆通过。4.根据权利要求1所述的一种用于关节模组联动实验测试的多构型多自由度机械臂，其特征在于，所述的第一安装板和第二安装板均具有正反两个安装面，与第一安装板或第二安装板连接的部件可以连接在其任意一个安装面上。5.根据权利要求1所述的一种用于关节模组联动实验测试的多构型...
【专利技术属性】
技术研发人员：王永波，彭学举，张靖，谢发祥，
申请(专利权)人：浙江环动机器人关节科技有限公司，
类型：新型
国别省市：
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