一种拼装式通用机器人旋转关节及其拼装方法技术

本发明专利技术提供的是一种拼装式通用机器人旋转关节机器拼装方法。包括关节突、滑轮片、锁紧销、关节窝和转轴，滑轮片上有一缺口，锁紧销的形状与滑轮片上的缺口的形状相配合，滑轮片与关节突连接成一体，锁紧销置入滑轮片的缺口内，关节突置于关节窝中，关节突、滑轮片、关节窝的孔同轴且转轴穿在所述孔中并用锁紧销将转轴卡紧。本发明专利技术采用了拼装结构思想，结构简单紧凑，可靠性高，无螺丝，可徒手拆卸，便于使用和现场维护；本发明专利技术可适用于机器人手部的关节，特别适用于灵巧手的关节以及有尺寸限制的机器人，各种不要求周转的低负载转动机构、角随动伺服系统，需要通过腱传动控制的转动机构，玩具中的旋转部件，其他转动力量不大的转动装置中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种用于机器人的关节机构。本专利技术还涉及-一种机器人的关节的组装方法。(二)
技术介绍
.机器人机构设计的优劣往往决定着机器人整体性能的好坏。以往机器人的机构往往是釆用特定的传动方式、安装特定的传感器、为实现某特定功能而专门设计的。在机器人机构中，旋转为关节的主要运动形式，但很少有为实现通用目的和高可靠性要求而设计的旋转关节。另外，传统机器人旋转关节的尺寸也较大，结构复杂，拆装维修困难。缺少通用的、尺寸小的，尤其适用于小型仿生机器人的旋转关节。在传动方式上，机器人的传动方式主要有齿轮传动、腱传动、带轮传动等。在小型仿生机器人中，齿轮传动和腱传动比较常用，但只能选择一种传动方式使用。这是因为机器人的关节一般属于特定的设计，当需釆用其他传动方式时，则需要另行设计。在机器人传感方面，机器人关节处往往需要安装传感器以检测关节位置、速度、力矩等信息。传统的机器人关节大多设计成封闭的，将传感器置于关节内部，对传感器形状尺寸等因素造成限制，且往往需要拆下某些部件才能更换、修正传感器，造成很大不便。在安装维修方面，以往机器人关节的结构复杂，且很多使用了螺丝，给拆装和维修带来了不便，造成可靠性不高。另外，在腱传动系统中，以往机器人关节的腱普遍容易损坏或松弛，需经常维修。关于机器人机构技术的现状，在"机器人关节的发展现状与趋势"(机械传动，2004年第28卷第4期，P1-5)中已有比较详细的描述；中国专利申请号02155646.6,名称为"机器人灵巧手机构"的专利文件中也有涉及。(三)
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种体积小、结构简单紧凑，装卸灵活，动力特性好,控制容易，适用于各种小型机器人的一种拼装式通用机器人旋转关节。本专利技术的目的还在于提供一种拼装式通用机器人旋转关节的拼装方法。本专利技术的目的是这样实现的其组成包括关节突、滑轮片、锁紧销、关节窝和转轴，滑轮片上有一缺口，锁紧销的形状与滑轮片上的缺口的形状相配合，滑轮片与关节突连接成一体，锁紧销置入滑轮片的缺口内，关节突置于关节窝中，关节突、滑轮片、关节窝的孔同轴且转轴穿在所述孔中并用锁紧销将转轴卡紧。本专利技术还可以包括1、 所述的用锁紧销将转轴卡紧是选用腱传动方式，在腱的嵌入位置打个结，腱结嵌入锁紧销和关节突上平面之间的间隙内，锁紧销由于被顶紧而产生锁紧力，使转轴与关节突固联。2、 所述的用锁紧销将转轴卡紧是选用齿轮传动，关节突和锁紧销之间填入一个顶紧块，用以产生锁紧力，并在转轴带切口一侧安装齿轮。3、 所述滑轮片与关节突连接成一体是滑轮片与关节突加工成一整体。4、 所述滑轮片与关节突连接成一体是滑轮片与关节突加工成两整体，滑轮片胶合或焊接在关节突上。5、 所述转轴的一侧细一侧粗。6、 所述转轴的粗的一侧有一个切面。本专利技术的机器人关节的拼装方法是第一步，将滑轮片胶合或焊接在关节突上，并注意轴孔对齐，可参见附图2，若滑轮片与关节突整体加工，则略去此步；第二步，将锁紧销置入滑轮片(在关节突上)的缺口内，可参见附图3;第三步，将关节突放入关节窝中，使它们的孔同轴，然后穿入转轴；第四步，需要用锁紧销将转轴卡紧，使关节突和转轴相对固定，具体的卡紧方法与传动方式有关如果选用腱传动方式(腱的材料和尺寸自定，关节尺寸也可调整)，则需要在腱的嵌入位置打个结，将腱结嵌入锁紧销和关节突上平面之间的间隙内，锁紧销由于被顶紧而产生锁紧力，使转轴与关节突固联。这样，当关节旋转时，轴就会连同关节突一起相对关节窝旋转，构成一个转动副；如果使用其它传动方式，如齿轮传动，仅需在关节突和锁紧销之间填入一个顶紧块，用以产生锁紧力，并在转轴带切口一侧安装齿轮。拆卸过程与上述过程相反。根据使用需要，可在关节两头安装机架、摇杆等，从而使该关节融入整机。此外，转轴一恻细一侧粗，安装后不会从另一恻滑出，粗的一侧有一个切面，用于同轴安装齿轮或传感器转动端。安装完传感器后，转轴就不能轴向滑动了。在实际使用中，转轴和切面形状、尺寸由具体使用情况决定。转轴与关节突、滑轮片、锁紧销接触面处可以磨砂，以增加转轴与关节突之间的摩擦力。本专利技术的工作过程是该关节构成一个转动副，当使用腱传动时，腱跨越缠绕在滑轮片上，关节一侧的腱松弛，另一侧的腱张紧，从而牵动转轴和关节突一同向一侧旋转；腱的张弛情况改变，则关节向另一侧旋转。转动时关节突、滑轮片、锁紧销和转轴相对固定，与关节窝相对旋转。由于滑轮片截面为圆形，动力臂恒等于滑轮片半径，因此传动比也是恒定的，动力特性好，控制容易。本专利技术对于关节信息传感的实现方法，例如需要测量关节角度时，在关节的一侧安装角度传感器。角度传感器的定子固连于关节窝外侧(安装方式自定)，转子固连于转轴，关节的旋转角度由转轴和关节窝的相对位置测出。当需要调整角度传感器的零点位置时，固定关节窝和关节突的相对位置，将锁紧销适当放松，并将轴向某一方向旋转一定的角度，到达所需的零点位置后，再将锁紧销锁紧即可。本专利技术在传动方式上具有通用性，该机器人关节兼容齿轮传动和腱传动，使用者根据不同的使用需要选择齿轮传动方式或腱传动方式，还能够追加辅助零件和其他零件装配在一起。如果使用齿轮传动，仅需在关节突上平面和锁紧销之间填入一个顶紧块，用以产生锁紧力，并在转轴带切口一侧安装齿轮。本专利技术的旋转关节作为一个独立机构，关节两端可用螺紋片与其他部件连接，若用于机器人关节，无论外骨骼或者内骨骼式结构均适用。此外，还可根据使用需要，在关节两头安装机架、摇杆等，从而使该关节融入整机。本专利技术的优点是机器人关节不使用螺丝，在需要锁紧的部位靠机构间的相对锁紧力来实现锁紧功能，因此避免了使用螺丝，可以徒手拆装；关节结构开放，可在外侧安装传感器，便于在不拆卸关节的情况下更换和调整传感器，同时对传感器尺寸、形状限制较小；采用腱传动时，便于对腱拆卸调整。本专利技术适用于负载较轻的情况，当负载较大时，可加螺丝固定锁紧销。本机6器人关节为转动副，关节转角范围为土90度，如需其他的转动范围，需要适当调整关节形状和尺寸。综上所述，本专利技术的特点是，机器人关节的结构简单紧凑，可靠性高，无螺丝，可徒手拆卸，便于使用和现场维护；可以兼容腱传动和齿轮传动等传动方式；传动比恒定，传动线性度好，便于控制；开放式的关节使传感器安装在外侧，便于更换、调整，而且对传感器的选型限制较小，可根据使用需要，安装不同的传感器；本专利技术可适用于机器人手部的关节，特别适用于灵巧手的关节以及有尺寸限制的机器人，各种不要求周转的低负载转动机构、角随动伺服系统，需要通过腱传动控制的转动机构，玩具中的旋转部件，以及其他转动力量不大的转动装置中。(四) 附图说明图1是本专利技术的立体结构示意图；图2是本专利技术的平面结构示意图；图3是图2的A-A剖视图；图4是关节突的结构示意图；图5是滑轮片的结构示意图；图6关节窝的结构示意图；图7是锁紧销的结构示意图；图8是转轴的结构示意图；图9是本专利技术的应用参考图。(五) 具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述结合图1-图8,本专利技术的拼装式通用机器人关节的主要部件包括关节突1、滑轮片2、锁紧销3、关节窝4和转轴5。若加工方便，可将滑轮片和关节突合做成一个部件加工，使其为一个整体。由于采用拼装结构思想，各部件互相配合限位，无需使用螺丝。其中的各个部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种拼装式通用机器人旋转关节，其组成包括关节突、滑轮片、锁紧销、关节窝和转轴，其特征是：滑轮片上有一缺口，锁紧销的形状与滑轮片上的缺口的形状相配合，滑轮片与关节突连接成一体，锁紧销置入滑轮片的缺口内，关节突置于关节窝中，关节突、滑轮片、关节窝的孔同轴且转轴穿在所述孔中并用锁紧销将转轴卡紧。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：任化龙，卢逢春，边信黔，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]