高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂及其组装制造技术

本发明专利技术涉及一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂及其组装，包括L形模块化机械臂和I形模块化机械臂，两种模块化机械臂包括插接公头和插接母头；插接公头内部设有谐波电机和电气滑环，信号线路和流体线路设置在模块化机械臂内部，流体线路用于通过气体和/或液体，信号线路用于传输电和/或信号指令，实现机电气一体化的同时能避免线路交叉缠绕，结构简单、易于维护，可适应多样的工作场景，每一节模块化机械臂由谐波电机独立自由控制，无需额外设置减速装置；插接母头与插接公头配合设置，多级模块化机械臂首尾相接组装而成的系统插接紧密，每一级模块化机械臂均能实现自主转动的同时带动在后所有模块化机械臂自由转动，具有极高的自由度。具有极高的自由度。具有极高的自由度。

【技术实现步骤摘要】
高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂及其组装


[0001]本专利技术涉及机械臂领域，更具体的，为一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂及其组装系统。

技术介绍

[0002]随着科学技术的不断发展，自动化机械臂的应用场景越来越丰富，但专利技术人发现，现有的机械臂存在装配拆卸复杂、使用场景单一、自由度不高等普遍问题。例如现有的机械臂关节一体式设计，当某一节出现问题则需更换整个机械臂，或者由于线路外置而阻碍机械臂的自由旋转等。即使现有的模块化的机械臂能提高装配拆卸效率，但仍存在应用场景相对单一、载荷水平无法满足需求或需要专门配置谐波减速器以控制转动角度等问题，导致无法满足更为精密的对自由度要求更高的自动化过程。另外，倍福自动化有限公司在申请号为202080053383.2的专利技术专利中提到了一种模块化机器人臂，尽管集成了气、液路并将线路内置于壳体内，但其内部结构设计复杂，维护和更换成本高昂。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂及其组装系统。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂及其组装系统。
[0004]一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂，为L型模块化机械臂，所述L型模块化机械臂结构包括：呈直角分布的机械臂外壳1、端头4、插接公头2和插接母头3；所述插接公头2内包括电气滑环7和谐波电机8，所述电气滑环7的滑环定子72固定于机械臂外壳1和与所述机械臂外壳1一体成型的第一支撑板5上，电气滑环7的滑环转子71固定于公头连接块9上，所述谐波电机8的电机转轴84穿过公头连接块9并与之固定，使得谐波电机8能独立控制公头连接块9和滑环转子71的转动，公头插接块10固定在所述公头连接块9上；所述插接母头3与插接公头2配合设置，包括与机械臂外壳1一体设置的第二支撑板6，与第二支撑板6抵接的环形压块15，所述环形压块15和母头连接块16接触，所述母头连接块16和第二支撑板6之间用第三轴承14活动连接，所述母头连接块16和机械臂外壳1之间用第二轴承17活动连接，母头插接块19固定在所述环形压块15之上，与所述公头插接块10配合设置，流体线路和信号线路贯穿所述插接公头2和插接母头3自由转动而不缠绕，所述流体线路用于通过气体或液体，所述信号线路用于传输电和/或信号指令。
[0005]进一步的，所述插接公头2部分包括机械臂外壳1，所述机械臂外壳1由金属、铝、钢、钛铝合金、高强度铝合金、AW7075、纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料(GfK)、碳纤维增强塑料(CfK)制成；所述机械臂外壳1在机械臂腔体内部一体成型有第一支撑板5，所述第一支撑板5与机械臂外壳1的配合设置可以固定电气滑环7的滑环定子72以及谐波电机8；所述谐波电机转轴84远离电机主体一侧为圆柱切边形，用于定位滑环动子71和滑环定子72，进入设于公头连接块9上的台阶限位孔96并与公头连接块9固定，使得公头连接块9能在谐波电机8的驱动下发生转动；所述公头连接块9与公头插接块10固定连接；所述公头连接块9与所
述电气滑环7的滑环动子71固定连接，由此实现滑环动子71在谐波电机8带动下发生转动，而滑环定子72保持固定；所述滑环动子71上均匀分布有若干个流体进嘴75，滑环定子72上对称分布有若干流体出嘴76，气体由所述公头插接块10上的公头对插流道102经过流管孔93逐级密封接入到流体进嘴75，信号线路73由公头对插针101经过信号孔92接入滑环动子71，并由滑环定子72侧引出进入谐波电机8；所述滑环定子72远离滑环卡槽52的一侧由台阶形压块13包围紧固以确保电气滑环7整体不出现晃动；所述台阶形压块13与公头连接块9在相对应台阶部位设有第一轴承11，第一轴承11的动子侧与公头连接块9接触，第一轴承11的定子侧与台阶形压块13接触，为了防止第一轴承11的垂直移位，在第一轴承11和台阶形压块13的另一侧边之间加设第一卡簧12。
[0006]进一步的，所述机械臂外壳1与台阶形压块13通过第一连接螺钉1a结合，与端盖4通过第二连接螺钉1b结合；所述第一支撑板5上开设有流体通道51和滑环卡槽52以及滑环固定牙座53，所述滑环卡槽52用于将电气滑环7卡设在滑环卡槽52内部以限制滑环定子72在竖直方向上的移动，所述滑环固定牙座53上开设有第二滑环固定孔74c，滑环固定螺钉74a穿过机械臂外壳1上的第一滑环固定孔74b以及第二滑环固定孔74c紧固至滑环定子上的第三滑环固定孔74d，以限制滑环定子72在水平方向上的移动。
[0007]进一步的，所述第一支撑板5上开设有下沉螺纹过孔82b，紧固螺钉82a穿过下沉螺纹过孔82b进入电机定子上的紧固螺纹82c，上述设定可以将电机定子侧固定于所述第一支撑板的背侧，进而实现电机固定于机械臂外壳1上；此外，紧固螺钉83a穿过设于电机法兰盘81上的转轴螺纹孔83b进入电机动子上的紧固螺纹83c，由此将电机转轴84接入电机动子侧，使得电机转轴84可以自由转动；所述电机转轴84的圆柱切边侧以转轴限位螺钉94a和转轴限位螺孔94b固定在公头连接块9上，电机转轴84的圆柱切边背侧以转轴紧固螺钉97a和转轴紧固螺孔97b固定在公头连接块9上，以实现电机转轴84与公头连接块9的固定，使得公头连接块9能在谐波电机8的驱动下发生转动。
[0008]进一步的，所述公头连接块9上设有与公头插接块10上的第一定位插孔91b配合连接的第一定位插销91a，公头连接块9和公头插接块10之间流体管道；所述公头连接块9上还设有供信号线穿过的信号孔92、供流体线路穿过的流管孔93以及公头对接螺牙95。
[0009]更进一步的，插接母头3部分包括扩口形状的机械臂外壳1，与机械臂外壳1一体设置的第二支撑板6，第二支撑板6上设有供流体线路通过的流体通道61和供信号线路通过的信号通道62；所述扩口形状的机械臂外壳1在扩口末端与母头连接块16在垂直于扩口延伸方向上的平台活动接触；所述机械臂外壳1的扩口内侧与母头连接块16外侧之间设置了第二轴承17，第二轴承17动子侧与母头连接块16外侧接触，第二轴承17定子侧与机械臂外壳1内侧接触，为使第二轴承17稳定，在第二轴承17一侧增设第二卡簧18；所述第二支撑板6在远离插接公头2的一侧具有两级台阶的形状，低级台阶与母头连接块16的远端以第三轴承14抵接，第三轴承14接触母头连接块16一侧为动子侧，第三轴承14接触第二支撑板6低级台阶一侧为定子侧；所述第二支撑板6的高级台阶为非圆形结构，其内设有信号通道62，高级台阶穿过环形压块15上的信号通道151并限制环形压块15的转动，信号线路穿过信号通道151后与母头插接块19上的母头对插针191连接；环形压块15上密封设有供流体线路穿过的流体通道152，流体通道152与母头插接块19上的母头对插流道192密封连接；环形压块15上还包括能与母头插接块19上的第二定位插销153a固定配合的第二定位插孔153b。
[0010]更进一步的，所述母头插接块19上设有母头对插定位193，当与上级模块化机械臂在公头对插块10上的公本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂，其特征在于，为L型模块化机械臂，所述L型模块化机械臂包括：呈直角分布的机械臂外壳(1)、端头(4)、插接公头(2)和插接母头(3)；所述插接公头(2)内包括电气滑环(7)和谐波电机(8)，所述电气滑环(7)的滑环定子(72)固定于机械臂外壳(1)和与所述机械臂外壳(1)一体成型的第一支撑板(5)上，电气滑环(7)的滑环转子(71)固定于公头连接块(9)上，所述谐波电机(8)的电机转轴(84)穿过公头连接块(9)并与之固定，使得谐波电机(8)能独立控制公头连接块(9)和滑环转子(71)的转动，公头插接块(10)固定在所述公头连接块(9)上；所述插接母头(3)与插接公头(2)配合设置，插接母头(3)一端包括与机械臂外壳(1)一体设置的第二支撑板(6)，与第二支撑板(6)抵接的环形压块(15)，所述环形压块(15)和母头连接块(16)接触，所述母头连接块(16)和第二支撑板(6)之间用第三轴承(14)活动连接，所述母头连接块(16)和机械臂外壳(1)之间用第二轴承(17)活动连接，母头插接块(19)固定在所述环形压块(15)之上，与所述公头插接块(10)配合设置，流体线路和信号线路贯穿所述插接公头(2)和插接母头(3)自由转动而不缠绕，优选的，所述流体线路用于通过气体或液体，所述信号线路用于传输电和/或信号指令。2.根据权利要求1所述的一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂，其特征在于，所述插接公头(2)部分包机械臂外壳(1)，所述机械臂外壳(1)优选的由金属、铝、钢、钛铝合金、高强度铝合金、AW7075、纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料(GfK)、碳纤维增强塑料(CfK)等制成；所述机械臂外壳(1)在机械臂腔体内部一体成型有第一支撑板(5)，所述第一支撑板(5)与机械臂外壳(1)配合设置以固定设于第一支撑板(5)两侧的电气滑环(7)的滑环定子(72)以及谐波电机(8)；所述谐波电机(8)的电机转轴(84)远离电机主体一侧为台阶形，电机转轴(84)穿过电气滑环(7)的滑环动子(71)和滑环定子(72)，进入设于公头连接块(9)上的台阶限位孔(96)并与公头连接块(9)固定，使得公头连接块(9)能在谐波电机(8)的驱动下发生转动；所述公头连接块(9)与公头插接块(10)固定连接；所述公头连接块(9)与所述电气滑环(7)的滑环动子(71)固定连接，由此实现滑环动子(71)在谐波电机(8)带动下发生转动，而滑环定子(72)保持固定；所述滑环动子(71)上均匀分布有若干个流体进嘴(75)，所述滑环定子(72)上对称分布有若干流体出嘴(76)，气体由所述公头插接块(10)上的公头对插气道(102)经过流管孔(93)逐级密封接入到流体进嘴(75)，信号线路(73)由公头对插针(101)经过信号孔(92)接入滑环动子(71)，并由滑环定子(72)侧引出进入谐波电机(8)；所述滑环定子(72)远离滑环卡槽(52)的一侧由台阶形压块(13)包围紧固以确保电气滑环(7)整体不出现晃动；所述台阶形压块(13)与公头连接块(9)在相对应台阶部位设有第一轴承(11)，第一轴承(11)的动子侧与公头连接块(9)接触，第一轴承(11)的定子侧与台阶形压块(13)接触，为了防止第一轴承(11)的垂直移位，在第一轴承(11)和台阶形压块(13)的另一侧边之间加设第一卡簧(12)。3.根据权利要求2所述的一种高自由度内置式机电气一体的模块化机械臂，其特征在于，所述机械臂外壳(1)与台阶形压块(13)通过第一连接螺钉(1a)结合，与端盖(4)通过第二连接螺钉(1b)结合；所述第一支撑板(5)上开设有流体通道(51)和滑环卡槽(52)以及滑环固定牙座(53)，所述滑环卡槽(52)用于将电气滑环(7)卡设在滑环卡槽(52)内部以限制滑环定子(72)在竖直方向上的移动，所述滑环固定牙座(53)上开设有第二滑环固定孔(74c)，滑环固定螺钉(74a)穿过机械臂外壳(1)上的第一滑环固定孔(74b)以及第二滑环固
定孔(74c)紧固至滑环定子上的第三滑环固定孔(74d)，以限制滑环定子(72)在水平方向上的移动。4.根据权利要求3所述的一种高自由度内置式机电气一体的模块化机...

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，李云华，罗文波，齐一，刘彩平，吴春燕，赵山川，
申请(专利权)人：成都埃加智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：