【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于及机器人，具体涉及一种机器人手腕关节。
技术介绍
1、机器人手腕机构是机器人的一个重要组成部分，负责控制机器人末端执行器的姿态和位置。某些情况下，一个灵活的腕部比一个灵活的手部更容易实现特定功能，因此，腕部的设计在机械手的设计中是非常重要的。在目前二自由度手腕关节的设计中，串联类型难以避免的要用到额外的减速器，占据空间大，结构臃肿，且仅有少数(如锥齿轮差动方案和肌腱方案)具备耦合二自由度的特点；并联类型的大多设计使用球形并联机构，由于结构复杂，零件之间容易发生干涉，工作空间难以保证。
2、在目前的移动关节设计中，有的方案使用的气缸或液压缸方案存在机构过于繁杂，占据体积大、容易发生泄漏等问题；有的方案使用的行星滚珠丝杠方案存在成本过高，装配不便等问题；同时，电动机占据体积也是不得不考虑的问题，大多设计的方向为怎样安排减速器的放置，使其占据体积最小，而且这样的减速器很难设计中空走线；由于在模块化关节中集成力传感器通常会大幅降低关节刚度，并使得结构非常复杂，很多模块化关节中不集成力传感器，也很少采用双编码器，不能实现对关节力矩的控制。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，进而提供一种机器人手腕关节。
2、本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种机器人手腕关节，包括手腕关节一、手腕关节二、手掌连接器、支架及两个直线驱动器；所述手腕关节一、手腕关节二构成万向节结构，手腕关节一、手腕关节二安装在支架上并且与手掌连接器连接，两个直线驱动
4、本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：
5、1.本专利技术在完成手腕功能的同时，具有结构简单、大承载能力、高效率、高精度、小尺寸与轻量化等优势，走线方便，不占用关节空间，与关节机构不发生干涉，方便集成到机器人当中。并将无框力矩电机与驱动器、传感器等电路集成一体，结构紧凑。
6、2.本专利技术解决了机器人移动关节的经济性、泛用性的问题，同时将减速器与运动转变功能集成一体，大大减小了机构所需体积，以最小的占用空间体积实现了直线驱动的功能，运动精度高。
7、3.本专利技术的传感器设计与机械结构高度集成，利用空余空间的安排使得机构兼备占据体积小和全感知的优势：具有双编码器结构可以实现高精度位置控制，具有力传感器可以实现力控与柔顺控制功能和电机端控制，提出的集成到固定外壳的双编码器结构，埋于外壳结构中，与直线导轨集成，更加简单方便，尺寸更小，刚度更好；在底盖中集成力矩传感器和码盘结构，结构紧凑，方便安装。
8、4.本专利技术中将旋转运动转化为直线运动的直线驱动器是本设计的一大特色，本专利技术使用的直线驱动器具有高精度、机构紧凑、传感器高度集成、全感知的优势，且省去了减速器的结构，占据体积小，方便直接使用。
9、5.本专利技术经济性好，使用较为通用的零件实现其功能；结构简单的同时功能完整，利用结构的空余空间集成了非常重要的传感器，且没有影响整体结构和关节刚度，泛用性好；手腕机构结构完整，功能齐全，相比于其他手腕机构可提供力矩大，同时将走线集中在与结构不发生干涉的位置，扩大了工作空间，方便整体控制。
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1.一种机器人手腕关节，其特征在于：包括手腕关节一(18)、手腕关节二(19)、手掌连接器(20)、支架(25)及两个直线驱动器；所述手腕关节一(18)、手腕关节二(19)构成万向节结构，手腕关节一(18)、手腕关节二(19)安装在支架(25)上并且与手掌连接器(20)连接，两个直线驱动器一端均与手掌连接器(20)铰接，使手腕关节具备俯仰和偏转功能，两个直线驱动器另一端与支架(25)连接。
2.根据权利要求1所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：在所述直线驱动器两端各加装球铰(1)，实现移动关节与机器人其他关节的连接。
3.根据权利要求2所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述直线驱动器包括无框电机、丝杠(5)及直线导轨；所述无框电机通过连接件带动丝杠(5)旋转，所述直线导轨设置在无框电机外侧，直线导轨设置的滑块(8)与丝杠(5)之间通过连接杆(6)固接，实现旋转运动到直线运动的转换。
4.根据权利要求3所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述无框电机包括外壳(3)、定子(9)、转子(10)、连接件一(11)、连接件二(12)、螺母(13)
5.根据权利要求4所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述直线导轨包括导轨(7)及滑块(8)；所述连接杆(6)另一端与滑块(8)固连，所述滑块(8)与导轨(7)滑动连接，所述导轨(7)固定在外壳(3)的外表面上。
6.根据权利要求5所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：在所述外壳(3)底部空余空间设置码盘(17)，所述码盘(17)集成在连接盖(21)上，通过连接盖(21)固定在外壳(3)内，用于监测无框电机转速数据；所述外壳(3)外表面凹槽内安装双编码器(15)，双编码器(15)和集成在底盖(2)的力传感器均与无框电机连接，实现力控与柔顺控制功能和电机端控制。
7.根据权利要求6所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述连接件一(11)左边通过轴承三(22)、连接盖(21)和底盖(2)限位，右边通过连接件二(12)限位；连接件二(12)左边通过轴承一(23)与外壳(3)的凸台限位，右边通过轴承二(24)和顶盖(4)限位。
8.根据权利要求7所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：两个所述球铰(1)分别安装在底盖(2)外端和丝杠(5)外端上。
...【技术特征摘要】
1.一种机器人手腕关节，其特征在于：包括手腕关节一(18)、手腕关节二(19)、手掌连接器(20)、支架(25)及两个直线驱动器；所述手腕关节一(18)、手腕关节二(19)构成万向节结构，手腕关节一(18)、手腕关节二(19)安装在支架(25)上并且与手掌连接器(20)连接，两个直线驱动器一端均与手掌连接器(20)铰接，使手腕关节具备俯仰和偏转功能，两个直线驱动器另一端与支架(25)连接。
2.根据权利要求1所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：在所述直线驱动器两端各加装球铰(1)，实现移动关节与机器人其他关节的连接。
3.根据权利要求2所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述直线驱动器包括无框电机、丝杠(5)及直线导轨；所述无框电机通过连接件带动丝杠(5)旋转，所述直线导轨设置在无框电机外侧，直线导轨设置的滑块(8)与丝杠(5)之间通过连接杆(6)固接，实现旋转运动到直线运动的转换。
4.根据权利要求3所述的一种机器人手腕关节，其特征在于：所述无框电机包括外壳(3)、定子(9)、转子(10)、连接件一(11)、连接件二(12)、螺母(13)及pcb板(14)；所述外壳(3)与连接件一(11)和连接件二(12)同轴设置，所述连接件一(11)和连接件二(12)固定连接，在所述外壳(3)和连接件一(11)的对应位置分别固着定子(9)和转子(10)，所述连接件二(12)、...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹宝石，祁乐，田昕泽，李雪皑，孙永军，孙奎，倪风雷，谢宗武，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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