一种一体式双关节模组关节臂测量机制造技术

本技术公开了一种一体式双关节模组关节臂测量机，整体结构包括一体式双关节模组、关节臂连杆、基座、测头模块。该测量机分为肩部、肘部、和腕部三个部分，肩部和肘部关节控制末端测头空间位置，腕部关节调整测头空间姿态。关节臂连杆分为基座段、大臂段、小臂段和测杆段四个部分，测头模块包括测座和接触式测头。本技术保证了测量机关节结构的紧凑，一体式双关节模组具有旋转和俯仰两个方向的运动模式，通过力矩传感器、光电编码器，谐波减速器，电磁制动器等元器件的配合，实现电机速度与加速度的调节，并实时反馈关节位置和转动角度，从而实现对待测工件的高精度定位测量，这种自动测量方式具有高效率、高稳定性的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业机器人领域，具体是一种一体式双关节模组关节臂测量机。

技术介绍

1、智能制造成为我国未来科技发展的主攻方向，对工业制造过程中的产品形貌及其几何特征检测提出了在线高精度自动测量要求，关节臂测量机广泛应用于航空航天、汽车、船舶等重要工程领域。现有手动式关节臂测量机采用人工牵引测量模式，但该模式存在测量力无法控制、测量稳定性较差以及定位与测量精度较低等问题，测量结果存在可靠性和复现性等问题，难以满足工业智能制造发展的在线自动测量需求。

2、关节臂具有多种类、小批量、柔性化的生产需求，传统关节臂测量机一般由多个模块化单关节组成，结构不够紧凑、灵活性不高，存在操作误差。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本技术提供了一种一体式双关节模组关节臂测量机，通过引入一体式双关节模组使测量机结构紧凑、灵活性高，实现测量机的自驱动控制和自动测量。

2、为了实现上述目的，本技术是通过如下的技术方案来实现：一种一体式双关节模组关节臂测量机，包括基座，所述基座，基座上设有肩部旋转关节，肩部旋转关节连接肩部基座，肩部基座上设有肩部俯仰关节，肩部俯仰关节连接大臂，大臂连接肘部旋转关节和肘部基座，肘部基座上设有肘部俯仰关节，肘部俯仰关节连接小臂，小臂顶端连接腕部旋转关节，腕部旋转关节连接腕部基座，腕部基座上设有腕部俯仰关节，腕部俯仰关节连接测座，测座上设有接触式测头。

3、所述基座与大臂通过第一一体式双关节模组连接，大臂与小臂之间设有第二一体式双关节模组，小臂与测座之间设有第三一体式双关节模组。所述关节臂的3个一体式双关节模组均设计为2个自由度，即旋转关节+俯仰关节，俯仰关节既有具有自身的摆转运动，又有旋转关节传递来的旋转运动，具有两个独立的旋转运动，测量机设计为6自由度。

4、优选的，所述第一一体式双关节模组，第二一体式双关节模组，第三一体式双关节模组，该一体式双关节模组主要包括：力矩传感器、光电编码器、谐波减速器、电磁制动器。

5、优选的，所述一种一体式双关节模组关节臂测量机，关节材料为低合金钢，连杆材料为6061铝合金，测头材料为不锈钢。

6、优选的，所述一体式双关节模组关节臂测量机的总臂长设计为1.74m，基座到肩部分配0.36m,肩部到肘部的大臂长度为0.56mm，肘部到腕部的小臂长度为0.5m，腕部和测头分配0.32m。

7、与现有技术相比，本技术的有益效果如下：

8、1、本技术保证了关节臂结构的紧凑，采用一体式双关节模组，每个双关节模组具有旋转和俯仰两个方向的自由度，集旋转关节与摆动关节于一体，通过力矩传感器、光电编码器、谐波减速器、电磁制动器等元器件的配合，实现电机速度与加速度的调节，并实时反馈关节位置和转动角度，且减少了连杆柔性变形带来的误差，提高了关节转动的灵活性和稳定性。

9、2、本技术自驱动关节臂的测量过程不同于传统关节臂测量机和机器人，测量机在测量工件时，首先获取待测工件的坐标点，通过运动学轨迹规划逆解求出各关节需要转动的角度，并规划最佳路径，经过电机的加速减速运动过程，在测头到达待测点时，触发记录各个关节转角的数值，通过计算得到待测工件尺寸，实现关节臂测量机自驱动测量功能。

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【技术保护点】

1.一种一体式双关节模组关节臂测量机，包括基座(1)，其特征在于，所述基座(1)，基座(1)上设有肩部旋转关节(2)，肩部旋转关节(2)连接肩部基座(3)，肩部基座(3)上设有肩部俯仰关节(4)，肩部俯仰关节(4)连接大臂(5)，大臂(5)连接肘部旋转关节(6)和肘部基座(7)，肘部基座(7)上设有肘部俯仰关节(8)，肘部俯仰关节(8)连接小臂(9)，小臂(9)顶端连接腕部旋转关节(10)，腕部旋转关节(10)连接腕部基座(11)，腕部基座(11)上设有腕部俯仰关节(12)，腕部俯仰关节(12)连接测座(13)，测座(13)上设有接触式测头(14)；

2.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：关节材料为低合金钢，连杆材料为6061铝合金，测头材料为不锈钢，为避免关节模组外置引起连杆产生较大的弯扭变形，关节连杆均设计为空心结构。

3.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：所述一体式双关节模组关节臂测量机的总臂长设计为1.74m，基座到肩部分配0.36m,肩部到肘部的大臂长度为0.56m，肘部到腕部的小臂长度为0.5m，腕部和测头分配0.32m。

4.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：关节臂测量机在测量工件时，获取待测工件的坐标点，通过运动学轨迹规划逆解求出各关节需要转动的角度，并规划最佳路径，在接触式测头到达待测点时，触发记录各个关节转角的数值，通过计算得到待测工件尺寸。

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【技术特征摘要】

1.一种一体式双关节模组关节臂测量机，包括基座(1)，其特征在于，所述基座(1)，基座(1)上设有肩部旋转关节(2)，肩部旋转关节(2)连接肩部基座(3)，肩部基座(3)上设有肩部俯仰关节(4)，肩部俯仰关节(4)连接大臂(5)，大臂(5)连接肘部旋转关节(6)和肘部基座(7)，肘部基座(7)上设有肘部俯仰关节(8)，肘部俯仰关节(8)连接小臂(9)，小臂(9)顶端连接腕部旋转关节(10)，腕部旋转关节(10)连接腕部基座(11)，腕部基座(11)上设有腕部俯仰关节(12)，腕部俯仰关节(12)连接测座(13)，测座(13)上设有接触式测头(14)；

2.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：关节材料为低合金...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙璐瑶，杨洪涛，高荟荟，沈梅，刘士萍，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：新型
国别省市：