【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂领域，具体涉及一种无缆化模块化可重构机械臂系统。
技术介绍
1、现有机械臂通过多个连杆模块和关节模块构成，关节模块用于驱动相邻两个模块的相对转动，连杆模块可设计为不同的形状，以满足不同的动作轨迹或自由度的需要。
2、目前各模块之间大多采用螺栓固定连接的方式，但在机械臂完成整体装配、控制软件调试以及维护更换内部零部件等操作时，螺栓连接的方式则显得十分不便。而且，连杆模块和关节模块的设计往往因不同的任务需求会重新设计，现有机械臂结构不能根据需求自行组装成不同自由度的构型。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是如何便于机械臂重构。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种无缆化模块化可重构机械臂系统，包括多个功能模块和多个对接机构模块，相邻的两个所述功能模块通过所述对接机构模块可拆卸连接，所述功能模块为关节模块或连杆模块。
3、本专利技术的有益效果是：机械臂各组成部分均进行模块化设计，多个关节模块、对接机构模块和连杆模块构建成模块库，通过多个关节模块和多个连杆模块的不同排列组合，可实现不同构型的机械臂组装。相邻功能模块通过对接机构模块可拆卸连接，拆装方便。机械臂可根据不同的任务需求，设计或选取合适形状的连杆模块，实现不同自由度的机械臂构型。
4、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
5、进一步，所述对接机构模块包括对接定头和对接动头，所述对接定头为两个，两个所述对接定头的
6、采用上述进一步方案的有益效果是：对接定头可提前固定安装在功能模块端部，在需要对相邻功能模块连接时，只需要将对接动头与相邻的两个功能模块上的对接定头可拆卸连接，可实现机械臂各模块之间的快速组装，提高操作便捷性和效率。
7、进一步，所述对接定头的另一端具有对称布置的定头凸台和定头凹槽，所述对接动头包括动头隔板和动头侧壁，所述动头侧壁为筒形，所述动头隔板固定于所述动头侧壁内的中部，所述动头隔板具有中心对称的两个动头通孔，所述定头凸台穿过其中一个所述动头通孔，并与对应的另一个所述对接定头的所述定头凹槽插接。
8、采用上述进一步方案的有益效果是：对接机构模块的两个对接定头对接时，定头凸台穿过对接动头的动头通孔与另一个对接定头的定头凹槽插接，实现两个对接定头的轴向定位。
9、进一步，所述动头通孔为弧形孔，所述动头通孔的宽度从其一端至另一端逐渐增大。
10、采用上述进一步方案的有益效果是：对接机构模块的两个对接定头对接时，定头凸台穿过对接动头的弧形孔与另一个对接定头的定头凹槽插接，随后转动对接动头，定头凸台从弧形孔的大端相对转动至小端，从而弧形孔锁紧定头凸台，实现两个对接定头的轴向定位。
11、进一步，所述对接机构模块还包括两组弹性定位装置，所述动头侧壁的两端分别通过两组所述弹性定位装置与两个所述对接定头可拆卸连接，每组所述弹性定位装置包括弹簧和弹簧销，所述动头侧壁的侧壁具有两个动头定位销孔，每个所述对接定头的侧壁均具有定头销孔，所述弹簧位于所述定头销孔内，且其一端与所述定头销孔抵接，另一端与所述弹簧销的一端抵接或固定连接，所述弹簧销的另一端穿过对应的所述动头定位销孔。
12、采用上述进一步方案的有益效果是：弹簧销与动头定位销孔未对齐时，弹簧销被动头侧壁挤压在定头销孔内。弹簧销与动头定位销孔对齐后，弹簧销在弹簧作用下向外伸出，并伸入动头定位销孔内，对对接机构模块的对接动头和对接定头实现周向定位。
13、进一步，所述对接机构模块还包括两组锁紧组件，所述动头侧壁的两端还分别通过两组所述锁紧组件与两个所述对接定头可拆卸连接，每组所述锁紧组件包括锁紧头、锁紧螺栓和锁紧弹簧，所述锁紧头的一端具有沿其径向设置的锁紧限位杆，每个所述对接定头侧壁均具有锁紧槽，所述锁紧槽槽底的侧壁沿其周向开设有限位杆导向槽，所述限位杆导向槽远离所述锁紧槽槽底的一侧设有限位杆锁紧槽，所述锁紧头的一端穿过所述动头侧壁并位于所述锁紧槽内，且所述锁紧限位杆位于所述限位杆锁紧槽内，所述锁紧弹簧位于所述锁紧槽内，且其两端分别与所述锁紧槽和所述锁紧头抵接，所述锁紧螺栓与所述锁紧头的另一端可拆卸连接，并与所述动头侧壁抵接。
14、采用上述进一步方案的有益效果是：对接机构模块的两个对接定头和对接动头对接完成后，将锁紧头穿过插入锁紧槽并压缩锁紧弹簧，随后转动锁紧头，使锁紧限位杆沿限位杆导向槽移动至限位杆锁紧槽处，松开锁紧头，锁紧头在锁紧弹簧作用下向远离锁紧槽槽底的一侧移动，使锁紧限位杆卡入限位杆锁紧槽。最后，在锁紧头的另一端拧上锁紧螺栓，限制锁紧头的轴向移动，防止锁紧头受外力下压缩锁紧弹簧，退出锁紧槽。两个对接定头和对接动头通过锁紧组件锁紧，保证连接的可靠性，同时还可快捷拆卸。
15、进一步，所述对接机构模块还包括两个磁线圈和两个磁线圈端盖，每个所述对接定头的一端端面均具有容纳槽，两个所述磁线圈分别位于两个所述对接定头的所述容纳槽内，两个所述磁线圈端盖分别与两个所述对接定头固定连接并限位所述磁线圈，所述磁线圈端盖的中部具有端盖穿线孔。
16、采用上述进一步方案的有益效果是：两个所述对接定头通过磁线圈无线传能，使各个功能模块实现即装即用，省去了对电气接口的设计，机械臂拆装效率高。
17、进一步，每个所述对接定头的一端端面还具有定位凸起，所述功能模块的端部还具有功能模块定位槽，所述功能模块定位槽与对应所述对接定头的所述定位凸起插接。
18、采用上述进一步方案的有益效果是：对接定头通过定位凸起与功能模块的功能模块定位槽定位，确保对接定头的安装位置准确。
19、进一步，所述关节模块包括关节外壳、电机、转轴、主控板和制动器，所述电机安装于所述关节外壳内，并与所述转轴传动连接，所述制动器包括可相对转动的制动器转子和制动器定子，所述制动器定子与所述关节外壳固定连接，所述制动器转子与所述转轴固定连接，所述主控板固定于所述关节外壳内，所述主控板分别与所述电机、所述制动器定子和相邻所述对接机构模块电连接，所述转轴与相邻的所述对接机构模块连接，所述关节外壳与相邻所述对接机构模块连接。
20、采用上述进一步方案的有益效果是：主控板用于控制电机和制动器的启停以及电机的运转速度和转动角度。电机带动转轴转动，从而通过对接机构模块带动相邻的模块转动。制动器用于使转轴停止转动。
21、进一步，所述关节模块还包括力矩传感器、蓝牙模块以及位于所述关节外壳内的编码器和谐波减速器，所述编码器包括可相对转动的读头和编码器磁栅，所述读头与所述关节外壳固定连接，所述编码器磁栅与所述制动器转子固定连接，所述编码器与所述主控板电连接，所述转轴具有沿其轴向设置的转轴穿线通孔，所述谐波减速器包括由内至外可相对转动的波发生器、柔轮和刚轮，所述波发生器与所述转轴固定连接，所述刚轮与所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，包括多个功能模块和多个对接机构模块(200)，相邻的两个所述功能模块通过所述对接机构模块(200)可拆卸连接，所述功能模块为关节模块(100)或连杆模块(300)。
2.根据权利要求1所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)包括对接定头(204)和对接动头(203)，所述对接定头(204)为两个，两个所述对接定头(204)的一端分别与相邻的两个所述功能模块固定连接，所述对接动头(203)的两端分别与两个所述对接定头(204)的另一端可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接定头(204)的另一端具有对称布置的定头凸台(2041)和定头凹槽(2042)，所述对接动头(203)包括动头隔板(2031)和动头侧壁(2032)，所述动头侧壁(2032)为筒形，所述动头隔板(2031)固定于所述动头侧壁(2032)内的中部，所述动头隔板(2031)具有中心对称的两个动头通孔(2033)，所述定头凸台(2041)穿过其中一个所述动头
4.根据权利要求3所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述动头通孔(2033)为弧形孔，所述动头通孔(2033)的宽度从其一端至另一端逐渐增大。
5.根据权利要求3所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)还包括两组弹性定位装置，所述动头侧壁(2032)的两端分别通过两组所述弹性定位装置与两个所述对接定头(204)可拆卸连接，每组所述弹性定位装置包括弹簧(207)和弹簧销(208)，所述动头侧壁(2032)的侧壁具有两个动头定位销孔(2034)，每个所述对接定头(204)的侧壁均具有定头销孔(2043)，所述弹簧(207)位于所述定头销孔(2043)内，且其一端与所述定头销孔(2043)抵接，另一端与所述弹簧销(208)的一端抵接或固定连接，所述弹簧销(208)的另一端穿过对应的所述动头定位销孔(2034)。
6.根据权利要求3所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)还包括两组锁紧组件，所述动头侧壁(2032)的两端还分别通过两组所述锁紧组件与两个所述对接定头(204)可拆卸连接，每组所述锁紧组件包括锁紧头(201)、锁紧螺栓(202)和锁紧弹簧，所述锁紧头(201)的一端具有沿其径向设置的锁紧限位杆(2011)，每个所述对接定头(204)侧壁均具有锁紧槽(2044)，所述锁紧槽(2044)槽底的侧壁沿其周向开设有限位杆导向槽(2045)，所述限位杆导向槽(2045)远离所述锁紧槽(2044)槽底的一侧设有限位杆锁紧槽(2046)，所述锁紧头(201)的一端穿过所述动头侧壁(2032)并位于所述锁紧槽(2044)内，且所述锁紧限位杆(2011)位于所述限位杆锁紧槽(2046)内，所述锁紧弹簧位于所述锁紧槽(2044)内，且其两端分别与所述锁紧槽(2044)和所述锁紧头(201)抵接，所述锁紧螺栓(202)与所述锁紧头(201)的另一端可拆卸连接，并与所述动头侧壁(2032)抵接。
7.根据权利要求2所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)还包括两个磁线圈(209)和两个磁线圈端盖(205)，每个所述对接定头(204)的一端端面均具有容纳槽，两个所述磁线圈(209)分别位于两个所述对接定头(204)的所述容纳槽内，两个所述磁线圈端盖(205)分别与两个所述对接定头(204)固定连接并限位所述磁线圈(209)，所述磁线圈端盖(205)的中部具有端盖穿线孔。
8.根据权利要求2所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，每个所述对接定头(204)的一端端面还具有定位凸起(210)，所述功能模块的端部还具有功能模块定位槽，所述功能模块定位槽与对应所述对接定头(204)的所述定位凸起(210)插接。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述关节模块(100)包括关节外壳(121)、电机、转轴(123)、主控板(120)和制动器(117)，所述电机安装于所述关节外壳(121)内，并与所述转轴(123)传动连接，所述制动器(117)包括可相对转动的制动器转子和制动器定子，所述制动器定子与所述关节外壳(121)固定连接，所述制动器转子与所述转轴(123)固定连接，所述主控板(120)固定于所述关节外壳(121)内，所述主控板(...
【技术特征摘要】
1.一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，包括多个功能模块和多个对接机构模块(200)，相邻的两个所述功能模块通过所述对接机构模块(200)可拆卸连接，所述功能模块为关节模块(100)或连杆模块(300)。
2.根据权利要求1所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)包括对接定头(204)和对接动头(203)，所述对接定头(204)为两个，两个所述对接定头(204)的一端分别与相邻的两个所述功能模块固定连接，所述对接动头(203)的两端分别与两个所述对接定头(204)的另一端可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接定头(204)的另一端具有对称布置的定头凸台(2041)和定头凹槽(2042)，所述对接动头(203)包括动头隔板(2031)和动头侧壁(2032)，所述动头侧壁(2032)为筒形，所述动头隔板(2031)固定于所述动头侧壁(2032)内的中部，所述动头隔板(2031)具有中心对称的两个动头通孔(2033)，所述定头凸台(2041)穿过其中一个所述动头通孔(2033)，并与对应的另一个所述对接定头(204)的所述定头凹槽(2042)插接。
4.根据权利要求3所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述动头通孔(2033)为弧形孔，所述动头通孔(2033)的宽度从其一端至另一端逐渐增大。
5.根据权利要求3所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)还包括两组弹性定位装置，所述动头侧壁(2032)的两端分别通过两组所述弹性定位装置与两个所述对接定头(204)可拆卸连接，每组所述弹性定位装置包括弹簧(207)和弹簧销(208)，所述动头侧壁(2032)的侧壁具有两个动头定位销孔(2034)，每个所述对接定头(204)的侧壁均具有定头销孔(2043)，所述弹簧(207)位于所述定头销孔(2043)内，且其一端与所述定头销孔(2043)抵接，另一端与所述弹簧销(208)的一端抵接或固定连接，所述弹簧销(208)的另一端穿过对应的所述动头定位销孔(2034)。
6.根据权利要求3所述的一种无缆化模块化可重构机械臂系统，其特征在于，所述对接机构模块(200)还包括两组锁紧组件，所述动头侧壁(2032)的两端还分别通过两组所述锁紧组件与两个所述对接定头(204)可拆卸连接，每组所述锁紧组件包括锁紧头(201)、锁紧螺栓(202)和锁紧弹簧，所述锁紧头(201)的一端具有沿其径向设置的锁紧限位杆(2011)，每个所述对接定头(204)侧壁均具有锁紧槽(2044)，所述锁紧槽(2044)槽底的侧壁沿其周向开设有限位杆导向槽(2045)，所述限位杆导向槽(2045)远离所述锁紧槽(2044)槽底的一侧设有限位杆锁紧槽(2046)，所述锁紧头(201)的一端穿过所述动头侧壁(2032)并位于所述锁紧槽(2044)内，且所述锁紧限...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊杰，王珂，张聚乐，赵冲，韩凌杰，
申请(专利权)人：中国科学院空间应用工程与技术中心，
类型：发明
国别省市：
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