CN103192405A - 采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构。包括有两个阶梯的被连接零件、凸形的被连接零件、侧板、两组滚子、两个密封圈；有两个阶梯的被连接零件的一个阶梯面、凸形的被连接零件的两侧面和侧板一侧的下端面上均开有相同尺寸、形状相同与滚子相匹配的滚道和密封圈凹槽，有两个阶梯的被连接零件的一个阶梯面的滚道与凸形的被连接零件的一侧面滚道之间装有一组滚子，凸形的被连接零件的另一侧面与侧板一侧的下端面的滚道间装有另外一组滚子，用侧板连接螺栓连接成一体。本发明加工精度要求较低，易于装配和维护，可构成无间隙的转动关节；应用在外骨骼机器人上可有效减小关节尺寸，采用尺寸更大的滚子，因此能提供更大的承载能力。

Description

采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人关节结构，特别是涉及下肢助力型一种采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构。

背景技术

各类机器人，尤其是外骨骼机器人的机械结构，对尺寸、重量均有较高的限制要求。对于结构较为复杂的关节部分，通常有重量轻，厚度小，结构紧凑，承载能力强等诸多要求。采用何种结构来实现机器人关节，对机器人整体性能影响很大。

目前现有机器人关节结构常采用滚动轴承或滑动轴承实现。对于采用滚动轴承的关节结构，由于滚动轴承通常由轴承内圈、轴承外圈、滚子、滚子保持架和密封件构成，体积较大，因此关节中被连接的零件需要较大外形尺寸以容纳轴承。对于采用滑动轴承的关节结构，由于滑动轴承对轴的加工精度和配合尺寸要求较高，关节在维护上较为困难。同时滑动轴承对灰尘、异物污染的敏感度较高，在恶劣应用场合下寿命较为有限。

因此，设计一种结构紧凑，承载能力强，并易于维护的关节结构，对于增强外骨骼机器人的性能尤其重要。 

发明内容

本发明的目的在于提出了一种采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构。该结构具有尺寸紧凑的显著优点，并具有无间隙、易维护、承载能力强等优良特性。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括有两个阶梯的被连接零件、凸形的被连接零件、侧板、两组滚子、两个密封圈、侧板连接螺栓和关节紧固螺栓；有两个阶梯的被连接零件的一个阶梯面、凸形的被连接零件的两侧面和侧板一侧的下端面上均开有相同尺寸、形状相同与滚子相匹配的滚道和密封圈凹槽，有两个阶梯的被连接零件的一个阶梯面的滚道与凸形的被连接零件的一侧面滚道之间装有一组滚子，凸形的被连接零件的另一侧面与侧板一侧的下端面的滚道间装有另外一组滚子，关节紧固螺栓依次穿过侧板一侧的下端面的滚道中心、凸形的被连接零件的滚道中心和有两个阶梯的被连接零件的一个阶梯面滚道中心连接成一体，侧板一侧的上端面与有两个阶梯的被连接零件的另一个阶梯面用侧板连接螺栓连接成一体，凸形的被连接零件两侧滚道外的密封圈凹槽与有两个阶梯的被连接零件的一个阶梯面的滚道外的密封圈凹槽和侧板一侧的下端面的滚道外的密封圈凹槽间分别装有一个密封圈。

所述的两组滚子为球体、圆柱体或圆锥体；两组滚子材料为钢材或硬质合金。

本发明具有的有益效果是：

本发明结构简单，加工精度要求较低，易于装配和维护，可构成无间隙的转动关节，应用在外骨骼机器人上可有效减小关节尺寸。在相同关节外形尺寸限制下，与采用普通滚动轴承相比该结构可采用尺寸更大的滚子，因此能提供更大的承载能力。

附图说明

图1是本发明的装配爆炸图。

图2是图1的装配剖视图。

图中：1、有两个阶梯的被连接零件，2、凸形的被连接零件，3、侧板，4、两组滚子，5、两个密封圈，6、侧板连接螺栓，7、关节紧固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1、图2所示，本发明包括有两个阶梯的被连接零件1、凸形的被连接零件2、侧板3、两组滚子4、两个密封圈5、侧板连接螺栓6和关节紧固螺栓7；有两个阶梯的被连接零件1的一个阶梯面、凸形的被连接零件2的两侧面和侧板3一侧的下端面上均开有相同尺寸、形状相同与滚子相匹配的滚道和密封圈凹槽，有两个阶梯的被连接零件1的一个阶梯面的滚道与凸形的被连接零件2的一侧面滚道之间装有一组滚子4，凸形的被连接零件2的另一侧面与侧板3一侧的下端面的滚道间装有另外一组滚子4，关节紧固螺栓7依次穿过侧板3一侧的下端面的滚道中心、凸形的被连接零件2的滚道中心和有两个阶梯的被连接零件1的一个阶梯面滚道中心连接成一体，侧板3一侧的上端面与有两个阶梯的被连接零件1的另一个阶梯面用侧板连接螺栓6连接成一体，凸形的被连接零件2两侧滚道外的密封圈凹槽与有两个阶梯的被连接零件1的一个阶梯面的滚道外的密封圈凹槽和侧板3一侧的下端面的滚道外的密封圈凹槽间分别装有一个密封圈5。关节旋转副的一端由有两个阶梯的被连接零件1与侧板3构成，另一端是凸形的被连接零件2。关节中有两个轴承结构，分布在被凸形的被连接零件2的两侧。滚子4填充在滚道中，将关节两部分隔开。当关节转动时，滚子4在滚道中滚动降低摩擦，并起到支撑有两个阶梯的被连接零件1、凸形的被连接零件2和侧板3的作用。

所述的两组滚子4为球体、圆柱体或圆锥体；两组滚子4材料为钢材或硬质合金或其他金属材料制成的。

所述与滚子相匹配的滚道是与球体滚子构成点接触或与圆柱体滚子构成线接触或与圆锥体滚子构成线接触的光滑环行凹槽。

在装配时，先将有两个阶梯的被连接零件1的滚道向上水平放置，在滚道内加入适量润滑脂和特定数量的滚子4，在密封槽内放置密封圈5。再将凸形的被连接零件2按照图1所示放置在有两个阶梯的被连接零件1上，按照上述过程在凸形的被连接零件2朝上的滚道上放置润滑脂和滚子4。将密封圈5放入侧板3中，并将侧板3盖在凸形的被连接零件2上，用侧板连接螺栓6将侧板3与有两个阶梯的被连接零件1固定，最后用紧固螺栓7紧固关节，使关节无间隙。拆卸维护时，只需拆下侧板连接螺栓6和关节紧固螺栓7即可将关节完全拆开。被连接零件的滚道外侧加工有密封槽，用于放置与此槽匹配的密封材料，防止灰尘和异物进入轴承结构。

以上上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构，其特征在于：包括有两个阶梯的被连接零件（1）、凸形的被连接零件（2）、侧板（3）、两组滚子（4）、两个密封圈（5）、侧板连接螺栓（6）和关节紧固螺栓（7）；有两个阶梯的被连接零件（1）的一个阶梯面、凸形的被连接零件（2）的两侧面和侧板（3）一侧的下端面上均开有相同尺寸、形状相同与滚子相匹配的滚道和密封圈凹槽，有两个阶梯的被连接零件（1）的一个阶梯面的滚道与凸形的被连接零件（2）的一侧面滚道之间装有一组滚子（4），凸形的被连接零件（2）的另一侧面与侧板（3）一侧的下端面的滚道间装有另外一组滚子（4），关节紧固螺栓（7）依次穿过侧板（3）一侧的下端面的滚道中心、凸形的被连接零件（2）的滚道中心和有两个阶梯的被连接零件（1）的一个阶梯面滚道中心连接成一体，侧板（3）一侧的上端面与有两个阶梯的被连接零件（1）的另一个阶梯面用侧板连接螺栓（6）连接成一体，凸形的被连接零件（2）两侧滚道外的密封圈凹槽与有两个阶梯的被连接零件（1）的一个阶梯面的滚道外的密封圈凹槽和侧板（3）一侧的下端面的滚道外的密封圈凹槽间分别装有一个密封圈（5）。

2.根据权利要求1所述的一种采用无圈轴承的外骨骼机器人关节结构，其特征在于：所述的两组滚子（4）为球体、圆柱体或圆锥体；两组滚子（4）材料为钢材或硬质合金。

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