CN103753599A - 一种二自由度可控式机器人模块连接机构 - Google Patents

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Abstract

一种二自由度可控式机器人模块连接机构，它涉及一种机器人连接关节，以解决现有机器人关节的结构复杂，控制不够灵敏，精准和可靠较差的问题。关节十字轴设有水平轴和竖直轴，水平轴的两端支撑在第一轴承座中，两个第一轴承座均固装在左侧框架上，俯仰小齿轮与俯仰大齿轮啮合，俯仰小齿轮和第一俯仰直齿轮均安装在第一齿轮轴上，第一电机齿轮与第一俯仰直齿轮啮合，垂直轴的一端支撑在一个第二轴承座中，垂直轴的另一端穿过偏航大齿轮支撑在另一个第二轴承座中，两个第二轴承座均固装在右侧框架上，偏航小齿轮与偏航大齿轮啮合，偏航小齿轮和第二俯仰直齿轮均安装在俯仰第二齿轮轴上，第二电机齿轮与第一俯仰直齿轮啮合。本发明用于机器人上。

Description

一种二自由度可控式机器人模块连接机构
技术领域
本发明涉及一种机器人连接关节，具体涉及一种二自由度可控式机器人模块连接机构。
背景技术
随着社会的发展和机器人技术的发展，人们对机器人的需求越来越大，要求越来越高，机器人朝着小型化，高精度化，灵敏化，轻型化发展，机器人关节是机器人的基础部件,其性能的好坏直接影响机器人的性能。机器人连接关节不仅能够应用于各种各样的机器人的关节，还能够应用于机器人模块之间的连接，汽车等领域。现有的机器人关节大多是铰链和齿轮的摞列组合，在实现多自由度时虽然能够很好地实现设计的功能，但是结构的还不够简单，控制还不够灵敏，精准和可靠较差，体积比较大，这些不足都大大的增大了机器人的成本，限制了机器人的发展，影响了机器人的性能。
发明内容
本发明的目的是为解决现有机器人关节的结构复杂，控制不够灵敏，精准和可靠较差，体积比较大的问题，而提供一种二自由度可控式机器人模块连接机构。
本发明的二自由度可控式机器人模块连接机构包括第一俯仰电机、第一电机齿轮、第一俯仰直齿轮、俯仰第一齿轮轴、俯仰小齿轮、俯仰大齿轮、关节十字轴、偏航大齿轮、偏航小齿轮、右侧框架、第二俯仰电机、第二电机齿轮、第二俯仰直齿轮、俯仰第二齿轮轴、第一连接板、第二连接板、左侧框架、两个第一轴承座和两个第二轴承座，关节十字轴设有水平轴和竖直轴，水平轴的一端支撑在一个第一轴承座中，水平轴的另一端穿过俯仰大齿轮支撑在另一个第一轴承座中，两个第一轴承座均固装在左侧框架上，俯仰小齿轮与俯仰大齿轮啮合，俯仰小齿轮和第一俯仰直齿轮均安装在第一齿轮轴上，第一齿轮轴通过轴承安装在第一俯仰电机的壳体上，第一电机齿轮与第一俯仰直齿轮啮合，第一电机齿轮安装在第一俯仰电机的输出轴上，第一俯仰电机通过第一连接板安装在左侧框架上，垂直轴的一端支撑在一个第二轴承座中，垂直轴的另一端穿过偏航大齿轮支撑在另一个第二轴承座中，两个第二轴承座均固装在右侧框架上，偏航小齿轮与偏航大齿轮啮合，偏航小齿轮和第二俯仰直齿轮均安装在俯仰第二齿轮轴上，俯仰第二齿轮轴通过轴承安装在第二俯仰电机的壳体上，第二电机齿轮与第一俯仰直齿轮啮合，第二电机齿轮安装在第二俯仰电机的输出轴上，第二俯仰电机通过第二连接板安装在右侧框架上。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明通过第一电机齿轮和第一俯仰直齿轮传动、俯仰小齿轮和俯仰大齿轮传动，实现左侧框架的俯仰运动；通过第二俯仰电机和第二电机齿轮传动，偏航大齿轮和偏航小齿轮传动，实现右侧框架的俯仰运动；从而实现两自由度的控制，两个运动范围均为±45°。本发明的传动方式精准度高、可靠性强。
二、本发明结构简单、体积紧凑。
附图说明
图1是本发明二自由度可控式机器人模块连接机构的整体结构俯视图；
图2是第一俯仰电机1、第一电机齿轮2、第一俯仰直齿轮3、俯仰第一齿轮轴4、第一连接板17和左侧框架19（或第二俯仰电机11、第二电机齿轮12、第二俯仰直齿轮13、俯仰第二齿轮轴14、第二连接板18和右侧框架10）之间连接关系示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括第一俯仰电机1、第一电机齿轮2、第一俯仰直齿轮3、俯仰第一齿轮轴4、俯仰小齿轮5、俯仰大齿轮6、关节十字轴7、偏航大齿轮8、偏航小齿轮9、右侧框架10、第二俯仰电机11、第二电机齿轮12、第二俯仰直齿轮13、俯仰第二齿轮轴14、第一连接板17、第二连接板18、左侧框架19、两个第一轴承座15和两个第二轴承座16，关节十字轴7设有水平轴7-1和竖直轴7-2，水平轴7-1的一端支撑在一个第一轴承座15中，水平轴7-1的另一端穿过俯仰大齿轮6支撑在另一个第一轴承座15中，两个第一轴承座15均固装在左侧框架19上，俯仰大齿轮6与水平轴7-1采用键连接，俯仰小齿轮5与俯仰大齿轮6啮合，俯仰小齿轮5和第一俯仰直齿轮3均安装在第一齿轮轴4上，俯仰小齿轮5和第一俯仰直齿轮3与第一齿轮轴4采用键连接，第一齿轮轴4通过轴承安装在第一俯仰电机1的壳体上，第一电机齿轮2与第一俯仰直齿轮3啮合，第一电机齿轮2安装在第一俯仰电机1的输出轴上，第一电机齿轮2与第一俯仰电机1的输出轴采用键连接，第一俯仰电机1通过第一连接板17安装在左侧框架19上，垂直轴7-2的一端支撑在一个第二轴承座16中，垂直轴7-2的另一端穿过偏航大齿轮8支撑在另一个第二轴承座16中，两个第二轴承座16均固装在右侧框架10上，偏航大齿轮8与垂直轴7-2采用键连接，偏航小齿轮9与偏航大齿轮8啮合，偏航小齿轮9和第二俯仰直齿轮13均安装在俯仰第二齿轮轴14上，俯仰小齿轮5和第二俯仰直齿轮13与俯仰第二齿轮轴14采用键连接，俯仰第二齿轮轴14通过轴承安装在第二俯仰电机11的壳体上，第二电机齿轮12与第一俯仰直齿轮3啮合，第二电机齿轮12安装在第二俯仰电机11的输出轴上，第二电机齿轮12与第二俯仰电机11的输出轴采用键连接，第二俯仰电机11通过第二连接板18安装在右侧框架10上。
第一俯仰电机1通过第一电机齿轮2、第一俯仰直齿轮3和俯仰第一齿轮轴4将动力传送到俯仰小齿轮5上，使得俯仰小齿轮5与俯仰大齿轮6相对转动，由于俯仰大齿轮6与关节十字轴7固定，所以，俯仰大齿轮6带动左侧框架19做俯仰运动；
第二俯仰电机11通过第二电机齿轮12、第二俯仰直齿轮13和俯仰第二齿轮轴14将动力传送到偏航小齿轮9上，使得偏航小齿轮9与偏航大齿轮8相对转动，由于偏航大齿轮8与关节十字轴7固定，所以，偏航大齿轮8带动右侧框架10做俯仰运动。
具体实施方式二：结合图2说明本实施方式，本实施方式的第一电机齿轮2的分度圆直径与第一俯仰直齿轮3的分度圆直径相等。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的第二电机齿轮12的分度圆直径与第二俯仰直齿轮13的分度圆直径相等。其它组成及连接关系与具体实施方式二相同。
具体实施方式四：结合图2说明本实施方式，本实施方式的第一电机齿轮2的分度圆直径与第二电机齿轮12的分度圆直径相等。其它组成及连接关系与具体实施方式二或三相同。
具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的俯仰小齿轮5、俯仰大齿轮6、偏航大齿轮8和偏航小齿轮9均为锥齿轮。这样设计为实现二自由度。其它组成及连接关系与具体实施方式四相同。
具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的俯仰小齿轮5的分度圆直径小于俯仰大齿轮6的分度圆直径。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的偏航小齿轮9的分度圆直径小于偏航大齿轮8的分度圆直径。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的俯仰小齿轮5的分度圆直径与偏航小齿轮9的分度圆直径相等。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。
具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的俯仰大齿轮6的分度圆直径与偏航大齿轮8的分度圆直径相等。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式九不同的是它还增加有连接管20，连接管20设置在关节十字轴7中，连接管20的一端与左侧框架19连接，连接管20的另一端与右侧框架10连接。连接管20用于将通讯和电力的输送电缆置于连接管20中。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。

Claims (10)

1.一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述二自由度可控式机器人模块连接机构包括第一俯仰电机（1）、第一电机齿轮（2）、第一俯仰直齿轮（3）、俯仰第一齿轮轴（4）、俯仰小齿轮（5）、俯仰大齿轮（6）、关节十字轴（7）、偏航大齿轮（8）、偏航小齿轮（9）、右侧框架（10）、第二俯仰电机（11）、第二电机齿轮（12）、第二俯仰直齿轮（13）、俯仰第二齿轮轴（14）、第一连接板（17）、第二连接板（18）、左侧框架（19）、两个第一轴承座（15）和两个第二轴承座（16），关节十字轴（7）设有水平轴（7-1）和竖直轴（7-2），水平轴（7-1）的一端支撑在一个第一轴承座（15）中，水平轴（7-1）的另一端穿过俯仰大齿轮（6）支撑在另一个第一轴承座（15）中，两个第一轴承座（15）均固装在左侧框架（19）上，俯仰小齿轮（5）与俯仰大齿轮（6）啮合，俯仰小齿轮（5）和第一俯仰直齿轮（3）均安装在第一齿轮轴（4）上，第一齿轮轴（4）通过轴承安装在第一俯仰电机（1）的壳体上，第一电机齿轮（2）与第一俯仰直齿轮（3）啮合，第一电机齿轮（2）安装在第一俯仰电机（1）的输出轴上，第一俯仰电机（1）通过第一连接板（17）安装在左侧框架（19）上，垂直轴（7-2）的一端支撑在一个第二轴承座（16）中，垂直轴（7-2）的另一端穿过偏航大齿轮（8）支撑在另一个第二轴承座（16）中，两个第二轴承座（16）均固装在右侧框架（10）上，偏航小齿轮（9）与偏航大齿轮（8）啮合，偏航小齿轮（9）和第二俯仰直齿轮（13）均安装在俯仰第二齿轮轴（14）上，俯仰第二齿轮轴（14）通过轴承安装在第二俯仰电机（11）的壳体上，第二电机齿轮（12）与第一俯仰直齿轮（3）啮合，第二电机齿轮（12）安装在第二俯仰电机（11）的输出轴上，第二俯仰电机（11）通过第二连接板（18）安装在右侧框架（10）上。
2.根据权利要求1所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述第一电机齿轮（2）的分度圆直径与第一俯仰直齿轮（3）的分度圆直径相等。
3.根据权利要求2所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述第二电机齿轮（12）的分度圆直径与第二俯仰直齿轮（13）的分度圆直径相等。
4.根据权利要求2或3所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述第一电机齿轮（2）的分度圆直径与第二电机齿轮（12）的分度圆直径相等。
5.根据权利要求4所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述俯仰小齿轮（5）、俯仰大齿轮（6）、偏航大齿轮（8）和偏航小齿轮（9）均为锥齿轮。
6.根据权利要求5所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述俯仰小齿轮（5）的分度圆直径小于俯仰大齿轮（6）的分度圆直径。
7.根据权利要求5所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述偏航小齿轮（9）的分度圆直径小于偏航大齿轮（8）的分度圆直径。
8.根据权利要求7所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述俯仰小齿轮（5）的分度圆直径与偏航小齿轮（9）的分度圆直径相等。
9.根据权利要求8所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述俯仰大齿轮（6）的分度圆直径与偏航大齿轮（8）的分度圆直径相等。
10.根据权利要求9所述一种二自由度可控式机器人模块连接机构，其特征在于：所述二自由度可控式机器人模块连接机构还包括连接管（20），连接管（20）设置在关节十字轴（7）中，连接管（20）的一端与左侧框架（19）连接，连接管（20）的另一端与右侧框架（10）连接。
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