CN103802096A - 一种机器人机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人机械手，包括：回转部件、二轴电机、二轴减速器、竖直臂、第一同步带轮、磁粉制动器、第二同步带轮以及同步带。其中，二轴电机固接于回转部件上，二轴电机输出端与二轴减速器输入端相连接；竖直臂具有回转轴；二轴减速器输出端与竖直臂相连接；第一同步带轮固定安装于回转轴上；磁粉制动器具有制动轴；磁粉制动器固接于回转部件上，制动轴所在直线与回转轴所在直线相互平行；第二同步带轮与制动轴固定连接，与第一同步带轮位于同侧，第二同步带轮通过同步带与第一同步带轮连接。本发明提出的机器人机械手无论在何种角度范围内工作，磁粉制动器始终能产生与负载重力矩方向相反的扭矩，从而减轻机器人二轴电机的载荷。

Description

一种机器人机械手

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种机器人机械手。

背景技术

现有的工业机器人由于其自身结构的特点，导致二轴电机需要提供较大的扭矩来满足工作需要。在实际应用中，从降低成本、节省空间等角度触发，人们希望尽量减轻二轴电机的载荷。因此，人们设计出平衡缸来减轻二轴电机的载荷，目前平衡缸技术主要为弹簧平衡缸以及氮气缸。

然而平衡缸的作用只能在一定范围内，当负载重心超出该范围时，平衡缸提供的扭矩就同负载的重力距方向相同，此时平衡缸不但不能起到平衡负载的作用，反而增大了机器人二轴电机的载荷，降低了二轴电机的使用寿命，增加了设备维护成本。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术中存在的问题，提出一种机器人机械手。

本发明的机器人机械手包括：回转部件、二轴电机、二轴减速器、竖直臂、第一同步带轮、磁粉制动器、第二同步带轮以及同步带，其中：所述二轴电机固定安装于所述回转部件上，所述二轴电机的输出端与所述二轴减速器的输入端相连接；所述二轴减速器的输出端与所述竖直臂相连接，所述二轴减速器用于将所述二轴减速器输入端扭矩转化为放大后的所述二轴减速器输出端扭矩，并带动所述竖直臂转动；所述竖直臂具有一回转轴，所述第一同步带轮固定安装于所述回转轴上；所述磁粉制动器具有一制动轴，所述制动轴用于传递扭矩；所述磁粉制动器固定安装于所述回转部件上，所述制动轴所在直线与所述回转轴所在直线相互平行；所述第二同步带轮与所述制动轴固定连接，且与所述第一同步带轮位于同侧，所述第二同步带轮通过所述同步带与所述第一同步带轮相连接；所述磁粉制动器在所述同步带轮的带动下，可产生与所述同步带轮转动方向相反的扭矩，以减轻所述二轴电机的载荷。

本发明提出的机器人机械手使用磁粉制动器作为机器人二轴电机载荷平衡装置，使得无论机器人机械手在何种角度范围内工作，磁粉制动器始终能产生与负载重力矩方向相反的扭矩，从而减轻机器人二轴电机的载荷，降低二轴电机的功率。

附图说明

下面结合附图对本发明进行详细说明，其中：

图1是本发明一实施例的机器人机械手立体图一；

图2是本发明一实施例的机器人机械手立体图二。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1—图2所示本发明的机器人机械手，其包括：回转部件100、二轴电机200、二轴减速器（图未示)、竖直臂300、第一同步带轮400、磁粉制动器500、第二同步带轮600以及同步带700。

如图2所示，所述二轴电机200固定安装于所述回转部件100上，所述二轴电机200的输出端与所述二轴减速器的输入端相连接。

所述二轴减速器的输出端与所述竖直臂300相连接，所述二轴减速器用于将其输入端扭矩（即所述二轴电机200的输出扭矩）转化为放大后的所述二轴减速器输出端扭矩，同时带动所述竖直臂300转动。

所述竖直臂300具有一回转轴，所述第一同步带轮400固定安装于所述回转轴上。

所述磁粉制动器500具有一制动轴，所述制动轴用于传递扭矩。所述磁粉制动器500固定安装于所述回转部件100上，所述制动轴所在直线与所述回转轴所在直线相互平行。

所述磁粉制动器500还带有电源线以及外部控制装置（图中未示出），所述电源线用于与外部电源连接，为所述磁粉制动器500供电；所述外部控制装置用于调节所述磁粉制动器500内部磁激电流大小，从而向外界提供不同大小的扭矩。

所述第二同步带轮600与所述制动轴固定连接，且与所述第一同步带轮400位于同侧，所述第二同步带轮600通过所述同步带700与所述第一同步带轮400相连接。

以上对本发明提出的一种机器人机械手构造及其各部件连接关系进行了介绍，下面对所述机器人机械手工作原理做进一步描述。

首先对所述二轴电机200以及所述磁粉制动器500供电，当挂载某负载的所述竖直臂300在二轴电机200的驱动下环绕所述回转轴运动时，所述第一同步带轮400跟随所述竖直臂同步转动，从而进一步通过所述同步带700带动所述第二同步带轮600转动，进而带动所述制动轴转动，由于所述磁粉制动器500已通电，其内部产生的磁激电流使得所述磁粉制动器500在所述制动轴处产生一个与所述同步带700转动方向相反的扭矩，并通过所述同步带700以及所述第一同步带轮400作用在所述竖直臂300上，从而减轻了所述二轴电机200的载荷，同时降低了所述二轴电机200的输出功率。

具体地，磁激电流大小的选取与挂载的负载重量以及所述竖直臂300的旋转角度有关。具体地，假设挂载的负载重量为M，所述负载距离所述回转轴的距离为L，所述竖直臂300与竖直面的夹角为α，则负载产生的重力矩大小为M×g×L×sinα，其中g为重力加速度。所述磁粉制动器500提供的扭矩大小为磁激电流强度I与常数K的乘积，其中，常数K与所使用的所述磁粉制动器500型号有关，可通过所述磁粉制动器500说明书中的扭矩特性图计算出来，磁激电流强度I可通过所述磁粉制动器500的外部控制装置调整。假设所述二轴电机200提供的扭矩大小为X，那么M×g×L×sinα=X+K×I，因此磁激电流强度I越大，所述二轴电机200需提供的扭矩大小X越小；磁激电流强度I越小，所述二轴电机200需提供的扭矩大小X越大。

优选地，如图2所示，所述机器人机械手还包括一轴电机800以及一轴减速器900。

其中，所述一轴电机800固定安装于所述回转部件100上，所述一轴电机800的输出端与所述一轴减速器900的输入端相连接；所述一轴减速器900的输出端与所述回转部件100相连，所述一轴减速器900用于将其输入端扭矩（即所述一轴电机800的输出扭矩）转化为放大后的所述一轴减速器900输出端扭矩，并带动所述回转部件100转动。

本发明提出的机器人机械手使用所述磁粉制动器500作为所述二轴电机200的载荷平衡装置，使得无论所述机器人机械手在何种角度范围内工作，磁粉制动器500始终能产生与负载重力矩方向相反的扭矩，从而减轻所述二轴电机200的载荷，并降低所述二轴电机200的功率，达到延长所述二轴电机200使用寿命、降低设备维护成本的目的。

虽然本发明参照当前的较佳实施方式进行了描述，但本领域的技术人员应能理解，上述较佳实施方式仅用来说明本发明，并非用来限定本发明的保护范围，任何在本发明的精神和原则范围之内，所做的任何修饰、等效替换、改进等，均应包含在本发明的权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种机器人机械手，包括：回转部件、二轴电机、二轴减速器、竖直臂、第一同步带轮、磁粉制动器、第二同步带轮以及同步带，其特征在于：

所述二轴电机固定安装于所述回转部件上，所述二轴电机的输出端与所述二轴减速器的输入端相连接；

所述二轴减速器的输出端与所述竖直臂相连接，所述二轴减速器用于将所述二轴减速器输入端扭矩转化为放大后的所述二轴减速器输出端扭矩，并带动所述竖直臂转动；

所述竖直臂具有一回转轴，所述第一同步带轮固定安装于所述回转轴上；

所述磁粉制动器具有一制动轴，所述制动轴用于传递扭矩；

所述磁粉制动器固定安装于所述回转部件上，所述制动轴所在直线与所述回转轴所在直线相互平行；

所述第二同步带轮与所述制动轴固定连接，且与所述第一同步带轮位于同侧，所述第二同步带轮通过所述同步带与所述第一同步带轮相连接；

所述磁粉制动器在所述同步带轮的带动下，可产生与所述同步带轮转动方向相反的扭矩，以减轻所述二轴电机的载荷。

2.如权利要求1所述的机器人机械手，其特征在于，所述竖直臂通过所述第一同步带轮、所述同步带以及所述第二同步带轮带动所述制动轴转动，所述磁粉制动器可产生与所述同步带转动方向相反的扭矩，并通过所述同步带作用在所述竖直臂上，达到减轻所述二轴电机载荷的目的。

3.如权利要求1所述的机器人机械手，其特征在于，还包括：一轴电机以及一轴减速器，其中：

所述一轴电机固定安装于所述回转部件上，所述一轴电机的输出端与所述一轴减速器的输入端相连接；

所述一轴减速器的输出端与所述回转部件相连，所述一轴减速器用于将所述一轴减速器输入端扭矩转化为放大后的所述一轴减速器输出端扭矩，并带动所述回转部件转动。

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