CN104385265A - 一种具有冗余自由度的机器人 - Google Patents

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叶冬森
陈剑
王鹏程
房立龙
陈丹惠
张丽华
孙少明
骆敏舟
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Hefei Institutes of Physical Science of CAS
Institute of Advanced Manufacturing Technology
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Institute of Advanced Manufacturing Technology
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Abstract

本发明提供一种具有冗余自由度的机器人，包括装有驱动装置的躯干部，两条臂部和安装在臂部末端的一个机器人手爪部，两条所述臂部包括七个关节部，该关节部呈圆柱状，相邻两关节部的轴线相互垂直，相邻两关节部之间设置有关节连接器；本发明创造可实现臂部具有七个自由度，可以在多个运动轨迹过程中选择合适的位姿，使臂部具有较好的运动灵活性；在作业时能够承受的周期性重力和扭矩较大，具有较高的承重性能；关节部和关节连接器均形成模块化，具有易于构建和低成本的优点；机器人的臂部重量减轻，使得操作更换灵活，并且本发明创造的机器人具有低能耗的优点。

Description

一种具有冗余自由度的机器人
技术领域
本发明创造属于机器人领域，尤其是涉及一种具有冗余自由度的机器人。
背景技术
在机器人领域中，具有冗余自由度的机器人是指具有自由度多于完成某项作业任务所需要的最少自由度的机器人；具有冗余自由度可以用来改善机器人的运动学和动力学特性，可以增加灵活性、优化主运动任务、优化关节的速度和力矩；当前工业机器人的应用是为单臂机器人独自工作的能力准备的，这样的机器人只适应于特定的产品和工作环境，并且依赖于所提供的专用设备和工夹具。
发明内容
本发明创造要解决的问题是提供一种具有冗余自由度的机器人。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种具有冗余自由度的机器人，包括装有驱动装置的躯干部，两条臂部和安装在臂部末端的一个机器人手爪部，其特征在于：两条所述臂部包括七个关节部，该关节部呈圆柱状，相邻两关节部的轴线相互垂直，相邻两关节部之间设置有关节连接器。
所述关节连接器呈L形，设有相互垂直的底座和连接壁，底座上表面设有与所述关节部的外侧壁相配合的圆弧形的凹槽，在凹槽的中间区域开设有第一导线输出孔，在连接壁的中间区域开设有第二导线输出孔；该关节连接器配合套装在关节部的下部，该关节连接器底座凹槽的内表面和连接壁的内表面与所述关节部的外侧壁和下底面相抵接；该关节连接器底座外表面与相邻关节部的下底面相抵接。
所述关节连接器的底座和连接壁的边界整体呈半圆形，所述关节连接器的底座和连接壁的边缘呈波浪形。
沿所述底座边界均分有多个减重通孔。
所述第一导线孔一侧向着所述连接壁方向开设有圆弧形导线安装槽。
与所述躯干部连接的关节部的轴线沿水平设置，与其相连的关节连接部的底座竖向垂直设置；与所述机器人手爪部连接的关节部的轴线沿水平设置，与其相连的关节连接部的底座沿水平设置。
所述关节部包括关节套筒和设置关节套筒内部的伺服电机及光电编码器。
本发明创造具有的优点和积极效果是：
1)通过七个关节部以及相邻两关节部之间的关节连接器，相邻两关节部的轴线相互垂直，可实现臂部具有七个自由度，使得机器人通用性好，动作灵活，臂部可以在多个运动轨迹过程中选择合适的位姿，使手臂具有较好的运动灵活性。
2)关节连接器的底座和连接壁使得，臂部在作业时能够承受的周期性重力和扭矩较大，具有较高的承重性能，并且其具有较高灵活性、精密性。
3)关节部和关节连接器均形成模块化，具有易于构建和低成本的优点。
4)关节连接器上设置有减重通孔，可以使得臂部重量减轻，使得操作更换灵活，并且是机器人具有低能耗的优点。
附图说明
图1是本发明的总体结构示意图
图2是图1中相邻两关节部与关节连接器连接的立体结构示意图
图3是图1中关节连接器的结构示意图
图4是图3中底座的横向剖面图
图5是图3中连接壁的纵向剖面图
图中：躯干部 1；关节部 2；关节连接器 3；机器人手爪部 4；臂部 5；导线输出孔 6；减重通孔 7；导线安装槽 8；底座 9；连接壁 10；凹槽 11；边缘 12；边界 13。
具体实施方式
下面结合附图对本发明创造的具体实施例做详细说明。
如图1至5所示，一种具有冗余自由度的机器人，包括装有驱动装置的躯干部1，两条臂部5和安装在臂部5末端的一个机器人手爪部4，两条所述臂部包括七个关节部2，该关节部2呈圆柱状，相邻两关节部2的轴线相互垂直，相邻两关节部2之间设置有关节连接器3；
关节连接器3呈L形，设有相互垂直的底座9和连接壁10，底座9上表面设有与所述关节部2的外侧壁相配合的圆弧形的凹槽11，在凹槽11的中间区域和连接壁的中间区域开设有导线输出孔6；该关节连接器3配合套装在关节部2的底部或顶部，该关节连接器3底座9凹槽11的内表面和连接壁10的内表面与所述关节部2的外侧壁和下底面相抵接；该关节连接器3底座9的外表面与相邻关节部2的下底面相抵接；
所述关节连接器3的底座9和连接壁10的边界13整体呈半圆形，所述关节连接器3的底座9和连接壁10的边缘12呈波浪形；
沿所述底座9边界13均分分布有多个减重通孔7；
位于所述底座9上的导线输出孔6一侧向着所述连接壁10方向开设有圆弧形导线安装槽8；
与所述躯干部1连接的关节部2的轴线沿水平设置，与其相连的关节连接器3的底座9竖向垂直设置；与所述机器人手爪部4连接的关节部2的轴线沿水平设置，与其相连的关节连接器3的底座9沿水平设置；
所述关节部2包括关节套筒和设置关节套筒内部的伺服电机及光电编码器。
以上对本发明创造的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种具有冗余自由度的机器人，包括装有驱动装置的躯干部，两条臂部和安装在臂部末端的一个机器人手爪部，其特征在于：两条所述臂部包括七个关节部，该关节部呈圆柱状，相邻两关节部的轴线相互垂直，相邻两关节部之间设置有关节连接器。
2.根据权利要求1所述的一种具有冗余自由度的机器人，其特征在于：所述关节连接器呈L形，设有相互垂直的底座和连接壁，底座上表面设有与所述关节部的外侧壁相配合的圆弧形的凹槽，在凹槽的中间区域开设有第一导线输出孔，在连接壁的中间区域开设有第二导线输出孔；该关节连接器配合套装在关节部的下部，该关节连接器底座凹槽的内表面和连接壁的内表面与所述关节部的外侧壁和下底面相抵接；该关节连接器底座外表面与相邻关节部的下底面相抵接。
3.根据权利要求3所述的一种具有冗余自由度的机器人，其特征在于：所述关节连接器的底座和连接壁的边界整体呈半圆形，所述关节连接器的底座和连接壁的边缘呈波浪形。
4.根据权利要求3所述的一种具有冗余自由度的机器人，其特征在于：沿所述底座边界均分有多个减重通孔。
5.根据权利要求3所述的一种具有冗余自由度的机器人，其特征在于：所述第一导线孔一侧向着所述连接壁方向开设有圆弧形导线安装槽。
6.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种具有冗余自由度的机器人，其特征在于：与所述躯干部连接的关节部的轴线沿水平设置，与其相连的关节连接部的底座竖向垂直设置；与所述机器人手爪部连接的关节部的轴线沿水平设置，与其相连的关节连接部的底座沿水平设置。
7.根据权利要求1至5任一权利要求所述的一种具有冗余自由度的机器人，其特征在于：所述关节部包括关节套筒和设置关节套筒内部的伺服电机及光电编码器。
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