CN105710894B - 一种主手摆动关节结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人工程领域，具体地说是一种主手摆动关节结构，包括关节外壳、滑动轴承座、滑动轴承、调节螺母、电刷定位架、转轴及传感器，关节外壳一端的内部内置有传感器，该传感器包括传感器膜片及传感器电刷，传感器膜片固连于关节外壳上，滑动轴承座通过限位销钉定位于外壳上，可以上下窜动但不能转动，滑动轴承与电刷定位架固连于转轴上，传感器电刷固连于电刷定位架上端，当转轴转动时电刷即相对传感器膜片转动，传感器可检测到电压信号，锁紧螺母能够将转动轴限位于关节外壳内，同时可以调节转轴的阻尼，后续关节的传感器线可以从转轴的中空穿过。本发明具有结构紧凑、性能稳定、关节阻力可调等优点。

Description

一种主手摆动关节结构
技术领域
本发明属于机器人工程领域，具体地说是一种主手摆动关节结构。
背景技术
目前，遥操作机械手在军事、海洋、航天等领域被广泛应用。遥操作机械手的控制方式主要是主从式，其中主手是从手的缩小模型，关节与主手对应，每个关节内置传感器，通过对主手操控实现对从手的控制。主手一般含多个关节，其中摆动关节是常用的关节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主手摆动关节结构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括关节外壳、滑动轴承座、滑动轴承、调节螺母、电刷定位架、转轴及传感器，其中关节外壳一端的内部内置有传感器，该传感器包括传感器膜片及传感器电刷，所述关节外壳的另一端与所述调节螺母螺纹连接；所述传感器与调节螺母之间设有相对关节外壳仅能上下移动的滑动轴承座，所述转轴由调节螺母内插入，通过该调节螺母轴向限位，所述电刷定位架的一端通过所述滑动轴承与滑动轴承座转动连接，并安装有所述传感器械电刷，所述电刷定位架的另一端及滑动轴承分别与转轴连接，随所述转轴转动；所述滑动轴承座与调节螺母抵接，通过该调节螺母调节所述滑动轴承座与滑动轴承之间相对转动的阻尼；后续关节的数据线依次经转轴、电刷定位架，由关节外壳引出，所述传感器膜片上的传感器线由关节外壳引出。
其中：所述滑动轴承座与滑动轴承之间为楔形的接触面，所述滑动轴承通过该楔形的接触面在随转轴转动过程中与所述关节外壳同轴；所述滑动轴承座为上下两个，在两个滑动轴承座的一侧设有将其定位于所述关节外壳内的限位销钉；所述滑动轴承位于上下两个滑动轴承座之间、组成滑动副，与所述上下两个滑动轴承座均为楔形的接触面；位于下方的所述滑动轴承座与所述调节螺母抵接，通过旋转调节螺母实现上下移动，调整所述滑动轴承座与滑动轴承之间的摩擦力，进而调节关节转动的阻尼；所述滑动轴承通过定位销钉与转轴固接，随所述转轴转动；
所述调节螺母为中空的倒置“T”形，一端与所述关节外壳的另一端螺纹连接，另一端位于所述关节外壳另一端的外部；所述转轴为倒置的“T”形，中间开有供所述后续关节的数据线穿过的第一通孔，该转轴的一端由调节螺母插入、与所述调节螺母过渡配合，所述转轴的另一端位于调节螺母的外部；所述电刷定位架的一端与传感器电刷固接，另一端与所述转轴螺纹连接，所述电刷定位架的中间开有供所述后续关节的数据线穿过的第二通孔；所述传感器为分离式传感器，所述传感器膜片位于传感器电刷上方，并固定在所述关节外壳的内部，所述传感器电刷通过电刷定位架随转轴转动，通过所述传感器检测到电压值变化的信号；所述关节外壳、滑动轴承、调节螺母、电刷定位架及转轴的轴向中心线共线。
本发明的优点与积极效果为：
1.性能稳定：本发明采用关节内部走线，且传感器线折扭角度极小，可靠性和稳定性大大提高。
2.结构紧凑：本发明中的传感器采用分离式传感器，且置于关节外壳内部，这些设计使整个关节机构非常紧凑。
3.关节阻力可调：本发明中的调节螺母能够调节关节的阻力，可根据需要进行调节，以便满足不同的操作需求。
4.本发明滑动轴承与滑动轴承座之间为楔形的接触面，保证了关节转动时滑动轴承与关节外壳同轴。
附图说明
图1为本发明的内部结构示意图；
其中：1为关节外壳，2为滑动轴承座，3为滑动轴承，4为调节螺母，5为电刷定位架，6为转轴，7为传感器膜片，8为传感器电刷，9为限位销孔钉，10为定位销钉，11为第一通孔，12为第二通孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1所示，本发明包括关节外壳1、滑动轴承座2、滑动轴承3、调节螺母4、电刷定位架5、转轴6、传感器、限位销钉9及定位销钉10，其中传感器为分离式传感器，包括传感器膜片7及传感器电刷8。
关节外壳1为内部中空结构，中间开有第三通孔13。关节外壳1一端的内部内置有传感器，传感器膜片7固定在关节外壳1的内部。滑动轴承座2的一侧设有限位销钉9，滑动轴承座2通过限位销钉9定位于关节外壳1内，滑动轴承座2相对于关节外壳1仅可以上下窜动，但不能转动。滑动轴承座2为上下两个，滑动轴承3位于上下两个滑动轴承座2之间、组成滑动副，滑动轴承3上下两端的外边缘与上下两个滑动轴承座2均为楔形的接触面，保证了关节转动时滑动轴承3与关节外壳1同轴。调节螺母4为中空的倒置“T”形，一端与关节外壳1的另一端螺纹连接，另一端位于关节外壳1另一端的外部。
转轴6为倒置的“T”形，中间开有供后续关节的数据线14穿过的第一通孔11，该转轴6的一端由调节螺母4插入、与调节螺母4过渡配合，转轴6的另一端位于调节螺母4的外部。调节螺母4对转轴6轴向限位，将转轴6限位于关节外壳1的空腔内；同时，位于下方的滑动轴承座2与调节螺母4抵接，通过旋转调节螺母4实现上下移动，调整滑动轴承座2与滑动轴承3之间的摩擦力，进而调节关节转动的阻尼。
电刷定位架5的一端通过滑动轴承3与滑动轴承座2转动连接，并与传感器电刷8固接；电刷定位架5的另一端与转轴6螺纹连接，电刷定位架5的中间开有供后续关节的数据线14穿过的第二通孔12。滑动轴承3通过定位销钉10与转轴6固接，随转轴6转动。
传感器膜片7位于传感器电刷8上方，并固定在关节外壳1的内部，传感器膜片7上的传感器线15由关节外壳1上的第三通孔13引出；传感器电刷8固接在电刷定位架5的一端，通过电刷定位架5随转轴6转动，当关节的转轴6相对关节外壳1转动时，传感器能够检测到电压值变化的信号。
本发明的关节外壳1、滑动轴承3、调节螺母4、电刷定位架5及转轴6的轴向中心线共线。
本发明的工作原理为：
传感器膜片7固连于关节外壳1内，传感器电刷8通过电刷定位轲5随转轴6转动。当关节的转轴6相对关节外壳1转动时，传感器能够检测到电压值的变化，且通过调节螺母4可以通过改变滑动轴承3与滑动轴承座2的摩擦力进而调节关节的阻力，以便满足不同的操作需求。
本发明可应用于主从式机械手系统，是主手的重要组成部分。

Claims (9)

1.一种主手摆动关节结构，其特征在于：包括关节外壳(1)、滑动轴承座(2)、滑动轴承(3)、调节螺母(4)、电刷定位架(5)、转轴(6)及传感器，其中关节外壳(1)一端的内部内置有传感器，该传感器包括传感器膜片(7)及传感器电刷(8)，所述关节外壳(1)的另一端与所述调节螺母(4)螺纹连接；所述传感器与调节螺母(4)之间设有相对关节外壳(1)仅能上下移动的滑动轴承座(2)，所述转轴(6)由调节螺母(4)内插入，通过该调节螺母(4)轴向限位，所述电刷定位架(5)的一端通过所述滑动轴承(3)与滑动轴承座(2)转动连接，并安装有所述传感器械电刷(8)，所述电刷定位架(5)的另一端及滑动轴承(3)分别与转轴(6)连接，随所述转轴(6)转动；所述滑动轴承座(2)与调节螺母(4)抵接，通过该调节螺母(4)调节所述滑动轴承座(2)与滑动轴承(3)之间相对转动的阻尼；后续关节的数据线(14)依次经转轴(6)、电刷定位架(5)，由关节外壳(1)引出，所述传感器膜片(7)上的传感器线(15)由关节外壳(1)引出。
2.按权利要求1所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述滑动轴承座(2)与滑动轴承(3)之间为楔形的接触面，所述滑动轴承(3)通过该楔形的接触面在随转轴(6)转动过程中与所述关节外壳(1)同轴。
3.按权利要求2所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述滑动轴承座(2)为上下两个，在两个滑动轴承座(2)的一侧设有将其定位于所述关节外壳(1)内的限位销钉(9)；所述滑动轴承(3)位于上下两个滑动轴承座(2)之间、组成滑动副，与所述上下两个滑动轴承座(2)均为楔形的接触面；位于下方的所述滑动轴承座(2)与所述调节螺母(4)抵接，通过旋转调节螺母(4)实现上下移动，调整所述滑动轴承座(2)与滑动轴承(3)之间的摩擦力，进而调节关节转动的阻尼。
4.按权利要求1、2或3所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述滑动轴承(3)通过定位销钉(10)与转轴(6)固接，随所述转轴(6)转动。
5.按权利要求1所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述调节螺母(4)为中空的倒置“T”形，一端与所述关节外壳(1)的另一端螺纹连接，另一端位于所述关节外壳(1)的另一端外部。
6.按权利要求1所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述转轴(6)为倒置的“T”形，中间开有供所述后续关节的数据线(14)穿过的第一通孔(11)，该转轴(6)的一端由调节螺母(4)插入、与所述调节螺母(4)过渡配合，所述转轴(6)的另一端位于调节螺母(4)的外部。
7.按权利要求1所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述电刷定位架(5)的一端与传感器电刷(8)固接，另一端与所述转轴(6)螺纹连接，所述电刷定位架(5)的中间开有供所述后续关节的数据线(14)穿过的第二通孔(12)。
8.按权利要求7所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述传感器为分离式传感器，所述传感器膜片(7)位于传感器电刷(8)上方，并固定在所述关节外壳(1)的内部，所述传感器电刷(8)通过电刷定位架(5)随转轴(6)转动，通过所述传感器检测到电压值变化的信号。
9.按权利要求1所述的主手摆动关节结构，其特征在于：所述关节外壳(1)、滑动轴承(3)、调节螺母(4)、电刷定位架(5)及转轴(6)的轴向中心线共线。
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