CN106499786B - 机器人关节驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种机器人关节驱动装置，包括驱动机构和机器人关节机构；驱动机构，包括转动装置、第一螺旋传动装置和第二螺旋传动装置；第一螺旋传动装置的螺杆一端连接第一液压缸的活塞；第二螺旋传动装置的螺母与第一螺旋传动装置的螺母转动方向相反，第二螺旋传动装置的螺杆一端连接第二液压缸的活塞；第一液压缸设置有第一油孔，第二液压缸设置有第二油孔；机器人关节机构，沿机器人关节运动方向的两端分别连接第一油孔和第二油孔；第一液压缸和第二液压缸的液压油通过第一油孔和第二油孔连接并推动机器人关节沿运动方向运动。本发明能够直接确定机器人关节的运动量。

Description

机器人关节驱动装置

技术领域

本发明涉及机器人关节驱动技术领域，尤其涉及机器人关节驱动装置。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

机器人在运动过程中，需要驱动机器人的关节进行直线、转动等一系列的运动，从而完成各项动作。

目前，在驱动机器人关节的运动时，需要在机器人的关节设置传感器来查看机器人关节的运动量，并根据传感器反馈的数据来控制关节的运动。因此，现有技术中，需要在机器人关节安装传感器等装置才能确定机器人关节的运动量。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种机器人关节驱动装置，能够直接确定机器人关节的运动量。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种机器人关节驱动装置，包括驱动机构和机器人关节机构；

所述驱动机构，包括转动装置、第一螺旋传动装置和第二螺旋传动装置；所述转动装置用于驱动所述第一螺旋传动装置的螺母转动，所述第一螺旋传动装置的螺杆一端连接第一液压缸的活塞；所述第二螺旋传动装置的螺母与所述第一螺旋传动装置的螺母转动方向相反，所述第二螺旋传动装置的螺杆一端连接第二液压缸的活塞；所述第一液压缸设置有第一油孔，所述第二液压缸设置有第二油孔；

所述机器人关节机构，沿机器人关节运动方向的两端分别连接所述第一油孔和所述第二油孔；所述第一液压缸和所述第二液压缸的液压油通过所述第一油孔和所述第二油孔连接并推动所述机器人关节沿运动方向运动。

优选的，所述转动装置为伺服电机。

优选的，所述转动装置连接有第一齿轮，所述第一螺旋传动装置的螺母固定连接第二齿轮，所述第二螺旋传动装置的螺母固定连接第三齿轮，所述第二齿轮分别啮合所述第一齿轮和所述第三齿轮；所述第二齿轮和所述第三齿轮为同步齿轮。

优选的，所述第一螺旋传动装置包括第一导杆板和第一导杆，所述第一导杆板与所述第一螺旋传动装置的螺杆固定连接；所述第一导杆与所述第一螺旋传动装置的螺杆平行，所述第一导杆一端固定连接所述第一导杆板，所述第一导杆滑动配合有第一线性衬套；

所述第二螺旋传动装置包括第二导杆板和第二导杆，所述第二导杆板与所述第二螺旋传动装置的螺杆固定连接；所述第二导杆与所述第二螺旋传动装置的螺杆平行，所述第二导杆一端固定连接所述第二导杆板，所述第二导杆滑动配合有第二线性衬套。

优选的，所述第一液压缸的活塞与所述第一液压缸接触部分设置有油封；

所述第二液压缸的活塞与所述第二液压缸接触部分设置有油封。

采用上述结构，本发明提出的机器人关节驱动装置，转动装置转动时第一螺旋传动装置运动，从而带动第一液压缸的活塞和第二液压缸的活塞反向移动，带动液压油推动机器人关节运动；确定转动装置的转动量即可以确定活塞的移动量，从而确定机器人关节的运动量。

附图说明

图1为本发明实施例中驱动机构的主视图；

图2为本发明实施例中驱动机构的俯视图；

图3为沿图2中A-A的剖视放大图；

图4为沿图2中B-B的剖视放大图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

结合图1、图2和图3，本发明实施例提出了一种机器人关节驱动装置，包括驱动机构和机器人关节机构；

驱动机构，包括转动装置101、第一螺旋传动装置102和第二螺旋传动装置103；转动装置101用于驱动第一螺旋传动装置102的螺母1021转动，第一螺旋传动装置102的螺杆1022一端连接第一液压缸104的活塞；第二螺旋传动装置103的螺母1031与第一螺旋传动装置102的螺母1021转动方向相反，第二螺旋传动装置103的螺杆1032一端连接第二液压缸105的活塞；第一液压缸104设置有第一油孔1041，第二液压缸105设置有第二油孔1051；

机器人关节机构，沿机器人关节运动方向的两端分别连接第一油孔1041和第二油孔1051；第一液压缸104和第二液压缸105的液压油通过第一油孔1041和第二油孔1051连接并推动机器人关节沿运动方向运动。

可见，本发明实施例提出的机器人关节驱动装置，转动装置101转动时第一螺旋传动装置102运动，从而带动第一液压缸104的活塞1043和第二液压缸105的活塞1053反向移动，带动液压油推动机器人关节运动；确定转动装置101的转动量可以确定活塞的移动量，从而确定液压油的运动量，从而确定机器人关节的运动量。

在本发明实施例中，转动装置101的作用是为螺杆1022提供转动力，因此，转动装置101只要能够提供转动力，知道转动量即可。优选的，转动装置101为伺服电机。

其中，伺服电机(servo motor)是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机。伺服电机可以控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。通过伺服电机驱动螺杆1022转动，伺服电机的转动量可以精确控制，从而可以准确确定机器人关节的运动量。

在本发明实施例中，转动装置101连接有第一齿轮106，第一螺旋传动装置102的螺母1021固定连接第二齿轮107，第二螺旋传动装置103的螺母1031固定连接第三齿轮108，第二齿轮107分别啮合第一齿轮106和第三齿轮108；第二齿轮107和第三齿轮108为同步齿轮。

在本实施例中，通过齿轮传动，传动平稳，传动比精确，工作可靠、效率高、寿命长，使用的功率、速度和尺寸范围大。通过第二齿轮和第三齿轮啮合，可以使第二齿轮和第三齿轮的转向相反。举例来说，当转动装置伺服电机顺时针转动时，带动第一齿轮顺时针转动，第二齿轮逆时针转动，第三齿轮顺时针转动；由于第二齿轮和第三齿轮转向相反，可以带动第一螺旋机构和第二螺旋机构的螺杆反向移动，即第一螺旋机构的螺杆上移时，第二螺旋机构的螺杆下移，从而可以形成第一液压缸出油时，第二液压缸进油；第二齿轮和第三齿轮为同步齿轮，第一螺旋机构的螺杆和第二螺旋机构的螺杆的螺距相同，第一螺旋机构的螺杆和第二螺旋机构的螺杆位移量相同，从而第一液压缸和第二液压缸进出油量相同，第一液压缸的出油推动机器人关节向第二液压缸的液压油方向运动，第二液压缸回油，完成机器人关节的运动。

在本发明实施例中，第一螺旋传动装置102包括第一导杆板1023和第一导杆1024，所述第一导杆板1023与所述第一螺旋传动装置102的螺杆1022固定连接；所述第一导杆1024与所述第一螺旋传动装置102的螺杆1022平行，所述第一导杆1024一端固定连接所述第一导杆板1023，所述第一导杆1024滑动配合有第一线性衬套1025；

所述第二螺旋传动装置103包括第二导杆板1033和第二导杆1034，所述第二导杆板1033与所述第二螺旋传动装置103的螺杆1032固定连接；所述第二导杆1034与所述第二螺旋传动装置103的螺杆1032平行，所述第二导杆1034一端固定连接所述第二导杆板1033，所述第二导杆1034滑动配合有第二线性衬套1035。

详细的，导杆板和导杆用于对螺杆进行导向，限制螺杆旋转，使螺杆沿螺杆轴向运动。其中，导杆可以为一根或多根，一根或多根导杆通过固定孔与线性衬套滑动连接，限制螺杆沿导杆轴向方向移动。

在本发明实施例中，第一液压缸104的活塞1043与第一液压缸104接触部分设置有油封1042；

第二液压缸105的活塞1053与第二液压缸105接触部分设置有油封1052。

油封是用来封油脂(油是传动系统中最常见的液体物质，也泛指一般的液体物质之意)的机械元件，它将传动部件中需要润滑的部件与出力部件隔离，不至于让润滑油渗漏。通过在活塞与液压缸接触部分设置油封，可以防止液压油泄露，从而更加准确的确定活塞杆的移动量，即确定机器人关节的运动量。

举例来说，机器人关节驱动装置工作时，伺服电机顺时针转动时，带动第一齿轮顺时针转动，第二齿轮逆时针转动，第三齿轮顺时针转动；设置螺母顺时针转动时，螺杆下降，从而第一螺旋传动机构中，螺母逆时针转动，螺杆上升；第二螺旋机构中，螺母顺时针转动，螺杆下降；第一液压缸出油；第二液压缸进油，第一液压缸的液压油通过第一油孔推动机器人关节向第二液压缸的液压油方向运动，推动第二液压缸回油。液压油直接或间接连接机器人关节，通过液压油的体积变化带动机器人关节向一侧移动或转动。确定第一液压缸的出油量或第二液压缸的回油量就可以确定机器人关节的运动量。其中，第一液压缸的出油量可以通过第一螺旋传动机构的螺杆运动量即螺母转动量即第二齿轮转动量即第一齿轮转动量即伺服电机转动量确定。

详细的，机器人关节可以设置在一腔室中，与腔室滑动密封连接，机器人关节类似于液压缸内的活塞，当腔室内进入液压油时，会推动机器人关节在腔室内移动；腔室为弧形时，机器人关节转动，腔室为直线时，机器人关节直线移动。一侧腔室进出油时，机器人关节往复运动。

由于液压油为不可压缩液体，当液压油运动时，带动密闭腔室体积的变化，推动机器人关节运动。

通过确定伺服电机的转动量，即可以知道螺杆的转动量，结合螺杆转动量和螺杆的螺距，即可以知道螺母的移动量，即可以确定活塞杆的移动量，从而可以确定液压油的运动量。机器人运动机构通过液压油的运动量来推动机器人关节转动。

详细的，设机器人关节转动或移动1个距离单位时，所需的液压油运动量为A，液压油与活塞的接触端面的面积为B；活塞移动距离为C时，移动液压油的体积为B*C，机器人关节转动或移动B*C/A个距离单位。活塞的移动距离C可以通过螺母转动量和螺杆的螺距确定，螺杆的螺距为定值，因此只需要知道伺服电机的转动量即可以确定机器人关节的运动量。

综上所述，本发明实施例至少可以实现如下效果：

在本发明实施例中，转动装置转动时第一螺旋传动装置运动，从而带动第一液压缸的活塞和第二液压缸的活塞反向移动，带动液压油推动机器人关节运动；确定转动装置的转动量可以确定活塞的移动量，从而确定液压油的运动量，从而确定机器人关节的运动量。

在本发明实施例中，转动装置为伺服电机，从而可以准确确定机器人关节的运动量。

在本发明实施例中，活塞与液压缸接触部分设置有油封，可以防止液压油泄露，从而更加准确的确定活塞杆的移动量，即可以准确确定机器人关节的运动量。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种机器人关节驱动装置，其特征在于，包括驱动机构和机器人关节机构；

所述驱动机构，包括转动装置、第一螺旋传动装置和第二螺旋传动装置；所述转动装置用于驱动所述第一螺旋传动装置的螺母转动，所述第一螺旋传动装置的螺杆一端连接第一液压缸的活塞；所述第二螺旋传动装置的螺母与所述第一螺旋传动装置的螺母转动方向相反，所述第二螺旋传动装置的螺杆一端连接第二液压缸的活塞；所述第一液压缸设置有第一油孔，所述第二液压缸设置有第二油孔；

所述机器人关节机构，沿机器人关节运动方向的两端分别连接所述第一油孔和所述第二油孔；所述第一液压缸和所述第二液压缸的液压油通过所述第一油孔和所述第二油孔连接并推动所述机器人关节沿运动方向运动；

所述转动装置为伺服电机；

所述第一液压缸的活塞与所述第一液压缸接触部分设置有油封；

所述第二液压缸的活塞与所述第二液压缸接触部分设置有油封。

2.如权利要求1所述的机器人关节驱动装置，其特征在于，所述转动装置连接有第一齿轮，所述第一螺旋传动装置的螺母固定连接第二齿轮，所述第二螺旋传动装置的螺母固定连接第三齿轮，所述第二齿轮分别啮合所述第一齿轮和所述第三齿轮；所述第二齿轮和所述第三齿轮为同步齿轮。

3.如权利要求1所述的机器人关节驱动装置，其特征在于，所述第一螺旋传动装置包括第一导杆板和第一导杆，所述第一导杆板与所述第一螺旋传动装置的螺杆固定连接；所述第一导杆与所述第一螺旋传动装置的螺杆平行，所述第一导杆一端固定连接所述第一导杆板，所述第一导杆滑动配合有第一线性衬套；

所述第二螺旋传动装置包括第二导杆板和第二导杆，所述第二导杆板与所述第二螺旋传动装置的螺杆固定连接；所述第二导杆与所述第二螺旋传动装置的螺杆平行，所述第二导杆一端固定连接所述第二导杆板，所述第二导杆滑动配合有第二线性衬套。