CN106584511A - 一种用于俯仰关节的重力平衡装置 - Google Patents

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杜志江
闫志远
陈霖
刘龙
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • B25J19/0008—Balancing devices
    • B25J19/0016—Balancing devices using springs

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Abstract

本发明公开了一种用于俯仰关节的重力平衡装置，包括：俯仰关节单元，其包括一具有容置腔的俯仰关节座和一俯仰关节，所述俯仰关节通过俯仰轴转动的设置在所述俯仰关节座的容置腔内；主臂连接座，其通过所述俯仰轴与所述俯仰关节连接；立柱，其一端活动的设置在所述俯仰关节座内；以及气弹簧，其一端与所述立柱相铰接、另一端与所述俯仰关节相铰接；其中，所述立柱在所述气弹簧的驱动下沿竖直方向作直线往复运动。本发明通过在立柱与俯仰关节之间设置一气弹簧来实现俯仰关节的重力平衡，具有结构简单，占用空间小，使用效果好的优点。

Description

一种用于俯仰关节的重力平衡装置
技术领域：
本发明涉及机器人技术领域，更具体的说涉及一种俯仰关节的重力平衡装置。
背景技术：
机器人的平衡状态是一个很重要的问题，由于关节式机器人手臂的重心不通过其转轴，机器人手臂在绕其关节运动时，其手臂的重心会随着手臂运动的位置、速度、加速度的变化而发生变化，因而产生相对于关节呈非线性变化的重力力矩，非线性变化的重力力矩不利于关节驱动装置对关节的控制。
在实际应用中，一般会使用配重重力平衡装置或弹簧重力平衡装置来降低手臂重力力矩的非线性影响，但配重重力平衡装置或弹簧重力平衡装置存在体积大、重量重的问题。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，而提供一种用于俯仰关节的重力平衡装置，其通过在立柱与俯仰关节之间设置一气弹簧来实现俯仰关节的重力平衡，具有结构简单，占用空间小，使用效果好的优点。
本发明的技术解决措施如下：一种用于俯仰关节的重力平衡装置，包括：俯仰关节单元，其包括一具有容置腔的俯仰关节座和一俯仰关节，所述俯仰关节通过俯仰轴转动的设置在所述俯仰关节座的容置腔内；主臂连接座，其通过所述俯仰轴与所述俯仰关节连接；立柱，其一端活动的设置在所述俯仰关节座内；以及气弹簧，其一端与所述立柱相铰接、另一端与所述俯仰关节相铰接；其中，所述立柱在所述气弹簧的驱动下沿竖直方向作直线往复运动。
作为上述技术方案的优选，所述立柱为中空结构，所述立柱下部的中空腔内设置有一第二销轴，所述气弹簧的缸体通过所述第二销轴与所述立柱相铰接。
作为上述技术方案的优选，所述俯仰关节上成型有一铰接座，所述铰接座上设置有一第一销轴，所述气弹簧的活塞杆通过所述第一销轴与所述俯仰关节相铰接。
作为上述技术方案的优选，所述俯仰关节座与所述立柱相配合的一端成型有一导向部。
作为上述技术方案的优选，所述导向部沿竖直方向延伸。
本发明的有益效果在于：通过在立柱与俯仰关节之间设置一气弹簧，这样主臂作用在主臂连接座上的重力能够与气弹簧的压力相平衡，从而实现俯仰关节的重力平衡；气弹簧的一端与立柱铰接、另一端与俯仰关节铰接，结构简单，安装方便，占用空间小；另外，气弹簧能够实现恒力效果，重力平衡效果好。
附图说明：
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1为本发明重力平衡装置的结构示意图。
图中，10、俯仰关节单元；11、俯仰关节座；111、导向部；12、俯仰关节；121、铰接座；122、第一销轴；20、俯仰轴；30、主臂连接座；40、气弹簧；50、立柱；51、第二销轴。
具体实施方式：
实施例：以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
见图1所示，一种用于俯仰关节的重力平衡装置，包括：俯仰关节单元10、俯仰轴20、主臂连接座30、气弹簧40和立柱50。所述俯仰关节单元10包括一具有容置腔的俯仰关节座11和一俯仰关节12，所述俯仰关节12通过所述俯仰轴20转动的设置在所述俯仰关节座11的容置腔内；所述主臂连接座30通过所述俯仰轴20与所述俯仰关节12连接；所述立柱50的一端活动设置在所述俯仰关节座11内；所述气弹簧40的一端与所述立柱50相铰接、另一端与所述俯仰关节12相铰接；其中，所述立柱50在所述气弹簧40的驱动下沿竖直方向作直线往复运动。
所述立柱50为中空结构，所述立柱50下部的中空腔内设置有一第二销轴51，所述气弹簧40的缸体通过所述第二销轴51与所述立柱50相铰接。所述俯仰关节12上成型有一铰接座121，所述铰接座121上设置有一第一销轴122，所述气弹簧40的活塞杆通过所述第一销轴122与所述俯仰关节12相铰接。所述俯仰关节座11与所述立柱50相配合的一端成型有一导向部111，所述导向部111沿竖直方向延伸。本发明中的气弹簧40属于现有结构，可以通过采购得到。
工作原理：通过在所述立柱50与所述俯仰关节12之间设置所述气弹簧40，这样主臂作用在所述主臂连接座30上的重力能够与所述气弹簧40的压力相平衡，从而实现所述俯仰关节12的重力平衡；所述气弹簧40的一端与所述立柱50铰接、另一端与所述俯仰关节12铰接，结构简单，安装方便，占用空间小；另外，所述气弹簧40具有运动速度相对缓慢、动态力变化不大、易控制的优点，具有近乎线性的弹性曲线，且能够实现恒力效果，因此，所述俯仰关节12的重力平衡效果好。
所述实施例用以例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对所述实施例进行修改，因此本发明的权利保护范围，应如本发明的权利要求所列。

Claims (5)

1.一种用于俯仰关节的重力平衡装置，其特征在于，包括：
俯仰关节单元(10)，其包括一具有容置腔的俯仰关节座(11)和一俯仰关节(12)，所述俯仰关节(12)通过俯仰轴(20)转动的设置在所述俯仰关节座(11)的容置腔内；
主臂连接座(30)，其通过所述俯仰轴(20)与所述俯仰关节(12)连接；
立柱(50)，其一端活动的设置在所述俯仰关节座(11)内；以及
气弹簧(40)，其一端与所述立柱(50)相铰接、另一端与所述俯仰关节(12)相铰接；
其中，所述立柱(50)在所述气弹簧(40)的驱动下沿竖直方向作直线往复运动。
2.根据权利要求1所述的用于俯仰关节的重力平衡装置，其特征在于：所述立柱(50)为中空结构，所述立柱(50)下部的中空腔内设置有一第二销轴(51)，所述气弹簧(40)的缸体通过所述第二销轴(51)与所述立柱(50)相铰接。
3.根据权利要求1所述的用于俯仰关节的重力平衡装置，其特征在于：所述俯仰关节(12)上成型有一铰接座(121)，所述铰接座(121)上设置有一第一销轴(122)，所述气弹簧(40)的活塞杆通过所述第一销轴(122)与所述俯仰关节(12)相铰接。
4.根据权利要求1所述的用于俯仰关节的重力平衡装置，其特征在于：所述俯仰关节座(11)与所述立柱(50)相配合的一端成型有一导向部(111)。
5.根据权利要求4所述的用于俯仰关节的重力平衡装置，其特征在于：所述导向部(111)沿竖直方向延伸。
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