CN107901056A - 一种带位置检测功能的大臂小臂通用机构和检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的带位置检测功能的大臂小臂通用机构和位置检测方法，包括通用结构、通过螺栓固定于所述通用结构上的驱动机构和通过螺栓固定于所述驱动机构的下端的位置检测机构；所述通用结构的筒形支撑件采用一体化筒形结构设计，有效的保证的零件的结构强度和刚度，减少了机构零件数量，降低了安装产生的机械误差；所有零部件被集成到一体化筒形结构内，使得机械外臂尺寸减小，便于安装；通用结构的筒形支撑件内部采用中空设计，便于通讯和电源线缆的布置，结构简单，安装简单，避免线缆布置混乱和由转动造成的拉扯现象；驱动机构设计在一体化筒形支撑结构内部，所述筒形支撑件对驱动电机和驱动电路板起到较好的保护作用。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种带位置检测功能的大臂小臂通用机构和检测方法。
背景技术
随着科技的发展，仿人服务机器人已经越来越多的进入到迎宾、礼仪、讲解等各个领域。现有仿人服务机器人的机械臂大都采用舵机和简单结构连接件的设计形式，只能实现一些简单的交互动作，并不具备类似工业机械臂的搬运等功能，这就极大的限制了未来仿人服务机器人与人类在人机协作领域的能力。如果直接套用工业机械臂的设计理念，又会造成仿人服务机器人的机械臂外形尺寸过大、外观没有类人效果，结构设计和安装复杂等。
本发明的目的在于针对现有仿人服务机器人机械臂结构的缺陷和不足，提出一种仿人服务机器人大臂小臂通用机构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带位置检测功能的大臂小臂通用机构和检测方法，用以解决现有机械臂外形尺寸过大，结构设计和安装复杂的问题。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种带位置检测功能的大臂小臂通用机构和检测方法，包括通用结构、通过螺栓固定于所述通用结构上的驱动机构和通过螺栓固定于所述驱动机构的下端的位置检测机构。
其中，所述通用结构包括筒形支撑件，于所述筒形支撑件的底部通过螺栓固定有谐波减速器，于所述有谐波减速器的上端通过螺纹旋接有用于将其密封的减速器端盖，于所述谐波减速器内穿设有一端通过螺栓固定于其上的输入轴，于所述输入轴的另一端上套设有穿设于所述减速器端盖内的第一轴承。
其中，所述驱动机构包括通过螺栓固定于所述减速器端盖的上端的一侧的电路板支架，于所述电路板支架上通过螺栓固定有驱动电路板，于所述减速器端盖的上端的另一侧通过螺栓固定有电机支架，于所述电机支架的上端通过螺栓固定有驱动电机，在旋接于所述驱动电机的下端的输出轴上通过顶丝固定有主动带轮，于所述输入轴的上端通过卡簧固定有从动带轮。
其中，所述主动带轮通过同步齿形带带动从动带轮转动。
其中，所述位置检测机构包括圆环形的霍尔阵列电路板，沿着所述霍尔阵列电路板的圆周方向于其上均匀的卡接有霍尔元件和穿设有螺钉孔。
其中，相邻的两个经过霍尔元件和圆心的径向线所夹圆心角为30度。
其中，所述螺钉孔的数量大于等于4且小于等于10。
一种检测方法，用于所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构：
控制程序中对所述霍尔元件按照1至12进行标记，并根据每个霍尔元件的位置确定该霍尔元件对应的在机器人坐标系统下的角度位置；
所述驱动电机电后驱动所述谐波减速器的输出轴转动，进而带动安装在肘关节或者灵巧手上的磁铁从当前位置开始转动；
当磁铁检测到某个所述霍尔元件后停止转动，根据检测到所述霍尔元件的标号就可以确定磁铁当前的位置和肘关节或者灵巧手的位置。
本发明具有如下优点：
本发明的带位置检测功能的大臂小臂通用机构和位置检测方法，包括通用结构、通过螺栓固定于所述通用结构上的驱动机构和通过螺栓固定于所述驱动机构的下端的位置检测机构；
所述通用结构的筒形支撑件采用一体化筒形结构设计，有效的保证的零件的结构强度和刚度，减少了整个机构零件数量，降低了安装产生的机械误差；所有零部件被集成到一体化筒形结构内，可以使得机械外臂尺寸减小，结构简化，便于安装；
所述通用结构的筒形支撑件内部采用中空设计，便于通讯和电源线缆的布置，结构简单，安装简单，避免了线缆布置混乱和由转动造成的拉扯等现象；
所述驱动机构设计在一体化筒形支撑结构内部，所述筒形支撑件对驱动电机和驱动电路板起到较好的保护作用。
附图说明
图1是本发明的带位置检测功能的大臂小臂通用机构的剖视图。
图2是本发明的带位置检测功能的大臂小臂通用机构的检测原理图。
图3是本发明的检测方法的流程图。
1-通用结构；11-筒形支撑件；12-减速器端盖；13-谐波减速器；14-输入轴；2-驱动机构；21-驱动电路板；22-电路板支架；23-驱动电机；24-主动带轮；25-电机支架；26-从动带轮；3-位置检测机构；4-霍尔元件；5-霍尔阵列电路板。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
本实施例1的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，包括通用结构1、通过螺栓固定于所述通用结构1上的驱动机构2和通过螺栓固定于所述驱动机构2的下端的位置检测机构3。
所述通用结构1包括筒形支撑件11，于所述筒形支撑件11的底部通过螺栓固定有谐波减速器13，于所述有谐波减速器13的上端通过螺纹旋接有用于将其密封的减速器端盖12，于所述谐波减速器13内穿设有一端通过螺栓固定于其上的输入轴14，于所述输入轴14的另一端上套设有穿设于所述减速器端盖12内的第一轴承。所述驱动机构2包括通过螺栓固定于所述减速器端盖12的上端的一侧的电路板支架22，于所述电路板支架22上通过螺栓固定有驱动电路板21，于所述减速器端盖12的上端的另一侧通过螺栓固定有电机支架25，于所述电机支架25的上端通过螺栓固定有驱动电机23，在旋接于所述驱动电机23的下端的输出轴上通过顶丝固定有主动带轮24，于所述输入轴14的上端通过卡簧固定有从动带轮26。所述主动带轮24通过同步齿形带带动从动带轮26转动。
本发明的目的在于针对现有仿人服务机器人机械臂结构的缺陷和不足，提出一种仿人服务机器人大臂小臂通用设计的机构形式，其内部筒形支撑件11采用一体化筒形结构设计，有效的保证的零件的结构强度和刚度，减少了整个机构零件数量，降低了安装产生的机械误差。同时，机械臂内部采用中空设计，便于通讯和电源线缆的布置，避免了线缆布置混乱和由转动造成的拉扯等现象。本仿人服务机器人机械臂的驱动电机23和驱动电路板21均设计在一体化筒形支撑件11内部，对驱动电机23和驱动电路板21起到较好的保护作用。
本发明的仿人服务机器人大臂小臂通用机构，其整体结构采用筒形包裹式设计，充分利用内部空间。本发明的筒形支撑件11的上端设有螺纹孔，当大臂小臂通用机构一端连接肩关节，另一端连接肘关节时，其可作为大臂机构使用；当大臂小臂通用机构一端连接肘关节，另一端连接灵巧手时，其可作为小臂机构使用。此外，筒形支撑件11内部还留有预留空间，可以安装其他关节的驱动系统，节省了其他关节的空间设计时间。
本发明主要零件均采用一体化设计方案，加之大臂和小臂零件相同，有效减少了零件数量，降低了加工时间和安装机械误差。
实施例2
进一步，实施例2是在实施例1的基础上增加如下特征和连接关系：
本实施例2的所述位置检测机构3包括圆环形的霍尔阵列电路板5，沿着所述霍尔阵列电路板的圆周方向于其上均匀的卡接有霍尔元件4和穿设有螺钉孔。相邻的两个经过霍尔元件4和圆心的径向线所夹圆心角为30度。所述螺钉孔的数量为6个。
所述圆形霍尔阵列电路板其内部采用中空设计，方便通讯和电源线缆的布置，所述霍尔阵列电路板5通过螺钉固定在谐波减速器13的钢轮上。
实施例3
本实施例3的检测方法，用于所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，包括以下步骤：
步骤S1：所述控制程序中对所述霍尔元件4按照1至12进行标记，并根据每个霍尔元件4的位置确定该霍尔元件对应的在机器人坐标系统下的角度位置；
步骤S2：所述驱动电机23电后驱动所述谐波减速器13的输出轴转动，进而带动安装在肘关节的磁铁从当前位置开始转动；
步骤S3：当磁铁检测到某个所述霍尔元件4后停止转动，根据检测到所述霍尔元件4的标号就可以确定磁铁当前的位置和肘关节的位置。
本例当磁铁检测到3号霍尔元件后，即停止转动，此时检测程序已知道肘关节的位置，只需再次发送程序，使其转动至预先设置的机器人零位便可。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (8)
1.一种带位置检测功能的大臂小臂通用机构和检测方法，其特征在于：包括通用结构(1)、通过螺栓固定于所述通用结构(1)上的驱动机构(2)和通过螺栓固定于所述驱动机构(2)的下端的位置检测机构(3)。
2.根据权利要求1所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：所述通用结构(1)包括筒形支撑件(11)，于所述筒形支撑件(11)的底部通过螺栓固定有谐波减速器(13)，于所述有谐波减速器(13)的上端通过螺纹旋接有用于将其密封的减速器端盖(12)，于所述谐波减速器(13)内穿设有一端通过螺栓固定于其上的输入轴(14)，于所述输入轴(14)的另一端上套设有穿设于所述减速器端盖(12)内的第一轴承。
3.根据权利要求1所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：所述驱动机构(2)包括通过螺栓固定于所述减速器端盖(12)的上端的一侧的电路板支架(22)，于所述电路板支架(22)上通过螺栓固定有驱动电路板(21)，于所述减速器端盖(12)的上端的另一侧通过螺栓固定有电机支架(25)，于所述电机支架(25)的上端通过螺栓固定有驱动电机(23)，在旋接于所述驱动电机(23)的下端的输出轴上通过顶丝固定有主动带轮(24)，于所述输入轴(14)的上端通过卡簧固定有从动带轮(26)。
4.根据权利要求3所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：所述主动带轮(24)通过同步齿形带带动从动带轮(26)转动。
5.根据权利要求1所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：所述位置检测机构(3)包括圆环形的霍尔阵列电路板(5)，沿着所述霍尔阵列电路板的圆周方向于其上均匀的卡接有霍尔元件(4)和穿设有螺钉孔。
6.根据权利要求5所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：相邻的两个经过霍尔元件(4)和圆心的径向线所夹圆心角为30度。
7.根据权利要求5所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：所述螺钉孔的数量大于等于4且小于等于10。
8.一种检测方法，用于权利要求1至7任意一项所述的带位置检测功能的大臂小臂通用机构，其特征在于：
控制程序中对所述霍尔元件(4)按照1至12进行标记，并根据每个霍尔元件(4)的位置确定该霍尔元件对应的在机器人坐标系统下的角度位置；
所述驱动电机(23)通电后驱动所述谐波减速器(13)的输出轴转动，进而带动安装在肘关节或者灵巧手上的磁铁从当前位置开始转动；
当磁铁检测到某个所述霍尔元件(4)后停止转动，根据检测到所述霍尔元件(4)的标号就可以确定磁铁当前的位置和肘关节或者灵巧手的位置。
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