CN108262762B - 一种阻力可调主手俯仰关节结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机器人工程领域，具体地说是一种阻力可调主手俯仰关节结构，固定基座与俯仰基座可相对转动地插接，固定基座的两侧分别安装有轴承座，调节螺母基座与调节螺栓分别与两侧的轴承座转动连接，调节螺母安装在调节螺母基座上，并与调节螺栓螺纹连接，调节螺母基座与调节螺栓分别通过限位销钉与俯仰基座相连、随俯仰基座同步转动；传感器电刷安装在固定基座的内部，并套在调节螺栓上，传感器膜片安装在调节螺栓上，与传感器电刷相对应；传感器膜片在俯仰基座相对于固定基座转动时随调节螺栓相对于传感器电刷转动，检测关节转动的角度。本发明具有结构紧凑、性能稳定、关节阻力可调等优点。

Description

一种阻力可调主手俯仰关节结构
技术领域
本发明属于机器人工程领域，具体地说是一种阻力可调主手俯仰关节结构。
背景技术
目前，遥操作机械手在军事、海洋、航天领域被广泛应用。遥操作机械手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，其中俯仰关节是常用的关节。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阻力可调主手俯仰关节结构。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括固定基座、调节螺母基座、调节螺母、调节螺栓、轴承座、俯仰基座、传感器膜片及传感器电刷，其中固定基座与俯仰基座可相对转动地插接，该固定基座的两侧分别安装有轴承座，所述调节螺母基座与调节螺栓分别与两侧的轴承座转动连接，所述调节螺母安装在调节螺母基座上，并与所述调节螺栓螺纹连接，所述调节螺母基座与调节螺栓分别通过限位销钉与俯仰基座相连、随该俯仰基座同步转动；所述传感器电刷安装在固定基座的内部，并套在所述调节螺栓上，所述传感器膜片安装在调节螺栓上，与该传感器电刷相对应；所述传感器膜片在俯仰基座相对于固定基座转动时随调节螺栓相对于传感器电刷转动，检测关节转动的角度；
其中：所述调节螺母基座通过走线端轴承与固定基座上一侧的轴承座转动连接，所述调节螺栓通过轴承与固定基座上另一侧的轴承座转动连接，该走线端轴承及轴承分别通过所述限位销钉与俯仰基座连接；通过所述调节螺母与调节螺栓之间的螺纹连接来调节走线端轴承、轴承与轴承座之间的压紧力，进而调节关节转动的阻尼；所述走线端轴承及轴承与两侧的轴承座之间分别组成滑动副，该走线端轴承及轴承的外圈与轴承座内圈之间的接触面为楔形；所述固定基座上开有走线孔A，所述俯仰基座上开有走线孔B，上一关节的数据线依次由俯仰基座上的走线孔B、走线端轴承上开设的走线槽及固定基座上开设的走线孔A穿过，连接至下一关节；
所述固定基座上开有转动范围限位槽，所述俯仰基座上设有限位杆，该限位杆插设转动范围限位槽内，所述俯仰基座相对于固定基座转动范围通过限位杆及转动范围限位槽限定；所述固定基座的下部为底盘A，上部为两端开口的空心圆柱，该空心圆柱的轴向中心线与所述底盘A的轴向中心线垂直，在所述空心圆柱的外表面开有弧形的转动范围限位槽；所述俯仰基座呈倒置的“U”形，“U”形的底为底盘B，“U”形的两侧为圆环，所述底盘B的轴向中心线与两侧圆环的轴向中心线垂直，在所述底盘B朝向固定基座的下表面上设有所述限位杆，所述固定基座的上部在与俯仰基座连接时插入两侧圆环之间。
本发明的优点与积极效果为：
1.结构紧凑：本发明采用分离式传感器，且置于关节内部，这些设计使整个关节机构非常紧凑。
2.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。
3.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。
附图说明
图1为本发明的立体结构示意图之一；
图2为本发明固定基座的立体结构示意图；
图3为本发明俯仰基座的立体结构示意图；
图4为本发明的立体结构示意图之二；
图5为本发明的内部结构剖视图；
图6为图5的侧视图；
其中：1为固定基座，2为调节螺母基座，3为调节螺母，4为调节螺栓，5为走线端轴承，6为轴承，7为轴承座，8为俯仰基座，9为限位销钉，10为传感器膜片，11为传感器电刷，12为走线孔B，13为转动范围限位槽，14为限位杆，15为走线孔A，16为数据线，17为底盘A，18为空心圆柱，19为底盘B，20为圆环。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～6所示，本发明包括固定基座1、调节螺母基座2、调节螺母3、调节螺栓4、走线端轴承5、轴承6、轴承座7、俯仰基座8、限位销钉9、传感器膜片10及传感器电刷11，其中固定基座1与俯仰基座8可相对转动地插接，固定基座1的下部为圆形的底盘A17，上部为两端开口的空心圆柱18，该空心圆柱18的轴向中心线与底盘A17的轴向中心线垂直，在空心圆柱18的外表面开有弧形的转动范围限位槽13。俯仰基座8呈倒置的“U”形，“U”形的底为圆形的底盘B19，“U”形的两侧为圆环20，底盘B19的轴向中心线与两侧圆环20的轴向中心线垂直，在底盘B19朝向固定基座1的下表面上设有限位杆14。固定基座1的上部在与俯仰基座8连接时插入两侧圆环20之间，限位杆14插设转动范围限位槽13内，俯仰基座8相对于固定基座1转动范围通过限位杆14及转动范围限位槽13限定在设定范围内。
固定基座1的两侧分别安装有轴承座7，调节螺母基座2由一侧圆环20穿入、并通过走线端轴承5与固定基座1上一侧的轴承座7转动连接，调节螺栓4由另一侧圆环20穿入、并通过轴承6与固定基座1上另一侧的轴承座7转动连接，该走线端轴承5及轴承6分别通过限位销钉9与俯仰基座8的两侧圆环20连接。走线端轴承5及轴承6与两侧的轴承座7之间分别组成滑动副，该走线端轴承5及轴承6的外圈与轴承座7内圈之间的接触面为楔形，保证关节转动时走线端轴承5、轴承6与固定基座1同轴。调节螺母3安装在调节螺母基座2上，并与调节螺栓4螺纹连接；通过调节螺母3与调节螺栓4之间的螺纹连接可调节走线端轴承5、轴承6与轴承座7之间的压紧力，进而调节固定基座1与俯仰基座8之间的转动阻力(即关节转动的阻尼)。调节螺母基座2与调节螺栓4分别通过限位销钉9与俯仰基座8相连，随该俯仰基座8同步转动。传感器电刷11安装在固定基座1的内部、并套在调节螺栓4上，传感器膜片10固定在调节螺栓4上，与该传感器电刷11相对应；俯仰基座8相对固定基座1转动时，传感器膜片10相对于传感器电刷11转动，通过检测传感器的信号能够获取关节转动角度，实现对角度的监测。
固定基座1上开有走线孔A15，俯仰基座8上开有走线孔B12，上一关节的数据线16依次由俯仰基座8上的走线孔B12、走线端轴承5上开设的走线槽及固定基座1上开设的走线孔A15穿过，连接至下一关节。
本发明的工作原理为：
传感器膜片10固连于调节螺栓4上，传感器电刷11固定在固定基座1上，当俯仰基座8相对于固定基座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3可以改变轴承座7与轴承6和走线端轴承5的摩擦力，进而调节关节的阻力，以便满足不同的操作需求。
综上所述，本发明给出了一种阻力可调主手俯仰关节结构，它具有性能稳定、结构紧凑、关节阻力可调等优点。

Claims (7)

1.一种阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：包括固定基座(1)、调节螺母基座(2)、调节螺母(3)、调节螺栓(4)、轴承座(7)、俯仰基座(8)、传感器膜片(10)及传感器电刷(11)，其中固定基座(1)与俯仰基座(8)可相对转动地插接，该固定基座(1)的两侧分别安装有轴承座(7)，所述调节螺母基座(2)与调节螺栓(4)分别与两侧的轴承座(7)转动连接，所述调节螺母(3)安装在调节螺母基座(2)上，并与所述调节螺栓(4)螺纹连接，所述调节螺母基座(2)与调节螺栓(4)分别通过限位销钉(9)与俯仰基座(8)相连、随该俯仰基座(8)同步转动；所述传感器电刷(11)安装在固定基座(1)的内部，并套在所述调节螺栓(4)上，所述传感器膜片(10)安装在调节螺栓(4)上，与该传感器电刷(11)相对应；所述传感器膜片(10)在俯仰基座(8)相对于固定基座(1)转动时随调节螺栓(4)相对于传感器电刷(11)转动，检测关节转动的角度。
2.根据权利要求1所述的阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：所述调节螺母基座(2)通过走线端轴承(5)与固定基座(1)上一侧的轴承座(7)转动连接，所述调节螺栓(4)通过轴承(6)与固定基座(1)上另一侧的轴承座(7)转动连接，该走线端轴承(5)及轴承(6)分别通过所述限位销钉(9)与俯仰基座(8)连接；通过所述调节螺母(3)与调节螺栓(4)之间的螺纹连接来调节走线端轴承(5)、轴承(6)与轴承座(7)之间的压紧力，进而调节关节转动的阻尼。
3.根据权利要求2所述的阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：所述走线端轴承(5)及轴承(6)与两侧的轴承座(7)之间分别组成滑动副，该走线端轴承(5)及轴承(6)的外圈与轴承座(7)内圈之间的接触面为楔形。
4.根据权利要求2所述的阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：所述固定基座(1)上开有走线孔A(15)，所述俯仰基座(8)上开有走线孔B(12)，上一关节的数据线(16)依次由俯仰基座(8)上的走线孔B(12)、走线端轴承(5)上开设的走线槽及固定基座(1)上开设的走线孔A(15)穿过，连接至下一关节。
5.根据权利要求1所述的阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：所述固定基座(1)上开有转动范围限位槽(13)，所述俯仰基座(8)上设有限位杆(14)，该限位杆(14)插设转动范围限位槽(13)内，所述俯仰基座(8)相对于固定基座(1)转动范围通过限位杆(14)及转动范围限位槽(13)限定。
6.根据权利要求5所述的阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：所述固定基座(1)的下部为底盘A(17)，上部为两端开口的空心圆柱(18)，该空心圆柱(18)的轴向中心线与所述底盘A(17)的轴向中心线垂直，在所述空心圆柱(18)的外表面开有弧形的转动范围限位槽(13)。
7.根据权利要求5所述的阻力可调主手俯仰关节结构，其特征在于：所述俯仰基座(8)呈倒置的“U”形，“U”形的底为底盘B(19)，“U”形的两侧为圆环(20)，所述底盘B(19)的轴向中心线与两侧圆环(20)的轴向中心线垂直，在所述底盘B(19)朝向固定基座(1)的下表面上设有所述限位杆(14)，所述固定基座(1)的上部在与俯仰基座(8)连接时插入两侧圆环(20)之间。
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