CN109571542B - 一种多维度机器人活动关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种一种多维度机器人活动关节，它包括第一变频电机、第一电机支架、第二变频电机、第二电机座、第三变频电机、第三电机座；第一变频电机置于所述第一电机支架内，第一电机支架上设有第一支架转轴，第一支架转轴转动连接在第二电机座上，第二变频电机的输出轴与第一支架转轴传动连接；第二电机座为Y形结构，包括有连杆及电机座主体，所述第二变频电机置于电机座主体中，所述连杆与第三变频电机传动连接，第三变频电机置于第三电机座内。本发明得到的一种多维度机器人活动关节，采用变频电机作为关节驱动，结构紧凑，利用导电轨道替代部分电缆，减少了缆线对机械臂的限制，具备多自由度的运动能力和较低的维护成本。

Description

一种多维度机器人活动关节

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是多维度机器人活动关节。

背景技术

在工业生产、医疗设备等领域，机器人已经得到了极为广泛的应用。现有的机器臂，在供电时常常采用外设抗拉电缆的形式，使机器臂线路复杂，结构臃肿，不仅维护成本较高，还对机器臂活动的自由度造成了较大的限制。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足而提供一种布线简单、结构紧凑，并且能够多自由度运动的多维度机器人活动关节。

为了实现上述目的，本发明所设计的一种多维度机器人活动关节，它包括第一变频电机、第一电机支架、第二变频电机、第二电机座、第三变频电机、第三电机座；第一变频电机置于所述第一电机支架内，第一电机支架上设有第一支架转轴，第一支架转轴转动连接在第二电机座上，第二变频电机的输出轴与第一支架转轴传动连接；第二电机座为Y形结构，包括有连杆及电机座主体，所述第二变频电机置于电机座主体中，所述连杆与第三变频电机传动连接，第三变频电机置于第三电机座内。

为了使多维度机器人活动关节能够沿轴向运动，第三电机座上传动连接有伸缩装置并在第三电机座外设有开合式机架，所述开合式机架套接于第三电机座外侧。

所述的伸缩装置可以是直线电机驱动机构，所述直线电机驱动机构包括直线电机及伸缩输出轴；所述直线电机固定在开合式机架上，直线电机上的伸缩输出轴与电机套固定连接。

所述的伸缩装置可以是气缸活塞机构，所述气缸活塞机构包括活塞杆及气缸，所述气缸固定在开合式机架上，所述活塞杆与电机套固定连接。

为了使多维度机器人活动关节有较好的运动支撑，在第一支架转轴与第二电机座之间设有第一轴承，所述第二电机座上的连杆与第三电机座的电机套之间设有第二轴承。

为了方便安装和维护，所述开合式机架由第一外壳及第二外壳组成，所述第一外壳及第二外壳通过合页及锁紧销连接闭合，拆除锁紧销后，第一外壳和第二外壳可以绕合页打开，从而对内部进行维护。

为了延长电缆的使用寿命，并满足多维度机器人活动关节的控制与供电需求，在第一电机支架上设有与第一变频电机连通的第一受电滑块，在第二电机座上固定有弧形导电轨道，所述第一受电滑块与弧形导电轨道滑动接触，随着第一电机支架绕轴旋转，第一受电滑块可以沿弧形导电轨道滑动导电；所述弧形导电轨道上设有第一导线，第二变频电机上设有第二电机导线，第二电机座上设有电机端盖，在电机端盖侧边开有缆线槽，所述第二电机导线穿过缆线槽后，与第一导线一起接入设置在连杆上的集线器；所述集线器上设有集线电缆，在连杆的外侧套接有导电滑环，所述集线电缆与导电滑环的转子连接；所述导电滑环的定子固定在电机套上，在定子上设有定子电缆，当第三电机座上未安装伸缩装置及开合式机架时，所述定子电缆与第三变频电机与外部电路连接；当第三电机座上装有伸缩装置及开合式机架时，所述开合式机架内部设有直线导电轨道，所述电机套外侧设有与第三变频电机连通的第二受电滑块，所述定子电缆一端与第二受电滑块连接，所述第二受电滑块与直线导电轨道滑动接触，当伸缩装置屈伸时，第二受电滑块沿直线导电轨道滑动导电；在开合式机架上设有连通直线导电轨道且向外延伸的电源电缆，电源电缆与外部电路连接。

为了避免第二电机导线在运动中的晃动，在第二电机座外侧设有用于固定第二电机导线的束线座。

本发明得到的一种多维度机器人活动关节，主要采用微型变频电机作为关节驱动，结构简单紧凑，利用导电轨道替代部分电缆，简化了布线结构，减少了缆线对机械臂的限制，具备多自由度的运动能力和较低的维护成本。

附图说明

图1是本发明一种多维度机器人活动关节实施例1的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图；

图3是图1中C处的剖视图；

图4是实施例1的部分侧视图；

图5是本发明一种多维度机器人活动关节实施例2的结构示意图；

图6是本发明一种多维度机器人活动关节实施例2的内部结构示意图；

图7是实施例2中第一电机支架转动时的示意图；

图8是实施例2中第二电机座的连杆转动时的示意图；

图9是本发明一种多维度机器人活动关节实施例3的结构示意图；

图10是本发明一种多维度机器人活动关节实施例3的外部结构示意图。

图中：转轴1、转轴轴承2、第一电机支架3、电机端盖4、第一变频电机5、第二电机座6、第二变频电机7、缆线槽8、第一轴承9、第三电机座10、第二轴承11、轴用挡圈12、联轴器13、第三变频电机14、伸缩装置15、直线电机16、开合式机架17、导电滑环18、第一受电滑块19、伸缩输出轴20、第二受电滑块21、直线导电轨道22、弧形导电轨道23、第一导线24、第二电机导线25、集线器26、集线电缆27、定子电缆28、电源电缆29、束线座30、第一支架转轴31、气缸32、活塞杆33、连杆61、电机座主体62、输出轴71、直线电机驱动机构151、气缸活塞机构152、第一外壳171、第二外壳172、锁紧销173、合页174、定子181、转子182。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：

本实施例描述的一种多维度机器人活动关节，如图1、图2所示，它包括第一变频电机5、第一电机支架3、第二变频电机7、第二电机座6、第三变频电机14、第三电机座10，第一变频电机5置于所述第一电机支架3内，所述第一变频电机5与转轴1传动连接，转轴1与第一电机支架3通过转轴轴承2转动连接，第一电机支架3上设有第一支架转轴31，第一支架转轴31转动连接在第二电机座6上，第二变频电机7的输出轴71与第一支架转轴31传动连接；第二电机座6为Y形结构，包括有连杆61及电机座主体62，所述第二变频电机7置于电机座主体62中，所述连杆61与第三变频电机14通过联轴器13传动连接，第三变频电机14置于第三电机座10内。

为了使多维度机器人活动关节有较好的运动支撑，如图1所示，在第一支架转轴31与第二电机座6之间设有第一轴承9，所述第二电机座6上的连杆61与第三电机座10的第三电机座10之间设有第二轴承11，所述第二轴承11通过轴用挡圈12固定在连杆61上。

为了延长电缆的使用寿命，并满足多维度机器人活动关节的控制与供电需求，如图1、图3所示，在第一电机支架3上设有与第一变频电机5连通的第一受电滑块19，在第二电机座6上固定有弧形导电轨道23，所述第一受电滑块19与弧形导电轨道23滑动接触，当第一电机支架3转动时，所述第一受电滑块19可以沿弧形导电轨道23滑动导电；所述弧形导电轨道23上设有第一导线24，第二变频电机7上设有第二电机导线25，第二电机座6上设有电机端盖4，在电机端盖4侧边开有缆线槽8，所述第二电机导线25穿过缆线槽8后，与第一导线24一起接入设置在连杆61上的集线器26；如图4所示，所述集线器26上设有集线电缆27，在连杆61的外侧套接有导电滑环18，所述集线电缆27与导电滑环18的转子182连接；所述导电滑环18的定子181固定在第三电机座10上，在定子181上设有定子电缆28，所述定子电缆28及第三变频电机14与外部电路连接。

本实施例提供的多维度机器人活动关节，结构简单紧凑，利用导电轨道替代部分电缆，简化了布线结构，减少了缆线对机械臂的限制，能够使机械臂末端进行三自由度的旋转运动，且利用变频电机控制，定位精度高。

实施例2：

本实施例描述的一种多维度机器人活动关节，除实施例1所述特征之外，为了使多维度机器人活动关节能够沿轴向运动，在第三电机座上传动连接有伸缩装置15及开合式机架17，如图5所示；所述开合式机架17套接于第三电机座10外侧；所述的伸缩装置15采用直线电机驱动机构151，所述直线电机驱动机构151包括直线电机16及伸缩输出轴20；所述直线电机16固定在开合式机架17上，直线电机16上的伸缩输出轴20与第三电机座10固定连接。

如图6所示，为了方便安装和维护，所述开合式机架17由第一外壳171及第二外壳172组成，所述第一外壳171及第二外壳172通过合页174及锁紧销173连接闭合，拆除锁紧销173后，第一外壳171和第二外壳172可以绕合页174打开，从而对内部进行维护。

如图5、图6所示，所述开合式机架17内部设有直线导电轨道22，所述第三电机座10外侧设有与第三变频电机14连通的第二受电滑块21，所述定子电缆28一端与第二受电滑块21连接，所述第二受电滑块21与直线导电轨道22滑动接触，当伸缩输出轴20带动第三电机支架10轴向屈伸时，第二受电滑块21沿直线导电轨道22滑动导电；在开合式机架17上设有向外延伸的电源电缆29，电源电缆29与外部电路连接。

为了避免第二电机导线25在运动中的晃动，如图6所示，在第二电机座6外侧设有用于固定第二电机导线25的束线座30。

工作时，外部电路通过电源电缆29向多维度机器人活动关节供电，在第一变频电机5、第二变频电机7及第三变频电机14及直线电机16的驱动下，活动关节的各个电机座及连杆61按照指定的电信号运动，如图7、图8所示。

本实施例提供的多维度机器人活动关节，利用伸缩装置15使机械臂座能够进行轴向屈伸运动，同时采用直线导电轨道22与第二受电滑块21的组合，规避了缆线在反复屈伸中产生的老化、打结等问题，检修方便，结构紧凑。

实施例3：

实施例1所述特征之外，为了使多维度机器人活动关节能够沿轴向运动，在第三电机座上传动连接有伸缩装置15及开合式机架17，如图9所示，所述开合式机架17套接于第三电机座10外侧；所述的伸缩装置15可以是气缸活塞机构152，所述气缸活塞机构152包括活塞杆33及气缸32，所述气缸32固定在开合式机架17上，所述活塞杆33与第三电机座10固定连接。

如图9、图10所示，为了方便安装和维护，所述开合式机架17由第一外壳171及第二外壳172组成，所述第一外壳171及第二外壳172通过合页174及锁紧销173连接闭合，拆除锁紧销173后，第一外壳171和第二外壳172可以绕合页174打开，从而对内部进行维护。

如图9所示，所述开合式机架17内部设有直线导电轨道22，所述第三电机座10外侧设有与第三变频电机14连通的第二受电滑块21，所述定子电缆28一端与第二受电滑块21连接，所述第二受电滑块21与直线导电轨道22滑动接触，当活塞杆33带动第三电机支架10轴向屈伸时；在开合式机架17上设有向外延伸的电源电缆29，电源电缆29与外部电路连接。

为了避免第二电机导线25在运动中的晃动，如图10所示，在第二电机座6外侧设有用于固定第二电机导线25的束线座30。

Claims (7)

1.一种多维度机器人活动关节，它包括第一变频电机（5）、第一电机支架（3）、第二变频电机（7）、第二电机座（6）、第三变频电机（14）、第三电机座（10），其特征是第一变频电机（5）置于所述第一电机支架（3）内，第一电机支架（3）上设有第一支架转轴（31），第一支架转轴（31）转动连接在第二电机座（6）上，第二变频电机（7）的输出轴（71）与第一支架转轴（31）传动连接；第二电机座（6）为Y形结构，包括有连杆（61）及电机座主体（62），所述第二变频电机（7）置于电机座主体（62）中，所述连杆（61）与第三变频电机（14）传动连接，第三变频电机（14）置于第三电机座（10）内，第一电机支架（3）上设有与第一变频电机（5）连通的第一受电滑块（19），在第二电机座（6）上固定有弧形导电轨道（23），所述第一受电滑块（19）与弧形导电轨道（23）滑动接触，所述弧形导电轨道（23）上设有第一导线（24），第二变频电机（7）上设有第二电机导线（25），第二电机座（6）上设有电机端盖（4），在电机端盖（4）侧边开有缆线槽（8），所述第二电机导线（25）穿过缆线槽（8）后，与第一导线（24）一起接入设置在连杆（61）上的集线器（26）；所述集线器（26）上设有集线电缆（27），在连杆（61）的外侧套接有导电滑环（18），所述集线电缆（27）与导电滑环（18）的转子（182）连接；所述导电滑环（18）的定子（181）固定在第三电机座（10）上，在定子（181）上设有定子电缆（28），所述定子电缆（28）及第三变频电机（14）与外部电路连接。

2.根据权利要求1所述的一种多维度机器人活动关节，其特征是第三电机座（10）上传动连接有伸缩装置（15），在第三电机座（10）外设有开合式机架（17），所述开合式机架（17）套接于第三电机座（10）外侧。

3.根据权利要求2所述的一种多维度机器人活动关节，其特征是所述的伸缩装置（15）是直线电机驱动机构（151），所述直线电机驱动机构（151）包括直线电机（16）及伸缩输出轴（20）；所述直线电机（16）固定在开合式机架（17）上，直线电机（16）上的伸缩输出轴（20）与第三电机座（10）固定连接。

4.根据权利要求2所述的一种多维度机器人活动关节，其特征是所述的伸缩装置（15）是气缸活塞机构（152），所述气缸活塞机构（152）包括活塞杆（33）及气缸（32），所述气缸（32）固定在开合式机架（17）上，所述活塞杆（33）与第三电机座（10）固定连接。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种多维度机器人活动关节，其特征是在第一支架转轴（31）与第二电机座（6）之间设有第一轴承（9），所述第二电机座（6）上的连杆（61）与第三电机座（10）的第三电机座（10）之间设有第二轴承（11）。

6.根据权利要求2所述的一种多维度机器人活动关节，其特征是所述第三电机座（10）外侧设有与第三变频电机（14）连通的第二受电滑块（21），所述定子电缆（28）与第二受电滑块（21）连接，所述第二受电滑块（21）与直线导电轨道（22）滑动接触；在开合式机架（17）上设有与直线导电轨道（22）连通且向外延伸的电源电缆（29），电源电缆（29）外部电路连接。

7.根据权利要求2或3或4或6所述的一种多维度机器人活动关节，其特征是所述开合式机架（17）由第一外壳（171）及第二外壳（172）组成，所述第一外壳（171）及第二外壳（172）连接闭合。