CN113001585A - 一种钻孔机器人复合自由度球关节结构 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械设计领域，涉及一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，包括回转关节以及设置在该回转关节上的万向联轴节关节；万向联轴节关节包括与回转关节固定连接的第一联轴体，以及通过万向联轴节连接的第二联轴体。本发明采用复合自由度关节，从而减少关节和臂的数量，机械手结构相对简单、紧凑，减少了机械手运动控制计算量。
Description
技术领域
本发明属于机械设计领域，涉及一种钻孔机器人复合自由度球关节结构。
背景技术
随着煤矿智能化开采的发展，钻孔机器人技术的发展方兴未艾，机器人技术离不开关节技术的发展。目前钻孔机器人机械手采用的关节主要是只具有一个平移或摆动自由度的单自由度关节。要实现两个任意位置以及方位的转换，必须采用具有六自由度的机械装置，以现有关节技术就必须设置六个关节。而井下空间十分有限，在两个位置之间还存在一定的障碍物，因此机械手还需具有避障功能，从而要求机械手至少需要七自由度，若采用传统关节必须则必然由7个关节和臂组成，不仅导致机构复杂，还使得机械手的位置计算复杂，不利于控制效率的提高。因此，需要在保证足够自由度的情况下，开发出一种适用于煤矿钻孔机器人的复合自由度关节，尽量减少关节数量和臂数量。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，采用复合自由度关节，减少关节数量和臂的数量，简化机械手结构。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，包括回转关节以及设置在该回转关节上的万向联轴节关节；
万向联轴节关节包括与回转关节固定连接的第一联轴体，以及通过万向联轴节连接的第二联轴体。
可选的，回转关节包括基体，设置在基体内的蜗轮蜗杆结构以及设置在基体上用于与第一联轴体连接用的连接端盖；
蜗轮蜗杆结构包括与驱动器连接的蜗杆以及与该蜗杆连接的蜗轮。
可选的，蜗轮与基体之间还设置有减少摩擦阻尼的滚珠。
可选的，蜗轮与连接端盖之间还设置有固定在基体上用于密封蜗轮蜗杆结构的回转关节盖。
可选的，第一联轴体包括与回转关节连接的底座以及相对设置在底座上联轴体臂；
联轴体臂上均开设有用于与万向联轴节配合的轴孔，该轴孔四周还设置有用于安装驱动马达的驱动马达螺纹孔。
可选的，底座上开设有若干用于与回转关节连接用的螺纹连接孔。
可选的，万向联轴节设置为十字结构，其分别在两个轴向设置有用于连接第一联轴体与第二联轴体的回转轴；
回转轴的端口还设置有用于配合驱动马达的载荷槽。
本发明的有益效果在于：本发明一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，采用复合自由度关节，从而减少关节和臂的数量，机械手结构相对简单、紧凑，减少了机械手运动控制计算量。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明一种钻孔机器人复合自由度球关节结构的整体结构示意图；
图2为本发明一种钻孔机器人复合自由度球关节结构的回转关节的爆炸图；
图3为本发明一种钻孔机器人复合自由度球关节结构的第一联轴体的结构示意图；
图4为本发明一种钻孔机器人复合自由度球关节结构的万向联轴节的结构示意图。
附图标记：回转关节1、基体11、滚珠12、蜗轮13、回转关节盖14、连接端盖15、蜗杆16、第一联轴体2、螺纹连接孔21、轴孔22、驱动马达螺纹孔23、联轴体臂24、驱动马达3、万向联轴节4、回转轴41、载荷槽42、第二联轴体5。
具体实施方式
以下通过特定的具体实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露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1～4，一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，包括回转关节1以及设置在该回转关节1上的万向联轴节4关节；万向联轴节4关节包括与回转关节1固定连接的第一联轴体2，以及通过万向联轴节4连接的第二联轴体5；回转关节1包括基体11，基体11用于承载关节回转载荷，同时也是与臂连接的载体，设置在基体11内的蜗轮蜗杆结构以及设置在基体11上用于与第一联轴体2连接用的连接端盖15，连接端盖15连接蜗轮13与联轴体，实现运动和载荷的传递；蜗轮蜗杆结构包括与驱动器连接的蜗杆16以及与该蜗杆16连接的蜗轮13，蜗轮13在蜗杆16的驱动下，产生自转，从而带动连接端盖15自转，蜗杆16为回转关节1的驱动轴，与驱动器连接，承载驱动器的载荷的传递；蜗轮13与基体11之间还设置有减少摩擦阻尼的滚珠12，蜗轮13与连接端盖15之间还设置有固定在基体11上用于密封蜗轮蜗杆结构的回转关节盖14，第一联轴体2包括与回转关节1连接的底座以及相对设置在底座上用于支撑万向联轴节4的联轴体臂24；联轴体臂24上均开设有用于与万向联轴节4配合的轴孔22，万向联轴节4可在轴孔22内转动，该轴孔22四周还设置有用于安装驱动马达3的驱动马达螺纹孔23，第二联轴体5与第一联轴的结构相同，故不再赘述。底座上开设有若干用于与回转关节1连接用的螺纹连接孔21，万向联轴节4设置为十字结构，其分别在两个轴向设置有用于连接第一联轴体2与第二联轴体5的回转轴41；回转轴41的端口还设置有用于配合驱动马达3的载荷槽42，载荷槽42同驱动马达3配合，在驱动马达3的驱动下，实现联轴体绕万向联轴节4的两根轴转动。
本发明在使用时，回转关节1的驱动器转动，带动蜗杆16转动；蜗杆16将动力传递给蜗轮13从而带动联轴体转动，从而实现万向联轴节4关节围绕O1轴转动；万向联轴节4关节的两个驱动器分别转动，驱动联轴体分别绕O2轴或O3轴转动，实现三个自由度的转动。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：包括回转关节以及设置在该回转关节上的万向联轴节关节；
万向联轴节关节包括与回转关节固定连接的第一联轴体，以及通过万向联轴节连接的第二联轴体。
2.根据权利要求1所述的一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：回转关节包括基体，设置在基体内的蜗轮蜗杆结构以及设置在基体上用于与第一联轴体连接用的连接端盖；
蜗轮蜗杆结构包括与驱动器连接的蜗杆以及与该蜗杆连接的蜗轮。
3.根据权利要求2所述的一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：蜗轮与基体之间还设置有减少摩擦阻尼的滚珠。
4.根据权利要求2所述的一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：蜗轮与连接端盖之间还设置有固定在基体上用于密封蜗轮蜗杆结构的回转关节盖。
5.根据权利要求1所述的一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：第一联轴体包括与回转关节连接的底座以及相对设置在底座上联轴体臂；
联轴体臂上均开设有用于与万向联轴节配合的轴孔，该轴孔四周还设置有用于安装驱动马达的驱动马达螺纹孔。
6.根据权利要求5所述的一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：底座上开设有若干用于与回转关节连接用的螺纹连接孔。
7.根据权利要求1所述的一种钻孔机器人复合自由度球关节结构，其特征在于：万向联轴节设置为十字结构，其分别在两个轴向设置有用于连接第一联轴体与第二联轴体的回转轴；
回转轴的端口还设置有用于配合驱动马达的载荷槽。
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