CN201544237U - 二自由度旋转关节模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种二自由度旋转关节模块，运动单元I包括齿轮减速机构A和驱动电机A等，电机壳体A上设有支撑架，驱动电机A安装在支撑架底部，输出轴连接齿轮减速机构A；设有电极触点的电路板A安装在电机壳体A中，电机壳体A上设有锁紧钩；运动单元II与运动单元I的区别为无锁紧钩，在电机壳体B的端面上设锁紧台阶，其余相同；中间连接件为十字轴，在两个运动单元的支撑架的两个侧边上分别设有轴孔，十字轴的轴头安装在轴孔中，分别与两个齿轮减速机构连接，两个支撑架成垂直交叉方向。本实用新型包含两个旋转自由度，使机器人关节结构更加紧凑、运动更灵活；装配拆卸简便快捷，免工具；装配过程同时实现电气连接，无需插拔电缆。

Description

二自由度旋转关节模块

技术领域

本发明涉及一种机器人部件，具体的说是涉及一种用于构建模块化机器人的二自由度旋转关节模块。属于机器人技术领域。

背景技术

随着机器人技术的不断发展，机器人的技术越来越高，品种越来越多，所能够完成的动作也越来越复杂。传统的教育娱乐机器人多采用一自由度的伺服舵机单元实现各关节旋转运动，由于机器人运动关节通常包含多个自由度，因此，须采用上述多个舵机单元组合实现，集成度低，结构不够紧凑，连接繁琐。

发明目的

为解决现有技术的不足，本实用新型旨在提供一种集成度高、结构紧凑、拆装简便的二自由度旋转关节模块，用于教育娱乐机器人关节运动的实现。

为达到上述目的，本实用新型是通过以下的技术方案来实现的：

一种二自由度旋转关节模块，其特征在于包括运动单元I、运动单元II和中间连接件；

所述的运动单元I包括舵机壳体A、锁紧钩、齿轮减速机构A、电路板A和驱动电机A，在电机壳体A上设有U形的支撑架，驱动电机A安装在支撑架底部的内侧，输出轴从支撑架的侧边伸出，连接被齿轮箱封盖A封装在支撑架侧边的齿轮减速机构A，支撑架的另一侧用端面封盖A封装；包含有控制单元的电路板A安装在电机壳体A中，在电路板A上设有电极触点，在电机壳体A的端面上活动地设有锁紧钩，锁紧钩封盖固定安装在电机壳体A上，将锁紧钩封装在内部；

所述的运动单元II与运动单元I的区别在于没有锁紧钩，在电机壳体B的端面上设有用于与锁紧钩配合的锁紧台阶，其余部分与运动单元I相同；

所述的中间连接件为十字轴，在两个运动单元的支撑架的两个侧边上分别设有轴孔，十字轴的轴头安装在轴孔中，分别与两个齿轮减速机构连接，两个支撑架成垂直交叉方向。

前述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的电极触点为多组。

前述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的电极触点为弹片电极。

前述的二自由度旋转关节模块，其特征在于在两个电机壳体的端面的侧边分别设有连接传感模块或分支结构件的扩展接口。

前述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的扩展接口分别为4个。

前述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的电机壳体B上的锁紧台阶为8个，八个锁紧台阶分两组在相互垂直的方向上呈旋转对称性分布。

本实用新型的有益效果是：本实用新型包含两个旋转自由度，使机器人关节结构更加紧凑、运动更灵活；机器人装配拆卸简便快捷，免工具；机器人模块装配过程同时实现电气连接，无需插拔电缆。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图；

图2是本发明的整体结构爆炸图；

图3是本发明的运动单元I整体结构立体图；

图4是本发明的运动单元I整体结构爆炸图；

图5是本发明的运动单元II整体结构立体图；

图6是本发明的运动单元II整体结构爆炸图；

图7为本发明实施例一中的锁紧台阶的分布示意图；

图8为图3中的D-D向局部剖视图；

图9为图3中的B-B向局部剖视图。

图中标号如下：

1、电机壳体A  2、锁紧钩      3、锁紧钩封盖  4、齿轮减速机构A

5、十字轴     6、电机壳体B   7、电路板A     8、驱动电机A

9、电极触点A  10、端面封盖A  11、齿轮箱封盖A

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作具体的介绍。

图1是本发明的整体结构立体图；图2是本发明的整体结构爆炸图；图3是本发明的运动单元I整体结构立体图；图4是本发明的运动单元I整体结构爆炸图；图5是本发明的运动单元II整体结构立体图；图6是本发明的运动单元II整体结构爆炸图；图7为本发明实施例一中的锁紧台阶的分布示意图；图8为图3中的D-D向局部剖视图；图9为图3中的B-B向局部剖视图。

如图所示，本实用新型的二自由度旋转关节模块包括运动单元I、运动单元II及中间连接件。

运动单元I包括电机壳体A1、锁紧钩2、齿轮减速机构A4、电路板A7和驱动电机A8等，在电机壳体A1上设有U形的支撑架，驱动电机A1安装在支撑架的底部的内侧，为运动单元I提供动力。驱动电机A1的输出轴从支撑架的侧边伸出，连接被齿轮箱封盖A11封装在支撑架侧边的齿轮减速机构A4，通过驱动电机A8来驱动齿轮减速机构A4转动。齿轮箱封盖A11与齿轮减速机构A4组成运动单元I的传动减速机构，支撑架的另一侧用端面封盖A10封装。包含有控制单元的电路板A7安装在电机壳体A1中，在电路板A7上设有电极触点A9。在电机壳体A1的端面上还活动地设有锁紧钩2，锁紧钩封盖3固定安装在电机壳体A1上，将锁紧钩2封装在内部。锁紧钩2为活动式，可以人为地按动，使其锁紧或释放。

运动单元II与运动单元I的区别在于没有锁紧钩2，在电机壳体B6的端面上设有用于与锁紧钩2配合的锁紧台阶，其余部分与运动单元I相同。

中间连接件为十字轴5，在两个运动单元的支撑架的两个侧边上分别设有轴孔，十字轴5的轴头分别安装在轴孔中，分别与两个齿轮减速机构连接，两个支撑架成垂直交叉方向。

运动单元II的驱动电机B的转动带动齿轮减速机构B转动，从而带动十字轴向一个方向转动，同时，运动单元I的驱动电机A8的转动带动齿轮减速机构A4转动，从而带动十字轴5、运动单元II向另一个方向转动，因此形成了二自由度旋转关节。在多个模块进行连接时，将运动单元I上的锁紧钩2与运动单元II的锁紧台阶锁紧，在实现机械锁紧的同时，电路板A和电路板B也实现了压紧，从而通过电路板A7与电极触点A9的组合实现二自由度旋转关节模块与其他模块间的通信和电气连接。

用于电气和通信连接的电极触点A9为多组。电极触点A9可以采用弹片电极等多种形式。

在两个电机壳体的端面的侧边分别设有连接传感模块或分支结构件的扩展接口，可连接分支结构件或传感器模块，实现分支结构件或传感器模块与旋转关节模块的电气连接和机械连接。扩展接口可以设置4个，一边一个，可以连接多个外部模块，扩展性强，控制灵活度高。

为了实现两个模块之间在两个垂直方向上的连接，运动单元II上设有八个锁紧台阶，分别为锁紧台阶221、222、223、224、226、227、228和229，锁紧钩2可与另一个关节模块上的八个锁紧台阶相互连接锁紧。为了实现两个关节模块之间可以具备两个正交方向的连接方式，八个锁紧台阶分两组在相互垂直的方向上呈旋转对称性分布。

模块间对接拆卸的具体操作为：把一个关节模块上两个固定锁紧钩扣入另一关节模块上的锁紧台阶223、224，再将锁紧钩2分别扣入另一关节模块上的锁紧台阶221、222，两个关节模块就实现了平行方向的对接。同理将上述锁紧台阶221、222、223及224对应换成226、227、228及229即可实现相邻模块间的垂直连接。这样就使得两个模块可以在水平和垂直方向上连接，增加了连接的多样性。机械连接同时也实现了电气连接。拆卸时，只需按住锁紧钩2，然后依次将锁紧钩从另一个模块上的锁紧台阶中卸下，即可实现模块的拆卸。

本实用新型包含两个旋转自由度，在增加自由度的基础上，使机器人关节结构更加紧凑、运动更灵活；机器人装配拆卸简便快捷，免工具，只要用手按动锁紧钩即可；在机器人模块装配过程的同时实现电气连接，无需插拔电缆，简单方便。

上述实施例不以任何形式限制本实用新型，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种二自由度旋转关节模块，其特征在于包括运动单元I、运动单元II和中间连接件；

所述的运动单元I包括电机壳体A、锁紧钩、齿轮减速机构A、电路板A和驱动电机A，在电机壳体A上设有U形的支撑架，驱动电机A安装在支撑架的底部的内侧，输出轴从支撑架的侧边伸出，连接被齿轮箱封盖A封装在支撑架侧边的齿轮减速机构A，支撑架的另一侧用端面封盖A封装；包含有控制单元的电路板A安装在电机壳体A中，在电路板A上设有电极触点，在电机壳体A的端面上活动地设有锁紧钩，锁紧钩封盖固定安装在电机壳体A上，将锁紧钩封装在内部；

所述的运动单元II与运动单元I的区别在于没有锁紧钩，在电机壳体B的端面上设有用于与锁紧钩配合的锁紧台阶，其余部分与运动单元I相同；

所述的中间连接件为十字轴，在两个运动单元的支撑架的两个侧边上分别设有轴孔，十字轴的轴头安装在轴孔中，分别与两个齿轮减速机构连接，两个支撑架成垂直交叉方向。

2.根据权利要求1所述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的电极触点为多组。

3.根据权利要求1或2所述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的电极触点为弹片电极。

4.根据权利要求1所述的二自由度旋转关节模块，其特征在于在两个电机壳体的端面的侧边分别设有连接传感模块或分支结构件的扩展接口。

5.根据权利要求4所述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的扩展接口分别为4个。

6.根据权利要求1所述的二自由度旋转关节模块，其特征在于所述的电机壳体B上的锁紧台阶为8个，八个锁紧台阶分两组在相互垂直的方向上呈旋转对称性分布。

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