CN203579680U - 机器人摆动关节和机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机器人摆动关节和机器人。其中机器人摆动关节，包括中空的壳体(101)和穿过所述壳体内部的线缆，所述线缆包括柔性线路板(FPC)，所述柔性线路板(102)两端分别连接插头(104、105)，同时所述柔性线路板(102)两端分别通过固定件(110)固定在所述关节的两侧。本实用新型同时提供了一种包括该摆动关节的机器人。本实用新型提供了柔性电路的解决方案，具有较大的工作范围和工作寿命，在易于安装的同时，还节省了空间结构。

Description

机器人摆动关节和机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及机器人摆动关节，以及采用了该摆动关节的机器人。

背景技术

机器人布线对机器人的寿命和工作范围有着很大的影响，是机器人研究的重要技术。通常每个机器人关节需要承受几百万次的寿命。以一个通用型的六轴机器人为例，如图1A所示，其二轴的摆动工作范围可以达到正负一百一十度或者更多。因此，这对机器人运动电缆的设计，在满足寿命和工作范围这两个方面，均提出了非常高的要求。

其次，在机器人电缆设计中，还需要克服以下两个技术问题：第一、除了机器人电机所需的电源缆线外，还有客户用的电缆、网线、气管等线缆也是机器人本体中常见的线缆。由于线缆的硬度不同，电缆相互间的摩擦也会影响机器人线缆的寿命；第二、由于外观和安全的原因，机器人电缆通常布线在机器人手臂的内部，这也会导致线缆运动范围受限，而且线缆在运动过程中很容易碰到周围的壳体，从而也会影响线缆寿命。

因此，如何提供一种可以用于机器人关节的布线方式，尤其适用于摆动关节的大摆动范围，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

以下为目前两种典型的设计方案。

方案一：使用传统线束作为机器人的运动电缆是一种比较常见的方案。如图1B所示，电源线和信号线沿着机械臂捆成一束。为了更加紧凑，有时候这些线会被拧成一股。由于需要较大的运动空间，这些线会被放在机械臂的外侧，并且用绝缘材料包裹保护。该方案有以下几个缺点：第一、由电缆制成的线束必须具有较大的弯曲半径、良好的保护和润滑、以及较大的工作范围以避免不能达到预期的寿命。第二、其拆装起来非常麻烦，因为传统电缆通常是一根完整的线束从机器人的一轴一直穿到六轴，即使一个轴的线束损坏也需要更换整根线束，因此每次更换非常费时。第三，传统的线束直径都比较大，拆装过程中不容易穿过机器人里较小的孔。

方案二：如图1C所示，像柔性线路板(FPC)这种柔性电路已经被用在了机器人的转动关节中，替代传统的线束结构，FPC分别固定在转动关节两端的塑料件上，当关节转动时，FPC沿着支撑轮转动。由于只需要较小的弯曲半径，这种机器人线束机构更加紧凑，且具有较大的工作半径和良好的寿命。然而，这种结构如果用在摆动关节上则较为复杂，现有技术中仅将FPC用于机器人的转动关节。

实用新型内容

本实用新型专利的机器人摆动关节提供了一种使用柔性电路的解决方案，可以实现较大的工作范围和较长的工作寿命，同时结构简单、所需空间小、易于装配。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人摆动关节，包括中空的壳体和穿过所述壳体内部的线缆，其特征在于：所述线缆包括柔性线路板(FPC)，所述柔性线路板两端分别连接插头，同时所述柔性线路板两端分别通过固定件固定在所述关节的两侧。

优选地，所述柔性电路板还包含用以辅助固定的补强板，所述补强板固定在所述固定件上。

优选地，所述补强板插入所述固定件的沟槽，并用螺钉固定在所述固定件上。

优选地，所述固定件的倒扣固定在所述补强板上。

优选地，所述柔性线路板一端通过固定件固定在所述关节一侧的电机或铸件上。

优选地，所述固定件为钣金或塑料件。

优选地，所述柔性电路板末端通过焊接电缆连接所述插头或者直接焊接至所述插头。

优选地，焊接表面涂有绝缘材料。

优选地，所述绝缘材料是绝缘胶。

优选地，所述线缆用于传输电源或信号。

本实用新型的另一个方面，提供了一种包括该摆动关节的机器人。

本实用新型在机器人的摆动关节中采用了柔性电路，从而实现了以下几个优点：

第一、较大的工作范围：可以实现较大的工作范围，容易达到正负110°；

第二、节省空间：由于弯曲半径小，不需要较大的工作空间；

第三、结构简单，易于装配：本实用新型的结构非常简单，易于制造。同时，由于机器人的线束被分割成数段，每一段都易于装配和更换；

第四、寿命良好：柔性电缆，如FPC，当只在一个自由度运动的情况下，非常的柔软可靠。

附图说明

图1是背景技术中方案的结构示意图：其中图1A为六轴机器人关节摆动范围示意图；图1B为采用传统线束的机器人关节；图1C为采用柔性电路的机器人转动关节；

图2是本实用新型的机器人摆动关节的立体图；

图3是本实用新型的FPC和缆线连接结构的示意图；

图4是本实用新型的FPC装配结构的分解说明图；

图5是本实用新型的FPC装配完成的示意图。

具体实施方式

以下参考附图，给出了本实用新型的可选实施方式的具体描述。

本实用新型提供一种机器人的摆动关节，使用了柔性电路102来替代传统电缆，柔性电缆102的两端固定在机器人关节的两侧，使用钣金或者塑料件110固定柔性电缆102的两侧。

如图2～5所示，柔性电缆102的两侧可以连接插头105或者是线束103，以FPC为例，一种连接其末端的方式是焊接普通的线缆103在FPC102的末端，然后再将线缆103连接到接头104上，这种方法价格低廉并且安全可靠。另一方面，也可以直接将插头105焊接到FPC102上。另外，为了绝缘和固定，可以在焊接的表面涂上绝缘胶107或者其他绝缘材料。

图4～5示出了用于机器人摆动关节的FPC装配方案，图4上方，一个固定件，优选为塑料件110，用于固定FPC102，这个塑料件110固定在关节一侧的电机113或者铸件114上，FPC102上有一块补强板106，塑料件110上的倒扣可以通过固定补强板106来固定FPC102。一些接头105焊接在FPC102上用做输出组件。图4下方，带有补强板106的FPC102插在塑料件110的沟槽111内并用螺钉112固定。传统的线103焊接在FPC102上，然后连接至插头104上作为输入端。图5示出了用于机器人摆动关节的FPC装配完成的示意图。

由于线缆被分割成了数段，采用这种结构的线束在拆装时不需要穿过机器人内部的孔。由于FPC能够在较小的弯曲半径下工作，所以只需要很小的工作空间。

尽管为说明目的公开了本实用新型的较佳实施例和附图，但是熟悉本领域技术的人员，在不脱离本实用新型及所附的权利要求的精神和范围内，可作各种替换、变化和润饰。因此，本实用新型不应局限于较佳实施例和附图所公开的内容，本实用新型的保护范围以所附的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (11)

1.一种机器人摆动关节，包括中空的壳体(101)和穿过所述壳体内部的线缆，其特征在于：所述线缆包括柔性线路板(FPC)，所述柔性线路板(102)两端分别连接插头(104、105)，同时所述柔性线路板(102)两端分别通过固定件(110)固定在所述关节的两侧。

2.根据权利要求1所述的关节，其特征在于：所述柔性电路板还包含用以辅助固定的补强板(106)，所述补强板固定在所述固定件上。

3.根据权利要求2所述的关节，其特征在于：所述补强板(106)插入所述固定件的沟槽(111)，并用螺钉(112)固定在所述固定件上。

4.根据权利要求2所述的关节，其特征在于：所述固定件(110)的倒扣固定在所述补强板上。

5.根据权利要求1所述的关节，其特征在于：所述柔性线路板一端(102)通过固定件(110)固定在所述关节一侧的电机(113)或铸件(114)上。

6.根据权利要求1所述的关节，其特征在于：所述固定件为钣金或塑料件。

7.根据权利要求1所述的关节，其特征在于：所述柔性电路板末端通过焊接电缆(103)连接所述插头(104)或者直接焊接至所述插头(105)。

8.根据权利要求7所述的关节，其特征在于：焊接表面涂有绝缘材料(107)。

9.根据权利要求8所述的关节，其特征在于：所述绝缘材料是绝缘胶(107)。

10.根据权利要求1所述的关节，其特征在于：所述线缆用于传输电源或信号。

11.一种机器人，包括权利要求1～10中任一项所述的机器人摆动关节。

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