CN209633076U - 一种执行器、机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人技术领域,特别涉及一种执行器、机械臂及机器人，执行器包括第一连接端口、信号传输装置、电源传输装置、第二连接端口、通信芯片、电源控制模块、电机驱动器和电机，第一连接端口和第二连接端口通过信号传输装置和电源传输装置连接，通信芯片连接于信号传输装置，电机驱动器分别与电机和通信芯片连接，电源控制模块分别与电源传输装置、通信芯片、电机驱动器和电机连接，用于从电源传输装置上获取电源，并且向通信芯片、电机驱动器和电机供电。通过上述方式，执行器可以通过第一连接端口与上一执行器连接，通过第二连接端口与下一执行器进行连接，从而实现执行器串行连接，串行连接的执行器之间可同时传输控制信号和电源。

Description

一种执行器、机械臂及机器人

技术领域

本实用新型实施例涉及机器人技术领域，特别是涉及一种执行器、机械臂及机器人。

背景技术

机器人系统是由视觉传感器、机械臂系统及主控计算机组成，机械臂是指高精度、高速机器手，通常机械臂是一个多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统，因其独特的操作灵活性,已在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用。在机械臂中，主要是通过执行器实现关节的转动。

本实用新型的发明人在实现本实用新型的过程中，发现：目前，执行器均是单向连接，执行器只能直接与机械臂的主控制器连接，由主控制器向执行器传输信号和供电，当机械臂存在多个执行器时，多个执行器并行与主控制器连接，执行器与主控制器之间的走线就会非常多，线路布局复杂。

实用新型内容

针对现有技术的上述缺陷，本实用新型的主要目的在于提供一种执行器、机械臂及机器人，实现执行器的串行连接，线路布局简单。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种执行器，其特征在于，包括：第一连接端口，设置有第一信号引脚和第一电源引脚；信号传输装置，其一端与所述第一信号引脚连接；电源传输装置，其一端与所述第一电源引脚连接；第二连接端口，设置有第二信号引脚和第二电源引脚，所述第二信号引脚与所述信号传输装置的另一端连接，所述第二信号引脚和所述第一信号引脚通过所述信号传输装置传输信号，所述第二电源引脚与所述电源传输装置的另一端连接，所述第一电源引脚和所述第二电源引脚通过所述电源传输装置传输电源。

可选的，所述执行器包括：通信芯片，连接于所述信号传输装置，用于从所述信号传输装置上获取信号；电机驱动器，与所述通信芯片连接；电机，与所述电机驱动器连接；电源控制模块，分别与所述电源传输装置、所述通信芯片、所述电机驱动器和所述电机连接，用于从所述电源传输装置上获取电源，并且向所述通信芯片、所述电机驱动器和所述电机供电。

可选的，所述通信芯片为CAN通信芯片。

可选的，所述执行器包括：外壳；所述外壳设置有第一开口和第二开口，所述第一连接端口固定于所述第一开口处，所述第二连接端口固定于所述第二开口处，所述电机固定于所述外壳上，所述通信芯片、所述电机驱动器和所述电源控制模块均固定于所述外壳内。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的另一个技术方案是：提供一种机械臂，包括主控制器、若干个上述的执行器；所述主控制器与一执行器的第一连接端口连接，所述一执行器的第二连接端口与所述另一执行器的第一连接端口连接，所述另一执行器的第二连接端口与下一执行器的第一连接端口，如此连接，使所述若干个所述执行器依次连接形成执行器串链。

可选的，所述机械臂还包括终端电阻，所述终端电阻与末端执行器的第二连接端口，其中，所述末端执行器为在执行器串链上位于最末端的执行器。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的再一个技术方案是：提供一种机械臂，其特征在于，包括：主控制器、至少一根总线、至少一个上述的执行器和至少一个T形连接端口；所述总线的两端均设置有连接接头，所述主控制器与一总线的一连接接头连接，所述一总线的另一连接接头与一T形连接端口的第一端口连接，所述一T形连接端口的第二端口与另一总线的一连接接头连接，所述另一总线的另一连接接头与另一T形连接端口的第一端口连接，如此连接，使所述至少一个T形连接端口依次连接形成串行接口链；一所述执行器与所述串行接口链中一T形连接端口的第三端口连接。

可选的，所述机械臂还包括终端电阻，所述终端电阻与末端执行器的第二连接端口，其中，所述末端执行器为在执行器串链上位于最末端的执行器。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的还一个技术方案是：提供一种机械臂，其特征在于，包括：主控制器、至少一根总线、至少一个执行器、至少一个T形连接端口；所述总线的两端均设置有连接接头，所述主控制器与一总线的一连接接头连接，所述一总线的另一连接接头与一T形连接端口连接，所述一T形连接端口还另一总线的一连接接头连接，所述另一总线的另一连接接头与另一T形连接端口连接，如此连接，使所述至少一个T形连接端口依次连接形成串行接口链；一所述执行器与所述串行接口链中一T形连接端口连接。

可选的，所述机械臂还包括终端电阻，所述终端电阻与末端T形连接端口连接，其中，所述末端T形连接端口为在串行接口链上位于最末端的T形连接端口。

可选的，所述总线包括信号线和电源线。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的一个技术方案是：提供一种机器人，包括上述机械臂。

本实用新型实施例的有益效果是：由于执行器包括第一连接端口和第二连接端口，并且第一连接端口和第二连接端口之间通过信号传输装置和电源传输装置进行连接，因此，信号和电源可以在两个端口之间传输，从而使得执行器可以通过第一连接端口与上一执行器连接，并且通过第二连接端口与下一执行器进行连接，信号和电源从上一执行器传输到该执行器，再从该执行器传输至下一执行器，从而实现执行器串行连接，并且串行连接的执行器之间可以同时传输控制信号和电源，因此，在机械臂上，也可将多个执行器串行连接，再将主控制器直接与最起始的一个执行器连接，并且向其传输信号和电源即可实现对执行器的控制及供电，线路布局简单。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制

图1是本实用新型执行器实施例的结构示意图；

图2是本实用新型执行器实施例的爆炸图；

图3是本实用新型机械臂实施例中主控制器、执行器和终端电阻串联的示意图；

图4是本实用新型机械臂实施例中主控制器与多条执行器串链连接的示意图；

图5是本实用新型机械臂另一实施例的结构示意图。

具体实施方式的附图标号说明如下：

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。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在本实用新型中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1，执行器10包括：第一连接端口101、第二连接端口102、信号传输装置103、电源传输装置104、通信芯片105、电源控制模块106、电机驱动器107和电机108。

对于上述第一连接端口101，其设置有第一信号引脚1013和第一电源引脚1014，第一信号引脚1013和第一电源引脚1014用于与外部设备连接，接收外部设备传输过来的电源和控制信号。

对于上述第二连接端口102，其设置有第二信号引脚1023和第二电源引脚1024，第二信号引脚1023和第二电源引脚1024也是用于与另一外部设备连接，将控制信号和电源通过第二连接端口102传输至另一外部设备。

对于上述信号传输装置103，其一端连接第一信号引脚1013，另一端连接第二信号引脚1023，信号传输装置103用于将在第一信号引脚1013上接收到的控制信号传输至第二信号引脚1023，从而实现控制信号在第一信号引脚1013和第二信号引脚1023之间传输。

可以理解的是：信号传输装置103可以是由复杂的电子元件组成，也可以直接为一根信号总线，此处不再限定。

对于上述电源传输装置104，其一端连接第一电源引脚1014，并且另一端连接第二电源引脚1024，电源传输装置104用于将在第一电源引脚1014上接收到的电源传输至第二电源引脚1024，从而实现电源在第一电源引脚1014和第二电源引脚1024之间传输。

可以理解的是：电源传输装置104可以是由复杂的电子元件组成，也可以直接为一根导电的电线，此处不再限定。

对于上述通信芯片105，连接于信号传输装置103，用于从信号传输装置103上获取属于自身的控制信号。具体的，每一通信芯片105均设置有唯一的地址，在信号传输装置103上传输的控制信号的信号头携带目的地址，通信芯片105在对控制信号进行解码得到目的地址后，与自身的地址进行比对，当目的地址与自身的地址相同，则确定该控制信号是属于该执行器的控制信号，获取该控制信号。可选的，通信芯片105为CAN通信芯片，则在第一连接端口101和第二连接端口102上传输的控制信号为符合CAN协议的信号，信号传输装置103可传输符合传输CAN协议的信号。

对于上述电源控制模块106，其连接于所述电源传输装置104、电机驱动器107、电机108和通信芯片105，电源控制模块106用于从电源传输装置104上获取电源，并且向电机驱动器107、电机108和通信芯片105供电，当然，电源控制模块106也向执行器10中其它耗电元件供电。

需要说明的是：在一些实施例中，电源控制模块106可以包括电源管理芯片，由该电源管理芯片从电源传输装置104上接收电源，然后统一向执行器10中耗电元件进行供电；当然，在另一些实施例中，电源控制模块106也可以为一根可以导电的导线，该导线实现将电源传输装置104上的电源引导至电机驱动器107、电机108和通信芯片105。

对于上述电机驱动器107，与通信芯片105连接。

对于上述电机108，与电机驱动器107连接，电机驱动器107根据通信芯片105获取到的控制信号控制电机108，从而实现对电机108的控制，当然，在其它实施例中，控制信号也可以为信息获取信号，则电机驱动器107可根据控制信号获取执行器的相关信息，并且把相关信息打包好后通过通信芯片105进行发送。

进一步的，结合图1、图2所示，执行器10还包括外壳109；外壳109设置有第一开口1091和第二开口1092，所述第一连接端口101固定于所述第一开口1091处，第二连接端口102固定于所述第二开口1092处，所述电机108固定于外壳109上，同时通信芯片105、电源控制模块106和电机驱动器107均固定于外壳109内，以保护通信芯片105、电源控制模块106和电机驱动器107，避免通信芯片105、电源控制模块106和电机驱动器107直接裸露。

在本实用新型实施例中，由于第一连接端口101和第二连接端口102之间可以传输电源和控制信号，因此，执行器10可以通过第一连接端口101与上一执行器10连接，并且通过第二连接端口102与下一执行器10进行连接，控制信号和电源可从上一执行器10传输到该执行器10，再从该执行器10传输至下一执行器10，从而实现执行器10串行连接，并且控制信号和电源可以在串行连接的执行器10之间同时传输，而对于本执行器10需要的控制信号和电源，可以从第一连接端口101和第二连接端口102之间连接的链路上获取。

本实用新型提供了一种机械臂实施例，如图3所示，机械臂包括主控制器20和若干个上述的执行器10，对于执行器10的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

主控制器20与一执行器10的第一连接端口101连接，该一执行器10的第二连接端口102与另一执行器10的第一连接端口101连接，同时，另一执行器10的第二连接端口102可与下一执行器10的第一连接端口连接，如此连接，使所述若干个所述执行器依次连接形成执行器串链。

在此实施例中，由于若干个执行器10串联形成执行器串链，并且执行器串链的一执行器10与主控制器20连接，因此，控制信号及电源可从主控制器20传输至一执行器10，再通过该一执行器10传输至下一执行器10，下一执行器10再传输至下下一执行器10，如此，实现控制信号和电源在执行器串链上传输。而执行器10中均存在通信芯片，主控制器20发送的控制信号均携带目的地址，通信芯片在判断到控制信号携带目的地址与自身的地址相同时，则确定该控制信号是传输给自己的，接收此控制信号，然后根据此控制信号对执行器的电机执行控制，对带有其地址的控制信号不作反应。

进一步的，机械臂还包括终端电阻21，终端电阻21与末端执行器10的第二连接端口102连接，其中，所述末端执行器10为在执行器串链上位于最末端的执行器。终端电阻21的作用为：用于消除传送至末端执行器的第二连接端口的信号的反射，防止对通信造成不良影响。

在本实用新型实施例中，若干个所述执行器10依次连接形成执行器串链，执行器串链再与主控制器20连接，从而避免每一执行器10分别单独与主控制器20连接，机械臂的线路布局更简单。

在另一些实施例中，如图4所示，此机械臂实施例中主控制器20可以包括多个接口，一个接口连接一条执行器串链，从而实现主控制器20与多条执行器串行链路连接，同时多条串行连接的执行器中的末端执行器连接终端电阻21。通过将多个执行器串联形成执行器串链，多条执行器串链连接于主控制器20的不同接口上，可以使得主控制器20可以同时对多条执行器串联提供电源和控制信号，根据不同目的地址信息的对各个执行器进行分别控制。

请参阅图5，图5是本实用新型机械臂另一实施例的结构示意图，包括：主控制器40、至少一根总线42、至少一个T形连接端口43和至少一个上述执行器10。对于执行器10的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

其中，主控制器40与一总线42的一端连接接头连接，一总线42的另一连接接头与一T形连接端口43的第一端口连接，一T形连接端口43的第二端口与下一总线42的一连接接头连接，下一总线42的另一连接接头与下一T形连接端口43的第一端口连接，下一T形连接端口43的第二端口与下下一总线42的一连接接头连接，如此连接，以使至少一个T形连接端口43依次连接形成串行链路；一执行器10的连接端口与一T形连接端口43的第三端口连接。

值得说明的是：当总线42、T形连接端口43和执行器10的数量为一个时，则该串行链路就是只有一根总线42和一个T形连接端口43。此外，执行器10与T形连接端口43连接时，执行器10可以通过第一连接端口或者第二连接端口与T形连接端口43连接，此处不作限定。在一些实施例中，总线42中包括电源线和信号线，电源线用于传输电源，信号线用于传输控制信号，从而实现串行链路上同时传输电源和控制信号。在一些实施例中，机械臂还包括终端电阻，终端电阻与末端T形连接端口连接，其中，末端T形连接端口为在串行链路上位于最末端的T形连接端口。

在本实用新型实施例中，主控制器40通过多条总线42和多个T形连接端口43与多个执行器10连接，主控制器40可通过一总线42和一T形连接端口43的连接，一执行器10的连接端口与一T形连接端口43的第三端口连接，主控制器40输出的控制信号和电源在串行链路上传输，一执行器10从串行链路获取电源和属于自身的控制信号，并且根据提到的自身的控制信号进行控制，由于每一执行器10均是与对应的一T形连接端口43进行连接，无需要将每一执行器10分别单独与主控制器进行连接，机械臂的线路布局更简单。

本实用新型提供了一种机器人实施例，机器人包括了上述任意实施例所述的机械臂，对于机械臂的具体结构和功能可参阅上述实施例，此处不再一一赘述。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (10)

1.一种执行器，其特征在于，包括：

第一连接端口，设置有第一信号引脚和第一电源引脚；

信号传输装置，其一端与所述第一信号引脚连接；

电源传输装置，其一端与所述第一电源引脚连接；

第二连接端口，设置有第二信号引脚和第二电源引脚，所述第二信号引脚与所述信号传输装置的另一端连接，所述第二信号引脚和所述第一信号引脚通过所述信号传输装置传输信号，所述第二电源引脚与所述电源传输装置的另一端连接，所述第一电源引脚和所述第二电源引脚通过所述电源传输装置传输电源。

2.根据权利要求1所述的执行器，其特征在于，所述执行器包括：

通信芯片，连接于所述信号传输装置，用于从所述信号传输装置上获取信号；

电机驱动器,与所述通信芯片连接；

电机，与所述电机驱动器连接；

电源控制模块，分别与所述电源传输装置、所述通信芯片、所述电机驱动器和所述电机连接，用于从所述电源传输装置上获取电源，并且向所述通信芯片、所述电机驱动器和所述电机供电。

3.根据权利要求2所述的执行器，其特征在于，

所述通信芯片为CAN通信芯片。

4.根据权利要求2所述的执行器，其特征在于，所述执行器包括：外壳；

所述外壳设置有第一开口和第二开口，所述第一连接端口固定于所述第一开口处，所述第二连接端口固定于所述第二开口处，所述电机固定于所述外壳上，所述通信芯片、所述电机驱动器和所述电源控制模块均固定于所述外壳内。

5.一种机械臂，其特征在于，包括主控制器、若干个如权利要求1-4中任意一所述的执行器；

所述主控制器与一执行器的第一连接端口连接，所述一执行器的第二连接端口与所述另一执行器的第一连接端口连接，所述另一执行器的第二连接端口与下一执行器的第一连接端口，如此连接，使所述若干个所述执行器依次连接形成执行器串链。

6.根据权利要求5所述的机械臂，其特征在于，所述机械臂还包括终端电阻，所述终端电阻与末端执行器的第二连接端口连接，其中，所述末端执行器为在执行器串链上位于最末端的执行器。

7.一种机械臂，其特征在于，包括：主控制器、至少一根总线、至少一个T形连接端口和如权利要求1-4中任意一项所述的执行器；

所述总线的两端均设置有连接接头，所述主控制器与一总线的一连接接头连接，所述一总线的另一连接接头与一T形连接端口的第一端口连接，所述一T形连接端口的第二端口与另一总线的一连接接头连接，所述另一总线的另一连接接头与另一T形连接端口的第一端口连接，如此连接，使所述至少一个T形连接端口依次连接形成串行接口链；

一所述执行器与所述串行接口链中一T形连接端口的第三端口连接。

8.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，

所述机械臂还包括终端电阻，所述终端电阻与末端T形连接端口连接，其中，所述末端T形连接端口为在串行接口链上位于最末端的T形连接端口。

9.根据权利要求7所述的机械臂，其特征在于，

所述总线包括信号线和电源线。

10.一种机器人，包括如权利要求5-9中任意一项所述机械臂。