CN216991983U - 基于胡克铰的新型机器人关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于机器人领域，具体提供了一种基于胡克铰的新型机器人关节。本实用新型包括扭矩输入装置、俯仰及侧摆装置、自旋装置；扭矩输入装置包括第一内圈转体、舵机支架、小舵机、齿轮；俯仰及侧摆装置包括半圆形嵌套式齿圈、十字轴；自旋装置包括外圈转套、外圈转套盖、大舵机、第二内圈转体。本实用新型具有三个自由度，运动更加灵活，其采用舵机驱动，齿轮传递动力，精度更高。传动装置利用了胡克铰的结构，实现了机器人关节的结构解耦。其中各部件可根据不同的场景的实际需求，更改零件大小，实现零件的模块化生产。本实用新型能够作为仿人机器人的部分关节结构，同时具有一定的教育和科学研究的作用。

Description

基于胡克铰的新型机器人关节

技术领域

本实用新型涉属于机器人关节领域，具体涉及一种基于胡克铰的新型机器人关节。

背景技术

机器人关节是各杆件间的结合部分，是实现机器人运动的运动副。部分关节具有运动拟人化的能力。关节的结构设计对机器人的运动速度以及机动性有很大的影响。目前，机器人关节可分为工业机器人关节、仿人机器人关节和微型机器人关节，有多种运动形式，各种类型的传动机构以及驱动形式。小型仿人机器人多通过电驱动，连杆机构传动。

但目前机器人关节都存在以下缺点：

1)关节自由度不高。

2)结构不解耦，难以控制，占用较多的工作空间。

3)提供多自由度情况下，关节结构承载力大，常出现运动死角，不稳定。

4)传动装置复杂，难以装配。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种精度高、运动方式多样、可模块化生产的基于胡克铰的新型机器人关节。

本实用新型的目的通过如下技术方案来实现：

基于胡克铰的新型机器人关节，包括扭矩输入装置、俯仰及侧摆装置、自旋装置；

扭矩输入装置包括第一内圈转体、舵机支架、小舵机、齿轮；按照从下至上的顺序安装，第一内圈转体的端部设置一个滑轨凸台，在其另一端表面对称设两个第一销孔，中部设置两个第一螺孔，舵机支架的下端面对称设置两个第七螺孔，舵机支架的上端面左右两侧对称设置两个第二螺孔，第一内圈转体通过第一螺孔和第七螺孔与舵机支架连接，舵机支架另一端通过第二螺孔与小舵机连接，齿轮中部设置了连成一排的十个第三螺孔，小舵机通过第三螺孔与齿轮连接；

俯仰及侧摆装置包括半圆形嵌套式齿圈、十字轴；半圆形嵌套式齿圈左右两侧各设置两个沉孔第四螺孔，两个螺孔中间设置一个第二销孔，半圆形嵌套式齿圈通过第四螺孔与十字轴连接，十字轴的四个端面各设置一个第三销孔，十字轴和半圆形嵌套式齿圈通过第一销孔、第二销孔和第三销孔与第一内圈转体连接；

自旋装置包括外圈转套、外圈转套盖、大舵机、第二内圈转体；按从左到右的顺序依次放置外圈转套、第二内圈转体上的滑轨凸台和外圈转套盖，外圈转套上设置一组围绕成圆形的第五螺孔，外圈转套与外圈转套盖通过第五螺孔连接，并形成一个滑道，第二内圈转体上的滑轨凸台在该滑道内滑行，外圈转套盖上设置一组围绕成圆形的第八螺孔，外圈转套盖中心设置一个通孔，通孔周围设置一组围绕成圆形的第六螺孔，外圈转套盖表面还另设置一个引线孔，外圈转套盖通过第六螺孔与大舵机连接。

进一步地，所述第二内圈转体在滑道内与外圈转套保持1～2mm的间距。

本实用新型的有益效果在于：

1.在有限的空间内实现了三自由度的运动方式，极高的还原了人类手臂的运动功能，摆脱了常规机器关节似人非人的状况，并提高了结构的灵活度，使得所装配的机器可以在狭窄空间内作业。

2.在新型关节的设计的过程中实现了结构解耦，另外结合可通过舵机输入动力的方式简化了控制系统的设计。

3.十字轴附近采用齿轮传动的方式，比传统机械臂精度更高，可广泛应用于流水线上的工业机器人作业，也可应用于地质勘探、灾害救援等危险领域。

4.新型机器人关节结构更加轻便、紧凑，使机器人有能力进行精细工作。

5.该机器人关节可根据不同场景的实际需求，更改舵机及内圈转体等零件，进而实现模块化生产，扩大了该结构可应用的范围，有效解决了机器人机器臂品类多、批量小、生产周期长、生产成本高间的矛盾。

附图说明

附图1为本实用新型的内圈转体示意图；

附图2为本实用新型的舵机支架示意图；

附图3为本实用新型的齿轮示意图；

附图4为本实用新型的半圆形嵌套式齿圈示意图；

附图5为本实用新型的十字轴示意图；

附图6为本实用新型的外圈转套示意图；

附图7为本实用新型的外圈转套盖示意图；

附图8为本实用新型的扭矩输入装置示意图；

附图9为本实用新型的自旋装置示意图；

附图10为本实用新型的俯仰及侧摆装置示意图；

附图11为本实用新型的装配体示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

具体实施方式一：结合图11，一种基于胡克铰的新型机器人关节，包括扭矩输入装置、俯仰及侧摆装置、自旋装置。

结合图8说明扭矩输入装置的实施方式，本实施方式包括：从下到上，第一内圈转体1 通过第一螺孔10和第七螺孔17与舵机支架2连接，舵机支架2另一端通过第二螺孔11与小舵机3连接，小舵机3通过第三螺孔12与齿轮4连接，所述小舵机3与齿轮4的安装方式，根据小舵机3动力输出端的舵盘结构而定，所述两个内圈转体结构相同小舵机3的舵盘设置有呈环状阵列排布安装孔，所述舵机支架2的尺寸，根据不同型号的舵机的尺寸而定。

结合图9说明俯仰及侧摆装置的实施方案，本实施方式包括：半圆形嵌套式齿圈5通过第四螺孔13与十字轴6连接，十字轴6及半圆形嵌套式齿圈5通过第一销孔14、第二销孔18和第三销孔21与第一内圈转体1连接，半圆形嵌套式齿圈5的轴线十字分布。

结合图10说明自旋装置的实施方式，本实施方式包括：从左到右，依次放置外圈转套7、第二内圈转体1-1上的滑轨凸台和外圈转套盖8，外圈转套7与外圈转套盖8通过第五螺孔 15连接形成一个滑道，第二内圈转体1-1上的滑轨凸台在该滑道内滑行，外圈转套盖8通过第六螺孔16与大舵机9连接，第六螺孔16与外圈转套盖8中心轴线呈中心对称分布，大舵机9的舵盘设置有呈环状阵列排布安装孔。

具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式一的进一步限定，结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7，本实施方式中：内圈转体1端部设置一个滑轨凸台，在其另一端表面对称设两个第一销孔14，在其中部设置两个第一螺孔10；舵机支架2下端面对称设置两个第七螺孔17，上端面左右两侧对称设置两个第二螺孔11；齿轮4中部设置了十个第三螺孔 12，连成一排；半圆形嵌套式齿圈5左右两侧各设置两个沉孔第四螺孔13，螺孔中间设置一个第二销孔18；十字轴6的四个端面各设置四个第三销孔21；外圈转套7设置一组围绕成圆形的第五螺孔15；外圈转套盖8设置一组围绕成圆形的第八螺孔19，在其中心设置一个通孔，通孔周围设置一组围绕成圆形的第六螺孔16，在其表面还另设置一个引线孔20。

具体实施方案三：本实施方式为具体实施方式一和具体实施方式二的限定，本实施方式包括：内圈转体1、舵机支架2、小舵机3和齿轮4固定成扭矩输入装置。半圆形嵌套式齿圈 5、十字轴6和第一内圈转体1固定成俯仰及侧摆装置。外圈转套7、第二内圈转体1-1、外圈转套盖8和大舵机9固定成自旋装置。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.基于胡克铰的新型机器人关节，其特征在于：包括扭矩输入装置、俯仰及侧摆装置、自旋装置；

扭矩输入装置包括第一内圈转体(1)、舵机支架(2)、小舵机(3)、齿轮(4)；按照从下至上的顺序安装，第一内圈转体(1)的端部设置一个滑轨凸台，在其另一端表面对称设两个第一销孔(14)，中部设置两个第一螺孔(10)，舵机支架(2)的下端面对称设置两个第七螺孔(17)，舵机支架(2)的上端面左右两侧对称设置两个第二螺孔(11)，第一内圈转体(1)通过第一螺孔(10)和第七螺孔(17)与舵机支架(2)连接，舵机支架(2)另一端通过第二螺孔(11)与小舵机(3)连接，齿轮(4)中部设置了连成一排的十个第三螺孔(12)，小舵机(3)通过第三螺孔(12)与齿轮(4)连接；

俯仰及侧摆装置包括半圆形嵌套式齿圈(5)、十字轴(6)；半圆形嵌套式齿圈(5)左右两侧各设置两个沉孔第四螺孔(13)，两个螺孔中间设置一个第二销孔(18)，半圆形嵌套式齿圈(5)通过第四螺孔(13)与十字轴(6)连接，十字轴(6)的四个端面各设置一个第三销孔(21)，十字轴(6)和半圆形嵌套式齿圈(5)通过第一销孔(14)、第二销孔(18)和第三销孔(21)与第一内圈转体(1)连接；

自旋装置包括外圈转套(7)、外圈转套盖(8)、大舵机(9)、第二内圈转体(1-1)；按从左到右的顺序依次放置外圈转套(7)、第二内圈转体(1-1)上的滑轨凸台和外圈转套盖(8)，外圈转套(7)上设置一组围绕成圆形的第五螺孔(15)，外圈转套(7)与外圈转套盖(8)通过第五螺孔(15)连接，并形成一个滑道，第二内圈转体(1-1)上的滑轨凸台在该滑道内滑行，外圈转套盖(8)上设置一组围绕成圆形的第八螺孔(19)，外圈转套盖(8)中心设置一个通孔，通孔周围设置一组围绕成圆形的第六螺孔(16)，外圈转套盖(8)表面还另设置一个引线孔(20)，外圈转套盖(8)通过第六螺孔(16)与大舵机(9)连接。

2.根据权利要求1所述的基于胡克铰的新型机器人关节，其特征在于：所述第二内圈转体(1-1)在滑道内与外圈转套(7)保持1～2mm的间距。

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