CN220637972U - 一种一体式双关节模组关节臂测量机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种一体式双关节模组关节臂测量机，整体结构包括一体式双关节模组、关节臂连杆、基座、测头模块。该测量机分为肩部、肘部、和腕部三个部分，肩部和肘部关节控制末端测头空间位置，腕部关节调整测头空间姿态。关节臂连杆分为基座段、大臂段、小臂段和测杆段四个部分，测头模块包括测座和接触式测头。本实用新型保证了测量机关节结构的紧凑，一体式双关节模组具有旋转和俯仰两个方向的运动模式，通过力矩传感器、光电编码器，谐波减速器，电磁制动器等元器件的配合，实现电机速度与加速度的调节，并实时反馈关节位置和转动角度，从而实现对待测工件的高精度定位测量，这种自动测量方式具有高效率、高稳定性的特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业机器人领域，具体是一种一体式双关节模组关节臂测量机。
背景技术
智能制造成为我国未来科技发展的主攻方向，对工业制造过程中的产品形貌及其几何特征检测提出了在线高精度自动测量要求，关节臂测量机广泛应用于航空航天、汽车、船舶等重要工程领域。现有手动式关节臂测量机采用人工牵引测量模式，但该模式存在测量力无法控制、测量稳定性较差以及定位与测量精度较低等问题，测量结果存在可靠性和复现性等问题，难以满足工业智能制造发展的在线自动测量需求。
关节臂具有多种类、小批量、柔性化的生产需求，传统关节臂测量机一般由多个模块化单关节组成，结构不够紧凑、灵活性不高，存在操作误差。
实用新型内容
针对现有技术不足，本实用新型提供了一种一体式双关节模组关节臂测量机，通过引入一体式双关节模组使测量机结构紧凑、灵活性高，实现测量机的自驱动控制和自动测量。
为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：一种一体式双关节模组关节臂测量机，包括基座，所述基座，基座上设有肩部旋转关节，肩部旋转关节连接肩部基座，肩部基座上设有肩部俯仰关节，肩部俯仰关节连接大臂，大臂连接肘部旋转关节和肘部基座，肘部基座上设有肘部俯仰关节，肘部俯仰关节连接小臂，小臂顶端连接腕部旋转关节，腕部旋转关节连接腕部基座，腕部基座上设有腕部俯仰关节，腕部俯仰关节连接测座，测座上设有接触式测头。
所述基座与大臂通过第一一体式双关节模组连接，大臂与小臂之间设有第二一体式双关节模组，小臂与测座之间设有第三一体式双关节模组。所述关节臂的3个一体式双关节模组均设计为2个自由度，即旋转关节+俯仰关节，俯仰关节既有具有自身的摆转运动，又有旋转关节传递来的旋转运动，具有两个独立的旋转运动，测量机设计为6自由度。
优选的，所述第一一体式双关节模组，第二一体式双关节模组，第三一体式双关节模组，该一体式双关节模组主要包括：力矩传感器、光电编码器、谐波减速器、电磁制动器。
优选的，所述一种一体式双关节模组关节臂测量机，关节材料为低合金钢，连杆材料为6061铝合金，测头材料为不锈钢。
优选的，所述一体式双关节模组关节臂测量机的总臂长设计为1.74m，基座到肩部分配0.36m,肩部到肘部的大臂长度为0.56mm，肘部到腕部的小臂长度为0.5m，腕部和测头分配0.32m。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：
1、本实用新型保证了关节臂结构的紧凑，采用一体式双关节模组，每个双关节模组具有旋转和俯仰两个方向的自由度，集旋转关节与摆动关节于一体，通过力矩传感器、光电编码器、谐波减速器、电磁制动器等元器件的配合，实现电机速度与加速度的调节，并实时反馈关节位置和转动角度，且减少了连杆柔性变形带来的误差，提高了关节转动的灵活性和稳定性。
2、本实用新型自驱动关节臂的测量过程不同于传统关节臂测量机和机器人，测量机在测量工件时，首先获取待测工件的坐标点，通过运动学轨迹规划逆解求出各关节需要转动的角度，并规划最佳路径，经过电机的加速减速运动过程，在测头到达待测点时，触发记录各个关节转角的数值，通过计算得到待测工件尺寸，实现关节臂测量机自驱动测量功能。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定，在附图中：
图1为本实用新型一体式双关节模组关节臂测量机的整体结构主视图；
图2为本实用新型一体式双关节模组关节臂测量机的整体结构左视图；
图3为本实用新型一体式双关节模组关节臂测量机的部分结构示意图；
图4为本实用新型第一一体式双关节模组的结构示意图；
图5为本实用新型第二一体式双关节模组的结构示意图；
图6为本实用新型第三一体式双关节模组的结构示意图；
图中：1基座、2肩部旋转关节、3肩部基座、4肩部俯仰关节、5大臂、6肘部旋转关节、7肘部基座、8肘部俯仰关节、9小臂、10腕部旋转关节、11腕部基座、12腕部俯仰关节、13测座、14接触式测头、15第一一体式双关节模组、16第二一体式双关节模组、17第三一体式双关节模组。
具体实施方式
以下将以图式揭露本实用新型的多个实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本实用新型，也就是说，在本实用新型的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。此外，为简化图式起见，一些习知惯用的结构与组件在图式中将以简单的示意的方式绘示之。
一种一体式双关节模组关节臂测量机，包括基座1，如图1、图2所示，基座1，基座1上设有肩部旋转关节2，肩部旋转关节2连接肩部基座3，肩部基座3上设有肩部俯仰关节4，肩部俯仰关节4连接大臂5，大臂5连接肘部旋转关节6和肘部基座7，肘部基座7上设有肘部俯仰关节8，肘部俯仰关节8连接小臂9，小臂9顶端连接腕部旋转关节10，腕部旋转关节10连接腕部基座11，腕部基座11上设有腕部俯仰关节12，腕部俯仰关节12连接测座13，测座上设有接触式测头14。
基座1与大臂5之间设有第一一体式双关节模组15，大臂5与小臂9之间设有第二一体式双关节模组16，小臂9与测座13之间设有第三一体式双关节模组17。
不同于以往关节臂测量机的结构布置，本实用新型中的关节臂测量机肩部、肘部、腕部分别分配一个一体式双关节模组，3个旋转关节能够旋转正负180度，3个摆动关节能够旋转正负90度。
如图3、图4、图5所示，一体式双关节模组包括旋转关节和俯仰关节，俯仰关节既有具有自身的摆转运动，又有旋转关节传递来的旋转运动，具有两个独立的旋转运动，每个一体式双关节模组设计为2自由度，测量机为6自由度。
为避免关节模组外置引起连杆产生较大的弯扭变形，关节连杆均设计为空心结构，材质为6061铝合金，大臂与小臂段的连杆直径和长度均不相同，既保证测量机整体结构的紧凑，减少后续关节扭转变形对测量机定位与测量精度的影响，又降低了整体质量和制造成本。
综上所述：该一种一体式双关节模组关节臂测量机通过基座1、肩部旋转关节2、肩部基座3、肩部俯仰关节4、大臂5、肘部旋转关节6、肘部基座7、肘部俯仰关节8、小臂9、腕部旋转关节10、腕部基座11、腕部俯仰关节12、测座13、接触式测头14、第一一体式双关节模组15、第二一体式双关节模组16、第三一体式双关节模组17的配合，解决了现有传统测量机误差大、稳定性低、结构不够紧凑的问题。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上所述而顺畅地实施本实用新型；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本实用新型的等效实施例；同时,凡依据本实用新型的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本实用新型的技术方案的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种一体式双关节模组关节臂测量机，包括基座(1)，其特征在于，所述基座(1)，基座(1)上设有肩部旋转关节(2)，肩部旋转关节(2)连接肩部基座(3)，肩部基座(3)上设有肩部俯仰关节(4)，肩部俯仰关节(4)连接大臂(5)，大臂(5)连接肘部旋转关节(6)和肘部基座(7)，肘部基座(7)上设有肘部俯仰关节(8)，肘部俯仰关节(8)连接小臂(9)，小臂(9)顶端连接腕部旋转关节(10)，腕部旋转关节(10)连接腕部基座(11)，腕部基座(11)上设有腕部俯仰关节(12)，腕部俯仰关节(12)连接测座(13)，测座(13)上设有接触式测头(14)；
所述基座(1)与大臂(5)通过第一一体式双关节模组(15)连接，大臂(5)与小臂(9)之间设有第二一体式双关节模组(16)，小臂(9)与测座(13)之间设有第三一体式双关节模组(17)，所述关节臂的3个一体式双关节模组均设计为2个自由度，即旋转关节+俯仰关节，俯仰关节既有具有自身的摆转运动，又有旋转关节传递来的旋转运动，具有两个独立的旋转运动；
所述第一一体式双关节模组(15)，第二一体式双关节模组(16)，第三一体式双关节模组(17)，该一体式双关节模组主要包括：力矩传感器、光电编码器、谐波减速器、电磁制动器。
2.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：关节材料为低合金钢，连杆材料为6061铝合金，测头材料为不锈钢，为避免关节模组外置引起连杆产生较大的弯扭变形，关节连杆均设计为空心结构。
3.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：所述一体式双关节模组关节臂测量机的总臂长设计为1.74m，基座到肩部分配0.36m,肩部到肘部的大臂长度为0.56m，肘部到腕部的小臂长度为0.5m，腕部和测头分配0.32m。
4.根据权利要求1所述的一种一体式双关节模组关节臂测量机，其特征在于：关节臂测量机在测量工件时，获取待测工件的坐标点，通过运动学轨迹规划逆解求出各关节需要转动的角度，并规划最佳路径，在接触式测头到达待测点时，触发记录各个关节转角的数值，通过计算得到待测工件尺寸。
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