[发明专利]一种拼装式通用机器人旋转关节及其拼装方法

说明书

(一)技术领域

本发明涉及的是一种用于机器人的关节机构。本发明还涉及一种机器人的关节的组装方法。

(二)背景技术

机器人机构设计的优劣往往决定着机器人整体性能的好坏。以往机器人的机构往往是采用特定的传动方式、安装特定的传感器、为实现某特定功能而专门设计的。在机器人机构中，旋转为关节的主要运动形式，但很少有为实现通用目的和高可靠性要求而设计的旋转关节。另外，传统机器人旋转关节的尺寸也较大，结构复杂，拆装维修困难。缺少通用的、尺寸小的，尤其适用于小型仿生机器人的旋转关节。

在传动方式上，机器人的传动方式主要有齿轮传动、腱传动、带轮传动等。在小型仿生机器人中，齿轮传动和腱传动比较常用，但只能选择一种传动方式使用。这是因为机器人的关节一般属于特定的设计，当需采用其他传动方式时，则需要另行设计。

在机器人传感方面，机器人关节处往往需要安装传感器以检测关节位置、速度、力矩等信息。传统的机器人关节大多设计成封闭的，将传感器置于关节内部，对传感器形状尺寸等因素造成限制，且往往需要拆下某些部件才能更换、修正传感器，造成很大不便。

在安装维修方面，以往机器人关节的结构复杂，且很多使用了螺丝，给拆装和维修带来了不便，造成可靠性不高。另外，在腱传动系统中，以往机器人关节的腱普遍容易损坏或松弛，需经常维修。

关于机器人机构技术的现状，在“机器人关节的发展现状与趋势”(机械传动，2004年第28卷第4期，P1～5)中已有比较详细的描述；中国专利申请号：02155646.6，名称为“机器人灵巧手机构”的专利文件中也有涉及。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种体积小、结构简单紧凑，装卸灵活，动力特性好，控制容易，适用于各种小型机器人的一种拼装式通用机器人旋转关节。本发明的目的还在于提供一种拼装式通用机器人旋转关节的拼装方法。

本发明的目的是这样实现的：

其组成包括关节突、滑轮片、锁紧销、关节窝和转轴，滑轮片上有一缺口，锁紧销的形状与滑轮片上的缺口的形状相配合，滑轮片与关节突连接成一体，锁紧销置入滑轮片的缺口内，关节突置于关节窝中，关节突、滑轮片、关节窝的孔同轴且转轴穿在所述孔中并用锁紧销将转轴卡紧。

本发明还可以包括：

1、所述的用锁紧销将转轴卡紧是选用腱传动方式，在腱的嵌入位置打个结，腱结嵌入锁紧销和关节突上平面之间的间隙内，锁紧销由于被顶紧而产生锁紧力，使转轴与关节突固联。

2、所述的用锁紧销将转轴卡紧是选用齿轮传动，关节突和锁紧销之间填入一个顶紧块，用以产生锁紧力，并在转轴带切口一侧安装齿轮。

3、所述滑轮片与关节突连接成一体是滑轮片与关节突加工成一整体。

4、所述滑轮片与关节突连接成一体是滑轮片与关节突加工成两整体，滑轮片胶合或焊接在关节突上。

5、所述转轴的一侧细一侧粗。

6、所述转轴的粗的一侧有一个切面。

本发明的机器人关节的拼装方法是：

第一步，将滑轮片胶合或焊接在关节突上，并注意轴孔对齐，可参见附图2，若滑轮片与关节突整体加工，则略去此步；第二步，将锁紧销置入滑轮片(在关节突上)的缺口内，可参见附图3；第三步，将关节突放入关节窝中，使它们的孔同轴，然后穿入转轴；第四步，需要用锁紧销将转轴卡紧，使关节突和转轴相对固定，具体的卡紧方法与传动方式有关：如果选用腱传动方式(腱的材料和尺寸自定，关节尺寸也可调整)，则需要在腱的嵌入位置打个结，将腱结嵌入锁紧销和关节突上平面之间的间隙内，锁紧销由于被顶紧而产生锁紧力，使转轴与关节突固联。这样，当关节旋转时，轴就会连同关节突一起相对关节窝旋转，构成一个转动副；如果使用其它传动方式，如齿轮传动，仅需在关节突和锁紧销之间填入一个顶紧块，用以产生锁紧力，并在转轴带切口一侧安装齿轮。拆卸过程与上述过程相反。根据使用需要，可在关节两头安装机架、摇杆等，从而使该关节融入整机。此外，转轴一侧细一侧粗，安装后不会从另一侧滑出，粗的一侧有一个切面，用于同轴安装齿轮或传感器转动端。安装完传感器后，转轴就不能轴向滑动了。在实际使用中，转轴和切面形状、尺寸由具体使用情况决定。转轴与关节突、滑轮片、锁紧销接触面处可以磨砂，以增加转轴与关节突之间的摩擦力。