[其他]包括关节的并行结构机器人

说明书

技术领域

本实用新型涉及包括有凸形单元和凹形单元的关节，凸形单元的外表 面与凹形单元的内表面在形状上互补以彼此配合，并且凸形单元的外表面 的形状允许凸形单元在凹形单元内以至少一自由度进行旋转运动，凹形单 元包括至少两个承窝部。

背景技术

为了在两个可彼此相对运动的物体之间传递力，需要在每个端部都具 有关节的连杆。这种传递方式的一个重要的应用是具有六个连杆的并行结 构机器人，其中连杆在执行机构与平台之间传递力。

对于并行结构机器人的性能而言连杆传递机构的刚性是极其重要的。 同样重要的是运动部的质量要尽可能地小。其原因在于惯性低且刚性高的 机器人的机械带宽高，这对于高运动控制性能而言非常重要。

由于仅针对连杆中的轴向力(没有弯曲或扭转转矩)而设计的并行结 构机器人的连杆中的杆仅仅需要传递轴向力，所以这些杆可以制成为非常 具有刚性而又轻质，比如通过使用直径大的碳管。然而，使用由球轴承或 滚柱轴承造构而成的关节相对于刚性具有高的重量。比如，使用高刚性的 球轴承的话，刚性为50牛顿/微米左右的关节的重量将为0.8kg，这相当于 大约60牛顿/微米每公斤。因此，每公斤具有更高刚性的关节是非常需要 的，因为机器人运动部的高重量意味着固有频率低以及机器人性能上受到 约束。

因而，本实用新型的目的是提供一种相对于其重量具有高刚性的所述 类型的关节。

实用新型内容

本实用新型的目的是通过所述类型的关节来实现的，所述关节包括设 置偏置设备以使每个承窝部朝向凸形单元偏置的具体特征。

由于通过偏置设备将承窝部朝向凸形单元夹紧，所以实现了凸形单元 与凹形单元之间的接触力分布在整个接触表面上。因而，与球轴承或柱轴 承相比，表面压力状况变得更有利。结果是对于给定的尺寸而言关节变得 更加有刚性。通过对承窝部进行夹紧的装置，关节将相对于其重量具有高 刚性。

相较于其它球窝轴承，具有至少两个预压在凸形单元上的承窝部的装 置使得可以获得大的交接面，同时对于关节而言能够获得宽的角工作范 围。

根据一种优选实施方式，偏置设备包括机械弹簧装置。

这形成了简单且可靠的构造。根据应用场合，弹簧材料可以是钢、塑 料或橡胶。

根据另一种优选实施方式，弹簧装置作用在弹簧承座装置与所述承窝 部中的第一承窝部之间，所述弹簧承座装置连接至第二承窝部。

由此，单个弹簧装置将偏置力施加在两个承窝部上，这进一步使得构 造简单且有利于减小重量。弹簧承座对于实现关节组装的简化而言是非常 重要的。

根据另一种优选实施方式，弹簧承座装置通过螺纹接合部件而连接至 第二承窝部。

由此，弹簧力能够容易地进行调整。组装和拆卸也变得容易。

根据又一种优选实施方式，螺纹接合部件包括位于承窝部之一上的外 螺纹和位于另一个承窝部上的匹配的内螺纹。

这将进一步简化关节的组装，因为仅需要一个旋拧动作。而且，螺纹 接合部件将因此而在圆周方向上自动形成均匀的力分布，这确保了关节的 正常功能。而且，这使得以更小的螺距来制造螺纹成为可能。

根据另一种优选实施方式，在弹簧承座装置与第二承窝部之间安置有 垫片。

这提供了通过更换垫片来调整弹簧力的简单的可行方案。

根据另一种优选实施方式，第一承窝部充当弹簧装置的止推垫圈。

止推垫圈将确保将弹簧保持在适当位置，而且将承窝部用作止推垫圈 减少了关节中的零件数量，这使得构造更简单且重量更小。

根据另一种优选实施方式，凸形单元具有由曲线形成的旋转对称的外 表面。

由此，关节将具有至少一自由度。

根据另一种优选实施方式，凸形单元是球形的球，凹形单元具有半径 大致与所述球相同的球形的内表面。

通过球形设置，可以获得三自由度。

根据另一种优选实施方式，在凸形单元与凹形单元之间设置有支承层。