[实用新型]一种新的机器人碳纤维臂杆结构

说明书

技术领域：

本实用新型专利涉及机器人的机械臂领域，特别涉及一种适合空间机器人碳纤维臂杆结构。

背景技术：

近几十年来，机器人技术在各类科研领域方面得到了的广泛应用，开发和利用机器人成为各国高科技和军事发展的焦点，机械臂作为机器人技术的重要一环得到了越来越多的关注。目前机械臂已经可用于生产、加工、装配、维护和修理工作等等。在未来，随着机器人的研究和应用，尤其是特种机器人的研究将会变得更加广泛和深入，臂杆作为机器人的重要组成部分，在军事、民用和工业领域都具有广阔的发展前景。

随着机器人技术的发展，要求臂杆所选用的材料使用量少、质量轻、成本低，同时要求其承载能力大、精度高、空间适应性好，为此在臂杆制造方面对尺寸及形位精度提出了更高的要求。为了解决上述问题，先进复合材料的，特别是碳纤维增强复合材料----以其轻质、高强度、耐高温、耐腐蚀、热力学性能优良、热膨胀系数微小、具备可设计性等特点得到了广泛关注。在复合材料的实际工程应用中，不可避免的出现复合材料构件与金属等材质的零部件相连接的情况，且连接部位往往是整体结构的薄弱环节，据有关资料介绍，在复合材料结构件中有一半以上的破坏都发生在连接部位。现有的机器人碳纤维臂杆存在的主要缺陷是：

1)碳纤维臂杆的力学性能不高。

2)钛合金连接件同碳纤维杆连接不牢固。

3)机器人碳纤维臂杆精度不够。

4)机器人碳纤维臂杆走线固定方式不好。

5)对等电位设计较少。

本专利针对上述缺陷，设计了一种新的机器人碳纤维臂杆结构，该结构由碳纤维杆及钛合金连接件构成，并针对该结构提出来对碳纤维杆与钛合金连接件的连接工艺、碳纤维杆走线、等电位等进行了设计。

发明内容：

本实用新型专利的目的是为了克服现有碳纤维臂杆设计的不足，提出一种新型的机器人碳纤维臂杆结构。

本实用新型专利的采用如下技术方案：

本实用新型一种新的机器人碳纤维臂杆结构，碳纤维臂杆为圆柱体结构，包括2个钛合金 连接件a、b以及1根碳纤维杆；并包含有碳纤维臂杆走线结构、等电位埋线构造；

一种新型的碳纤维臂杆，所述的碳纤维杆以碳纤维/环氧树脂为材料，钛合金连接件a、b通过采用胶接及螺钉连接相结合的混合连接结构安装在碳纤维杆两侧。碳纤维杆两端各沿圆周等间距分布6个螺钉连接孔，分别对应2个钛合金连接件a、b的螺钉连接孔。

钛合金连接件a、b上沿圆周均匀分布有12个螺栓孔，用于配合安装其它部件；同时钛合金连接件a、b内部还有2个定位销孔和1个等电位固定螺纹孔；安装定位销后用以验证2个钛合金连接件a、b的定位和对齐。所述的第一个螺栓孔设在定位销孔逆时针方向旋转45°处；其余螺栓孔沿圆周均匀分布；同理，等电位固定螺纹孔设在定位销孔逆时针方向旋转60°处；

该碳纤维臂杆的发明内容还包含了两种内部走线结构，一种是可以固定在碳纤维臂杆内部的一种的走线支架结构，另一种是直接在碳纤维杆及钛合金连接件a、b进行打孔的走线通孔结构。除此之外，还含有一种用于实现碳纤维杆等电位的等电位埋线构造。

方案一：在碳纤维杆内部放入一个走线结构，该走线结构由支撑用的钛合金支架及具有走线孔的碳纤维走线管组成；碳纤维走线管固紧在钛合金支架的通孔中，钛合金支架采用三面支撑的形状，并在边缘部分开孔的结构，采用三面支撑的形状可以起到减重作用；在钛合金支架上开孔，在一定程度上为了减小其自身重量，线缆固定于碳纤维走线管内，通过柔性细线进行捆扎，沿碳纤维走线管的内壁固定。

方案二：在碳纤维杆一侧上开有5对走线孔，右端的钛合金连接件b上开有2个走线孔，与碳纤维杆上最右边的一对走线孔相对应；走线孔沿碳纤维杆等间隔设置；每对走线孔采用间隔为20°的开孔方法设置。走线时将线缆扎成一股放入碳纤维杆，再利用柔性细线穿过走线孔对碳纤维杆内部的线缆进行捆扎，可以保证线缆沿固定于碳纤维杆内壁，并进行轴向定位。

本专利的优点有：

1)采用了碳纤维/环氧树脂作为碳纤维杆材料与钛合金作为连接件材料构成了碳纤维臂杆，具备质量轻，精度高，结构强度、刚度等力学性能优越，温度变化对结构影响小等特点。

2)提出了两种碳纤维臂杆内部走线结构：