[发明专利]直线驱动连杆机构机器人关节

说明书

技术领域

本发明属于机器人技术应用领域，具体涉及一种通过直线传动方式，驱动连杆机构组成的机器人关节，主要应用于关节机器人的大臂和小臂关节。

背景技术

按结构特点对工业机器人进行划分，大致可分为两类：串联型工业机器人和并联型工业机器人。串联机器人通俗点说就是一个轴的运动会改变另一个轴的坐标原点。其结构上最大的特点就是在每个活动关节处均由电机直接连接减速器进行驱动，从而控制机器人的运动。每个关节都采用独立的驱动电机及减速器，使其技术含量高，难度大，成本高，且其质量均加载到了大、小臂上，增加了运动结构的质量，致使机器人运动过程中惯量加大。在要求高速、重载的情况下，难于控制。且各关节的误差在执行部分得到了累积和放大，致使其精度偏低。

目前工业机器人使用较多的是RV减速机，它体积外形轻巧灵活、运行平稳、适用性强，在工业机器人上已经应用成熟。但这种高性能减速机存在制造材料苛刻、制造精度要求高、结构复杂、造价成本高等问题，增加了机器人生产过程中的成本和技术要求，是目前机器人产业化进程中的薄弱一环。

而并联机器人则恰恰相反，并联机器人通常被定义为一类闭环机构，该机构中定平台通过至少两个相互独立的运动链与动平台相连接。与串联机器人相比较，其结构刚度大、承载能力强、结构稳定、驱动系统成本低、减轻了运动部分的重量、动态性能好、控制简化且精度高、经济性能好，完全对称的并联机构具有较好的各向同性。

发明内容

本发明的目的是提供了一种采用连杆机构，对大臂实施独立轴承简支梁支承，通过滚动直线工作元件进行驱动，实现大臂摆动的机器人关节。

本发明的机器人关节技术解决方案是直线驱动连杆机构机器人关节，包括底板，固定在底板上的支承板，支承板上设有直线驱动机构和四连杆机构，四连杆机构由大臂、支承板、连架杆和传动杆构成，直线驱动机构由第一刚体、第二刚体构成，其中连架杆的一端与支承板的一端活动铰接，连架杆的另一端和传动杆的一端与第一刚体活动铰接，传动杆的另一端与大臂的一端活动铰接，大臂的另一端固接于连接件的一端并与支承板的另一端活动铰接，第二刚体的一端与支承板活动铰接，第二刚体与第一刚体通过直线移动副连接。

以上所述的直线移动副可为螺母丝杆驱动装置，所述第一刚体是丝杆螺母座，所述第二刚体是滚珠丝杆。

本发明的直线移动副可为液压缸驱动装置或气压缸驱动装置。

本发明的支承板可为平行设置的两块支承板，直线驱动机构和四连杆机构设在两块支承板之间。

本发明的四连杆机构中可采用并联的传动杆和连架杆。

本发明的四连杆机构中的传动杆可为弧形连杆。

本发明的工作原理是机器人关节由第二刚体通过直线移动副驱动第一刚体直线往复移动，第一刚体驱动四连杆机构中的传动杆运动，再由传动杆将动力传递给大臂。因为大臂一端活动的铰接在与底座固定的支承板上，所以使大臂发生一定角度的转动。

本发明的机器人关节采用的是滚动部件，摩擦系数低，传动效率高；关节支承轴采用简支梁结构，具有良好的受力性能，它可以实现电机转角到大臂摆角大比数的减速传动 ，避免使用RV减速机，使得机器人关节结构简单，制造难度降低，制造成本减小。      

附图说明

 图1是本发明的立体图；

图2是本发明的构造示意图；

图3是图2中沿A-A剖视图；

 图4是本发明的运动状态1示意图；

图5是本发明的运动状态2示意图；

图6是本发明的运动状态3示意图；

 图7是本发明的机构原理简图；

图8是本发明的输入量与输出量关系机构分析图；

 图9是本发明的输入量与输出量关系曲线图。

上述各图中标号名称：1、底座；2、支承板；3、连架杆；4、大臂；5、传动杆；6、电机支座；7、滚珠丝杆；8、同步带轮；9、调节块；10、伺服电机；11、丝杆螺母；12、第一轴；13、第二轴；14、第三轴；15、关节支承轴；16、关节轴承；17、滚珠丝杆轴承；18、丝杆螺母座；19、丝杆螺母座轴臂；

A、第一铰接点；B、第二铰接点；C、第三铰接点；D、第四铰接点；E、第五铰接点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：