[发明专利]适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块

权利要求书

1.适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块，其特征是：所述模块包括电机导轨单元、同步带传动单元、箱体支撑单元、驱动控制单元与外部连接单元；电机导轨单元和同步带传动单元由箱体支撑单元完成定位和支撑，其电机接线经过合理布局连接到驱动控制器上，由驱动控制单元负责信号的采集处理与电机的控制；电机导轨单元通过第一直驱电机的转动带动伸长杆转动，从而带动安装在伸长杆的外接法兰旋转运动；同步带传动单元在电机导轨单元提供的支撑下，在第二直驱电机的带动下可沿电机导轨单元做直线运动，从而带动安装在伸长杆上的外接法兰伸缩运动，实现关节模块的旋转与伸缩运动；

所述驱动控制单元包括第二直驱电机接线、驱动控制器、电路外接端、电路外接连线与第一直驱电机连线，第一直驱电机接线与第二直驱电机接线连接到驱动控制器上，驱动控制器的信号通过电路外接连线连接到电路外接端用以和外部信号互换，驱动控制器安装在第一支撑板上；外部连接单元包括外接法兰，外接法兰为整个关节模块的执行器用以向外接输出旋转运动与直线运动。

2.根据权利要求1所述的适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块，其特征是：所述电机导轨单元包括第一直驱电机、第二滚动轴承、导轨、轴承支撑件、支撑轴承轴与支撑轴承，第一直驱电机安装在第二支撑板上，第二支撑板另一侧固定有第二滚动轴承，第二滚动轴承支撑与第一直驱电机的电机轴连接的导轨，导轨的另一端安装有轴承支撑件，支撑轴承通过轴承支撑轴安装到轴承支撑件上，在第一直驱电机的带动下，导轨与轴承支撑件、支撑轴承随之转动。

3.根据权利要求1所述的适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块，其特征是：所述同步带传动单元包括同步轮、同步轮轴、同步带、伸长杆、第一滚动轴承、滚珠花键、第二直驱电机、轴齿轮、同步带轴与电机齿轮；上端的同步轮通过同步轮轴安装在同步轮支撑板上，同步轮支撑板安装的第三支撑板上，下端的同步轮安装在同步带轴的两端，同步带通过上下两端的同步轮张紧固定，同步带轴中间位置安装有轴齿轮，轴齿轮与电机齿轮啮合，电机齿轮安装的第二直驱电机上。

4.根据权利要求3所述的适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块，其特征是：所述伸长杆设有螺纹孔、轴承槽、第一滚动轴承轴肩与滚轴花键固定孔，其中螺纹孔用以固定外接法兰，伸长杆的滚珠花键固定孔固定有与导轨配合的滚珠花键，另一端由电机导轨单元的支撑轴承支撑，支撑轴承可以在伸长杆的轴承槽内滚动，从而在电机导轨单元的支撑下，伸长杆可做直线运动，伸长杆第一滚动轴承轴肩处固定有第一滚动轴承，第一滚动轴承外侧通过卡簧固定有同步带固定板，同步带固定板用以固定同步带；在第二直驱电机的带动下电机齿轮转动与之啮合的轴齿轮转动，从而带动同步带轴与同步轮转动，同步轮转动带动同步带直线运动，与同步带固连的同步带固定板直线运动，从而带动伸长杆沿导轨直线运动。

5.根据权利要求2或4所述的适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块，其特征是：箱体支撑单元包括同步轮支撑板、箱体、卡簧、同步带固定板、第一支撑板、第二直驱电机固定板、第二支撑板、第三支撑板与箱体盖；同步轮支撑板安装在第三支撑板上用以支撑同步轮，第三支撑板安装在箱体对应的长方形槽内，同步带固定板设有第一滚动轴承外圈固定端、卡簧槽与同步带固定孔，卡簧槽内安装有卡簧，卡簧与第一滚动轴承外圈固定端用以固定第一滚动轴承，同步带通过同步带固定孔与同步带固定板固连，第二直驱电机固定板安装在第一支撑板上用以固定第二直驱电机，第一支撑板通过箱体上对应的长方形槽安装到箱体上，第二支撑板上设有同步带孔与第二滚动轴承定位孔，同步带孔保证同步带的运动不受第二支撑板干扰，第二轴承支撑板用以固定第一直驱电机与第二滚动轴承，箱体盖安装在箱体上，用以固定第一支撑板、第二支撑板与第三固定板。

6.根据权利要求5所述的适用于座载小型机械臂的臂长可变的机械臂关节模块，其特征是：装配步骤为

(1)将第一直驱电机安装到第二支撑板上，将第二滚动轴承安装到第二轴承支撑板的第二滚动轴承定位孔内，将导轨固定到第二滚动轴承的内圈上并与第一直驱电机的电机轴连接；

(2)将支撑轴承通过支撑轴承轴连接到轴承支撑件上；

(3)将步骤(2)形成的组件通过轴承支撑件连接到步骤(1)形成的组件的导轨的另一端；

(4)将第二直驱电机安装到第二直驱电机固定板上，将电机齿轮安装到第二直驱电机上；

(5)将轴齿轮安装到同步带轴上，将同步带轴通过同步带轴轴承板安装到第一支撑板上，将同步轮与安装到同步带轴的两端；

(6)将(4)中形成的部件通过第二直驱电机固定板安装到(5)中形成的部件中的第一支撑板上，将驱动控制器安装到第一支撑板上；

(7)将同步轮分别通过对应的同步轮轴安装到同步轮支撑板上，将同步轮支撑板安装到第三支撑板上；

(8)将滚珠花键通过伸长杆的滚珠花键固定孔安装到伸长杆上，将第一滚动轴承通过第一滚动轴承轴肩定位，通过过盈配合安装到伸长杆上，将同步带固定板通过卡簧固定到第一滚动轴承的外圈；

(9)将(8)中形成的部件安装到步骤(1)形成的部件中的导轨上，其中滚珠花键与导轨配合，支撑轴承与伸长杆的轴承槽相切；

(10)将同步带的一端穿过第三支撑板、同步带固定板、第二支撑板与第一支撑板经过同步轮与后穿过第一支撑板与第二支撑板固定到同步带固定板上，将同步带的另一端穿过第一支撑板，初步固定到同步带固定板上；

(11)将步骤(6)、(7)与(9)形成的部件分别通过对应的第一支撑板、第三支撑板与第二支撑板分别安装到箱体对应的长方形槽内；

(13)将第二直驱电机接线与第一直驱电机连线连接到第二驱动控制器上，将电路外接连线连接到电路外接端，将电路外接端固定到箱体上；

(14)调整同步带的长度将它们的另外一端固定在同步带固定板上；

(15)将外接法兰安装到伸长杆上；

(16)将箱体盖安装到箱体上。