[发明专利]一种可重构模块化机器人手臂云台

说明书

技术领域

本发明涉及一种可重构模块化机器人手臂云台，属于机器人技术 领域。

背景技术

可重构模块化机器人手臂是由几个结构或功能特征相同的关 节，通过连接组件，以积木搭接方式，根据自己所需的自由度数， 快速、简单的组装和拼接起来的整体手臂构型的机器人。相对于传 统形式的模块化机器人手臂，本发明的云台模块具有两个独立自由 度，使手臂整体构型更为简单、紧凑，具有更强的有效负载能力。

可重构机器人手臂是由多个模块组成的多种构型手臂，虽然形 态和功能不同，但采用的基本模块相同，仅是模块数量和搭接形式 不同而已，系统的可靠性、稳定性的就分解到模块的可靠与稳定性 的控制上，这将大大缩短产品的研发周期，因为模块的设计远比系 统的设计简单、时间缩短，极大地提供了产品的开发效率。

目前成熟的产品有德国PowerCube公司的可重组的模块化机器 人，提供一系列具有标准机械和电子接口的功能模块，由许多功能 关节可以组成各种形状和功能的多自由度手臂、人形、蛇形机器人 等。多自由度并联机器人也采用了模块化的设计思想。该产品的不 足在于每个模块仅具有一个旋转自由度，相邻两模块间必须通过直 角连接件才能实现旋转和摆动两自由度，导致重构的手臂空间尺寸 较大，手臂自身重量也大，本身的自重在机器运动中就消耗了电机 的大部分有效功率，直接导致末端有效载荷的减小。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种结构紧凑、设 计合理、安装方便、重构性强，可以根据结构需要方便进行构型搭 接的两自由度云台关节模块。

本发明采用的技术方案：一种可重构模块化机器人手臂云台， 主要由旋转组件(一)、旋转组件(二)和云台罩壳组成。其中云 台罩壳由两个相互垂直的铝合金外壳(一)与铝合金外壳(二)焊 接在一起，其中铝合金外壳(一)与外界相通处与连接法兰(一) 焊接在一起，铝合金外壳(二)与外界相通处则与连接法兰(二) 焊接在一起。

其中旋转组件(一)包括连接座(一)、谐波减速器(一)、 检片(一)、底座(一)、电机座(一)、电机组件(一)组成。 其中电机组件(一)由伺服电机(一)、编码器(一)与电磁刹车 (一)组成。所述的谐波减速器(一)的输出端通过螺钉与连接座 (一)连接。检片(一)套装在谐波减速器(一)的钢轮上，起到 限位作用。谐波减速器(一)的输入端通过螺钉孔与伺服电机 (一)的转轴螺纹连接，并通过键实现谐波减速器的输入端与伺服 电机(一)的轴连接。电机组件(一)的输入端通过螺钉安装在电 机座(一)上。电机座(一)一侧与电机组件(一)的伺服电机 (一)螺钉连接，另一侧与云台的底座(一)通过螺钉连接在一 起。云台底座(一)通过螺钉与铝合金外壳(一)的法兰(一)连 接，从而将旋转组件(一)固定在云台罩壳上。

其中旋转组件(二)包括连接座(二)、谐波减速器(二)、 检片(二)、底座(二)、电机座(二)、电机组件(二)组成。 其中电机组件(二)由伺服电机(二)、编码器(二)与电磁刹车 (二)组成。所述的谐波减速器(二)的输出端通过螺钉与连接座 (二)连接。检片(二)套装在谐波减速器(二)的钢轮上，起到 限位作用。谐波减速器(二)的输入端通过螺钉孔与伺服电机 (二)的转轴螺纹连接，并通过键实现谐波减速器的输入端与伺服 电机(二)的轴连接。电机组件(二)的输入端通过螺钉安装在电 机座(二)上。电机座(二)一侧与电机组件(二)的伺服电机 (二)螺钉连接，另一侧与云台的底座(二)通过螺钉连接在一 起。云台底座(二)通过螺钉与铝合金外壳(二)的法兰(二)连 接，从而将旋转组件(二)固定在云台罩壳上。

云台罩壳与端盖通过螺钉连接，形成密闭腔体，电机组件 (一)与电机组件(二)的信号口(一)、信号口(二)与电源口 (一)、电源口(二)通过螺钉固定在端盖上。

本发明与现有的技术相比，其优点之一是通过旋转组件(一) 与旋转组件(二)的独立控制，实现两个独立的自由度。同时通过 云台罩壳的设计实现了没有外部连接件条件下的摆动与旋转，使手 臂整体构型更为简单、紧凑，具有更强的有效负载能力。另外通过 两个垂直的、独立运动的旋转组件的自由调节，实现任意三维作业 空间内的手臂构型，具有很强的重构性。

附图说明

图1为三维结构示意图；

图2为本传动结构示意图；

图3为旋转组件示意图；