[发明专利]一种机械臂偏心关节机构

说明书

技术领域

本发明涉及智能机械臂领域，尤其涉及一种机械臂偏心关节机构。

背景技术

现有的机械臂关节的结构大多都是一个旋转关节实现一种轴向旋转，而多轴机械臂运动通常需要多个动力关节进行组合驱动，单一动作关节组合起来的刚性机械臂既占空间位置，又比较笨重，已逐渐不能满足特殊工作条件下(如太空作业)的作业需求。

同时，对于机械臂腕关节和肩关节，均需要两种轴向旋转进行组合实现预定动作，传统关节的单一性成为了机械臂高灵活度的瓶颈，使得多自由度的机械臂有了关节众多、结构复杂的设计缺陷。

发明内容

为解决现有的机械臂的关节的自由度单一、所需空间及重量均较大的技术问题，本发明提出一种基于双轴承原理的机械臂偏心关节机构，不仅能够实现两个轴向旋转运动，取代两个旋转关节的作用，而且大大节省了空间，方便定位控制，并降低了机械臂的重量。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明公开了一种机械臂偏心关节机构，包括两个转环组件和至少两个连接块，所述转环组件包括外环、内环和两个轴承，所述外环同轴套在所述内环的外侧，两个所述轴承分别连接在所述内环和所述外环的两端以使所述外环和所述内环之间可同轴相对转动；两个所述转环组件相互垂直且相互套合，并通过至少两个所述连接块连接。

在进一步的方案中，本发明的机械臂偏心关节机构还可以具有以下技术特征：

所述轴承包括外圈、内圈和多个滚珠，所述多个滚珠设置在所述外圈的内侧面和所述内圈的外侧面的滚珠槽内，所述外环的两端分别与两个所述轴承的所述外圈通过螺钉固定连接，所述内环的两端分别与两个所述轴承的所述内圈通过螺钉固定连接；优选地，所述外圈和所述内圈分别由两个半圈组成。

所述外圈和所述内圈的其中一个端面是台阶圆柱面，所述外环的两端分别与两个所述轴承的所述外圈的台阶圆柱面为第一配合关系，所述内环的两端分别与两个所述轴承的所述内圈的台阶圆柱面为第二配合关系，其中所述第一配合关系和所述第二配合关系均为过渡配合、或者其中一个为过渡配合且另一个为过盈配合。

所述外环是底座和缺口角度为100～160°的圆环的组装件，所述圆环与所述底座的贴合面处通过螺钉固定连接，优选地，所述底座上设有法兰盘。

所述内环由两个半圈组成，其中一个半圈的角度为100～180°，另一个半圈的角度为260～180°。

所述内环的外侧设有动力绳道，用于将绳子穿过所述动力绳道以拉动所述内环正向旋转或反向旋转。

所述内环上设有两个圆周刹车道，两个所述圆周刹车道分别设置在所述内环的外侧的两端处；在所述外环上分别设有四块圆周刹车片，每两块所述圆周刹车片分别对应设置在一个所述圆周刹车道内。

所述外环上分别开有四个销孔，所述圆周刹车片的上端通过销轴连接在所述外环的所述销孔内，每个所述圆周刹车道内的两块所述圆周刹车片的下端通过弹簧连接；在所述圆周刹车片的下端还设有绳孔，在每个所述圆周刹车道内，绳子依次穿过其中一块所述圆周刹车片下端的所述绳孔、所述弹簧和另外一块所述圆周刹车片下端的所述绳孔。

所述内环的外壁上设有磁栅，所述外环上设有与所述磁栅相配合的磁性感应探头。

所述连接块的数量为四个，四个所述连接块分别固定连接在两个所述转环组件的两端；优选地，所述连接块包括两个相互垂直的平面部以及连接两个所述平面部的连接部，两个所述平面部分别固定连接在两个所述转环组件的所述内环上。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明的机械臂偏心关节机构通过两个相互套合且相互垂直连接，使得通过一个关节机构就实现三维空间旋转运动的功能，并可以进行精准定位；该机械臂偏心关节机构的结构具有高紧凑型，在特定场合可以节省很大空间，灵活度高，方便动作执行，大大优化了常规多关节机械臂的结构复杂性。相比传统的关节，本发明的基于双轴承原理的机械臂偏心关节，通过轻量化轴承设计大大降低了机械臂的重量，能够满足特定环境下(如太空作业)机械臂的作业需求。

在进一步的方案中，转环组件的内环、外环和两个轴承均是由两个半圈组合而成，方便本发明的机械臂偏心关节机构的组装和拆卸。

附图说明

图1是本发明优选实施例的机械臂偏心关节机构的结构示意图；

图2是图1中的转环组件的结构示意图；

图3是图2中的外环的结构示意图；

图4是图2中的内环的结构示意图；

图5是图2中的轴承的结构示意图；