[发明专利]一种旋转式机器人关节

说明书

一种旋转式机器人关节，它包括机器人大臂、机器人小臂、双活塞杆液压缸和旋转运动机构；所述机器人大臂为空心臂，双活塞杆液压缸和旋转运动机构布置在机器人大臂内，双活塞杆液压缸的液压缸体与旋转运动机构连接，双活塞杆液压缸的两个活塞杆分别与机器人大臂固接，旋转运动机构转动安装在机器人大臂上，双活塞杆液压缸的液压缸体直线运动转化为旋转运动机构转动运动，旋转运动机构的输出端带动机器人小臂偏摆转动，所述两个活塞杆的远离机器人小臂的活塞杆的端部及杆体内分别加工有控制双活塞杆液压缸活塞动作的高低压油进出的油孔及进出油回路。本发明具有结构紧凑，液压驱动力大和较好的缓冲功能的特点。

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别涉及一种旋转式机器人关节。属于机器人技术应用领域。

背景技术

机器人关节的驱动主要有电机驱动、液压缸驱动、人工肌肉驱动三种形式。其中，液压缸驱动具有最大的功率质量密度，便于机器人关节的大功率设计。传统的基于液压缸驱动的机器人关节，采用摆动式液压缸输出旋转运动；或采用直线缸通过三角形传动，从而控制机器人关节的旋转。这两种方式均有其局限性。前者采用摆动式液压缸，有较大的内泄露，同时摆动角度范围也受到限制；后者采用三角形结构传动，使得机器人关节的有效转动角度限制更大，一般在135°范围以内，且液压缸输出力的作用力臂大小实时变化，从而造成关节的最大有效力矩是变动值。

发明内容

本发明是为克服现有技术不足，提供一种旋转式机器人关节，相比传统的直接利用液压缸驱动关节转动，可以大大提高关节的转动范围，同时相比电机传动又省略了减速环节的设计。

本发明的技术方案是：

一种旋转式机器人关节，它包括机器人大臂、机器人小臂、双活塞杆液压缸和旋转运动机构；所述机器人大臂为空心臂，双活塞杆液压缸和旋转运动机构布置在机器人大臂内，双活塞杆液压缸的液压缸体与旋转运动机构连接，双活塞杆液压缸的两个活塞杆分别与机器人大臂固接，旋转运动机构转动安装在机器人大臂上，双活塞杆液压缸的液压缸体直线运动转化为旋转运动机构转动运动，旋转运动机构的输出端带动机器人小臂偏摆转动，所述两个活塞杆的远离机器人小臂的活塞杆的端部及杆体内分别加工有控制双活塞杆液压缸活塞动作的高低压油进出的油孔及进出油回路。

进一步地，所述旋转运动机构为钢丝滑轮组件；该钢丝滑轮组件包括钢丝滑轮一、钢丝滑轮二和多条钢丝绳；钢丝滑轮一和钢丝滑轮二分别通过轴承安装在机器人大臂上，钢丝滑轮二的轴线与关节轴线重合，钢丝滑轮一和钢丝滑轮二通过固定在滑轮钢丝道上的多条钢丝绳而联动，双活塞杆液压缸的液压缸体固接在多条钢丝绳上，钢丝滑轮二侧壁与机器人小臂固接。

进一步地，所述旋转式机器人关节还包括拉杆电子尺传感器，所述拉杆电子尺传感器布置在机器人大臂内，拉杆电子尺传感器的电子尺本体通过螺钉三固定在机器人大臂远离机器人小臂的一端，拉杆电子尺末端导线经机器人大臂的远离机器人小臂的一端伸出；电子尺伸出杆的末端铰接头通过销钉固定于液压缸体上端的销孔处。

本发明相比现有技术的有益效果是

本发明研究的钢丝绳及双活塞杆液压缸驱动的旋转式机器人关节，采用液压缸和钢丝绳输出大扭矩，同时转动角度可以达到270°以上；多条钢丝绳并列传动方案使得可以选择相对细的钢丝绳，有利于钢丝绳的预紧力调节，并可以有效减小钢丝滑轮的直径，进而减小机器人关节的外形尺寸，具有较高的功率质量密度。同时，液压驱动自身的防止瞬态冲击能力和钢丝绳的柔性拉伸变形能力，均使得机器人关节具有较好的缓冲功能。

本发明具有结构紧凑，液压驱动力大的特点。同时，多条钢丝绳的并列传动方案，有利于降低所用钢丝绳及钢丝滚轮的直径，进而减小关节的最大直径，提高机器人关节模块的功率密度。包括多组并列钢丝绳传动、钢丝绳与滑轮的防滑固定方案，以及采用活塞杆内部孔道连通高低压油腔的双活塞杆液压缸设计方案，也适用于其他工业自动化应用领域的驱动装置，便于大负载使用工况下的工业机械臂设计及工业化应用。