[实用新型]液动式三自由度腕关节

说明书

本实用新型属于工业机器人，特别是机械手上使用的腕关节。

随着机器人技术的不断进步，工业机器人已逐步得到应用。在机器人技术中，关节是连接机器人的手、臂、机身、腿和脚不可缺少的部件。其中，大多数关节的运动方式是转动或作短距离平移运动。在各种关节中，以腕关节的运动最为复杂，自由度最多。而对于那些要在空间曲面上进行连续作业，如：用于焊接、喷漆、隧道掘进工程中的砼喷等工作的机器人来说，至少具有三个旋转自由度的腕关节是完全必要的；而且还要求能够承受一定载荷的能力。目前，已成功地用于点焊、喷漆等通用机器人的机械手上使用的一种比较理想的三自由度腕关节是三自由机械传动腕关节。这种腕关节的特点是可使机械手的运动灵活，适应性广。但由于是机械传动其结构非常复杂。因此，就需要一种结构简单实用的三自由度腕关节，补充机械传动腕关节的不足。

本实用新型的目的就是提供一种液压式三自由度腕关节。

为达此目的，本实用新型用三个液压马达(或摆动缸)做为液动式三自由度腕关节的基本回转部件，其相互位置是：其中一个液压马达(或摆动缸)的回转轴线同时垂直于另外两个液压马达(或摆动缸)的回转轴线。为了使结构紧凑，尽量减轻腕关节的重量，采用三个液压马达(或摆动缸)的中心交于一点的设计方案。 

为了完成本实用新型的发明构思，本实用新型由臂液压马达(或摆动缸)(2)、腕液压马达(或摆动缸)(6)、手液压马达(或摆动缸)(9)和腕连接盘(4)、手连接盘(7)组成。其中，臂液压马达(或摆动缸)(2)和腕连接盘(4)装成一体，手液压马达(或摆动缸)(9)和手连接盘(7)装成一体，其特征在于：腕液压马达(或摆动缸)(6)固定在腕连接盘(4)上的连接板(12)上，腕液压马达(或摆动缸)(6)的输出轴(13)与手连接盘(7)上的连接套(14)连接在一起。其中：液压马达(或摆动缸)(2)的回转轴线与腕液压马达或摆动缸(6)的回转轴线相交并垂直；手液压马达(或摆动缸)(9)的回转轴线与腕液压马达(或摆动缸)(6)的回转轴线相交并垂直。而结构紧凑的方案是：臂液压马达(或摆动缸)(2)、腕液压马达(或摆动缸)(6)、手液压马达(或摆动缸)(9)各自的回转轴线交于一点。在实际使用时，臂液压马达(或摆动缸)(2)上的输出轴上装上臂连接盘(1)并同机械臂连接在一起，手液压马达(或摆动缸)(9)的输出轴(10)上装上夹持器，就组成了实用的机械手。

当本实用新型在实际使用时，有时需要检测三个液压马达(或摆动缸)的转动角度。因此，在三个液压马达(或摆动缸)上装有角位移传感器。而结构紧凑、简单的方案是：角位移传感器输入轴和液压马达(或摆动缸)的输出轴是同一根轴。具体是这样实现的：在臂液压马达(或摆动缸)(2)和腕连接盘(4)两者之间装有角位移传感器(3)；在腕连接盘(4)上的连接板(12)上分别装有腕液压马达(或摆动缸)(6)和角位移传感器(5)；在手连接盘(7)和手液压马达(或摆动缸)(9)两者之间装有角位移传感器(8)，从而组成了具有检测控制功能的液动式三自由度腕关节。

由于本实用新型用液压马达(或摆动缸)做为腕关节的基本动力元件，采用三个液压马达或摆动缸的回转轴线交于一点的结构方式。为工业机器人提供了一种液动式三自由度腕关节。由于采用液压传递动力的方式与机械传动的腕关节相比，其优点一是：对于腕关节上的液压马达(或摆动缸)的转动速度，可以实现无级调速，其二是：动力传递容易、技术成熟、结构简单、易于制造，其三是：用现有液压件生产厂家生产的液压马达或摆动缸稍加改装即可制成，为通用化、系列化打下了基础，为产品的质量提供了可靠保证。

图1.液动式三自由度腕关节示意图

图2.三自由度腕关节回转中心示意图

(1)臂连接盘  (2)臂液压马达(或摆动缸)  (3)角位移传感器(4)腕连接盘  (5)角位移传感器  (6)腕液压马达(或摆动缸)(7)手连接盘  (8)角位移传感器  (9)手液压马达(或摆动缸)(10)输出轴  (11)连接销  (12)腕连接盘  (4)上的连接板  (13)输出轴  (14)手连接盘  (7)上的连接套

对于本实用新型的手连接盘(7)上的连接套(14)与腕液压马达(或摆动缸)(6)的输出轴(13)的连接结构有销子固定方式和键联接方式。

当采用销子固定方式时，手连接盘(7)上的连接套(14)与腕液压马达(或摆动缸)(6)的输出轴(13)用连接销(13)固定。