[发明专利]一种适用于球电机的具有姿态检测的三自由度被动球关节

摘要

本发明公开了一种适用于球电机的具有姿态检测的三自由度被动球关节，该球电机由定子组件、转子组件、被动球关节和基座组成。其被动球关节组件包括有上转台、下转台、十字轴、A吊板、B吊板、支撑板、双轴倾角传感器、编码器、Z向轴。支撑板通过A吊板和B吊板与上转台连接，十字轴通过四个滚珠轴承分别与上转台、下转台连接，双轴倾角传感器安装在支撑板上，编码器安装在Z向轴的另一端上。将具有姿态检测的被动球关节应用到球电机中，同时也将这样的球电机应用到机器人手臂的肩、腕关节中，能够使机器人手臂上的关节数目减少。在关节数目减少的条件下能够避免传动机构的弹性变形和运动死区造成运动精度低缺陷；也使得机器人手臂的结构得以简化、体积小、重量轻、响应速度快等。

主权项

一种适用于球电机的具有姿态检测的三自由度被动球关节，所述的球电机包括有被动球关节组件(1)、球电机定子组件(2)、球电机转子组件(3)和基座(4)；其特征在于：被动球关节组件(1)包括有上转台(11)、下转台(12)、十字轴(13)、A吊板(14)、B吊板(15)、支撑板(16)、双轴倾角传感器(17)、编码器(18)、Z向轴(19)；上转台(11)的A侧板(111)上设有A轴承孔(112)，所述的A轴承孔(112)用于放置C滚珠轴承(10C)；上转台(11)的B侧板(113)上设有B轴承孔(114)，所述的B轴承孔(114)用于放置E滚珠轴承(10E)，所述的B侧板(113)的外侧上安装有A轴承端盖(13C)，该A轴承端盖(13C)用于阻止E滚珠轴承(10E)滑落；上转台(11)的顶板(115)上设有C轴承孔(116)，所述的C轴承孔(116)内从上至下放置有A滚珠轴承(10A)、B滚珠轴承(10B)；顶板(115)的下方安装有C轴承端盖(11A)，该C轴承端盖(11A)用于阻止B滚珠轴承(10B)滑落；C轴承端盖(11A)的下方安装有编码器(18)。下转台(12)的A立板(121)上设有D轴承孔(123)，D轴承孔(123)用于放置F滚珠轴承(10F)，A立板(121)的外侧安装有B轴承端盖(13D)，该B轴承端盖(13D)用于阻止F滚珠轴承(10F)滑落；下转台(12)的B立板(122)上设有E轴承孔(124)，E轴承孔(124)用于放置D滚珠轴承(10D)；下转台(12)的横板(129)的两端设有A螺纹孔(125)、B螺纹孔(126)、C螺纹孔(127)、D螺纹孔(128)；A螺纹孔(125)内安装有A支撑杆(12A)的另一端，A支撑杆(12A)的一端穿过A沉头孔(451)后套接有一螺母；B螺纹孔(126)内安装有B支撑杆(12B)的另一端，B支撑杆(12B)的一端穿过B沉头孔(452)后套接有一螺母；C螺纹孔(127)内安装有C支撑杆(12C)的另一端，C支撑杆(12C)的一端穿过C沉头孔(453)后套接有一螺母；D螺纹孔(128)内安装有D支撑杆(12D)的另一端，D支撑杆(12D)的一端穿过D沉头孔(454)后套接的一螺母。十字轴(13)的X向轴(13A)的一端套接在C滚珠轴承(10C)上，X向轴(13A)的另一端套接在E滚珠轴承(10E)上；十字轴(13)的Y向轴(13B)的一端套接在D滚珠轴承(10D)上，Y向轴(13B)的另一端套接在F滚珠轴承(10F)上；A吊板(14)的一端安装在支撑板(16)的一侧上，A吊板(14)的另一端安装在上转台(11)的B侧板(113)的底部。B吊板(15)的一端安装在支撑板(16)的另一侧上，B吊板(15)的另一端安装在上转台(11)的A侧板(111)的底部。支撑板(16)上方安装有双轴倾角传感器(17)。编码器(18)安装在C轴承端盖(11A)的下方，且编码器(18)的敏感端与Z向轴(19)的另一端连接。Z向轴(19)为一阶梯轴结构，Z向轴(19)的A轴承段(191)上套接有A滚珠轴承(10A)，Z向轴(19)的B轴承段(192)上套接有B滚珠轴承(10B)，Z向轴(19)的一端与输出杆(3B)的另一端连接，输出杆(3B)的一端用来连接负载，Z向轴(19)的另一端连接有编码器(18)的敏感端。