一种智能机器人关节的制作方法

1.本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种智能机器人关节。


背景技术：

2.多关节机械臂，也称关节机器人是当今工业领域中最常见的工业机器人的形态之一。适合用于诸多工业领域的机械自动化作业，比如自动装配、喷漆、搬运、焊接等工作。这类柔性结构的模态阻尼小，一旦受到某种激振力的作用，其大幅度的振动将持续很长时间。这不仅会影响结构的工作，还将使结构产生过早的疲劳破坏，影响结构的使用寿命，或导致结构中仪器的损坏。因此，需要测量和抑制此类柔性结构的振动。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种智能机器人关节。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种智能机器人关节，包括大臂壳、小臂壳、带轮轴、大带轮传动机构、小带轮传动机构及输出轴；
6.所述大臂壳和小臂壳的一端转动连接；
7.所述带轮轴设置于大臂壳和小臂壳相对转动的轴心线上，且一端与大臂壳固定连接，另一端与小臂壳转动连接；
8.所述大带轮传动机构设置于大臂壳内，且与带轮轴转动连接；所述大带轮传动机构与小臂壳固定连接，用于驱动小臂壳转动；
9.所述小带轮传动机构设置于小臂壳内，且两端分别与带轮轴和输出轴连接，所述输出轴设置于小臂壳的另一端。
10.所述大带轮传动机构包括大同步带轮ⅰ、大同步带轮ⅱ、大臂同步齿形带及大臂涨紧装置，其中大同步带轮ⅰ可转动地设置于大臂壳的另一端，所述大同步带轮ⅱ通过大轴承安装在所述带轮轴上，且通过大臂同步齿形带与大同步带轮ⅰ连接；大臂涨紧装置设置于大臂壳内且与大臂同步齿形带抵接。
11.所述大臂壳和小臂壳通过交叉滚柱轴环连接；
12.所述交叉滚柱轴环包括交叉滚柱轴环内圈和交叉滚柱轴环外圈，其中交叉滚柱轴环内圈通过内圈连接上螺钉与所述小臂壳连接，交叉滚柱轴环外圈通过外圈连接螺钉与所述大臂壳连接；
13.所述大同步带轮ⅱ与交叉滚柱轴环内圈连接。
14.所述交叉滚柱轴环内圈与所述大同步带轮ⅱ之间通过肘部带轮转接件连接。
15.所述带轮轴的下端部与所述大臂壳之间设有大轴承刚度调节垫。
16.所述小带轮传动机构包括小臂同步齿形带、小同步带轮ⅰ、小同步带轮ⅱ及小臂涨紧装置，其中小同步带轮ⅰ套设于所述带轮轴上，且与所述带轮轴固定连接；所述小同步带轮ⅱ套设于所述输出轴上，且与所述输出轴固定连接；
17.所述小同步带轮ⅰ和小同步带轮ⅱ通过小臂同步齿形带连接；小臂涨紧装置与小臂壳连接且与所述小臂同步齿形带抵接。
18.所述小臂壳的顶部设有小臂上盖；所述小臂上盖上设有与所述带轮轴相对应的小臂轴承压盖，小臂轴承压盖通过小轴承与所述小同步带轮ⅰ连接。
19.所述小臂轴承压盖与所述小臂上盖之间设有小轴承刚度调节垫。
20.所述小臂轴承压盖上设有观察防护板。
21.所述带轮轴内设有肘部走线孔。
22.本实用新型的优点及有益效果是：本实用新型中的大带轮传动机构和小带轮传动机构采用行星传动轮系的方式实现运动的输出，结构紧凑，操作方便。
23.本实用新型通过在肘关节的两端的垫片调整，过调整肘关节两端轴承的接触应力和应变，进而改变主传动轴承(交叉滚柱轴环)的刚度及阻尼，因此更容易地改变柔性机械臂的低频振动，改变振动特征刚度阻尼及固有频率，达到调整机械传动和结构系统的固有频率，抑制振动的目的。
24.本实用新型具有大变形、大挠度、低速、重载的特性，适合高密封、高洁净要求的特性，尤其适合内部走线的结构。
附图说明
25.图1为本实用新型一种智能机器人关节的等轴测视图；
26.图2为本实用新型一种智能机器人关节的爆炸图；
27.图3为本实用新型一种智能机器人关节的剖视图。
28.图中：1为大臂壳，2为小臂上盖，3为小臂壳，4为大臂密封圈，5为大臂上走线盖，6为大臂同步齿形带，7为大臂涨紧装置，8为小臂同步齿形带，9为大臂下走线盖，10为小臂涨紧装置，11为小臂轴承压盖，12为观察防护板，13为小轴承，14为小同步带轮ⅰ，15为肘部走线孔，16为交叉滚柱轴环内圈，17为交叉滚柱轴环外圈，18为外圈连接螺钉，19为内圈连接上螺钉，20为内圈连接下螺钉，21为肘部带轮转接件，22为大同步带轮螺钉，23为大同步带轮ⅱ，24为大轴承，25为带轮轴，26为大轴承刚度调节垫，27为小轴承刚度调节垫，28为大同步带轮ⅰ，29为输出轴，30为小同步带轮ⅱ。
具体实施方式
29.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。
30.如图1-2所示，本实用新型提供的一种智能机器人关节，包括大臂壳1、小臂壳3、带轮轴25、大带轮传动机构、小带轮传动机构及输出轴29，其中大臂壳1和小臂壳3的一端转动连接；带轮轴25设置于大臂壳1和小臂壳3相对转动的轴心线上，且一端与大臂壳1固定连接，另一端与小臂壳3转动连接；大带轮传动机构设置于大臂壳1内，且与带轮轴25转动连接；大带轮传动机构与小臂壳3固定连接，用于驱动小臂壳3转动；小带轮传动机构设置于小臂壳3内，且两端分别与带轮轴25和输出轴29连接，输出轴29设置于小臂壳3的另一端。
31.如图2-3所示，本实用新型的实施例中，大带轮传动机构包括大同步带轮ⅰ28、大同步带轮ⅱ23、大臂同步齿形带6及大臂涨紧装置7，其中大同步带轮ⅰ28可转动地设置于大臂
壳1的另一端，大同步带轮ⅱ23通过大轴承24安装在带轮轴25上，且通过大臂同步齿形带6与大同步带轮ⅰ28连接；大臂涨紧装置7设置于大臂壳1内且与大臂同步齿形带6抵接，大臂同步齿形带6通过大臂涨紧装置7涨紧。
32.本实用新型的实施例中，大臂壳1和小臂壳3通过交叉滚柱轴环连接，形成高刚性和阻尼的旋转运动副；交叉滚柱轴环包括交叉滚柱轴环内圈16和交叉滚柱轴环外圈17，其中交叉滚柱轴环内圈16通过内圈连接上螺钉19与小臂壳3连接，交叉滚柱轴环外圈17通过外圈连接螺钉18与大臂壳1连接。大同步带轮ⅱ23与交叉滚柱轴环内圈16连接。
33.在上述实施例的基础上，交叉滚柱轴环内圈16与大同步带轮ⅱ23之间通过肘部带轮转接件21连接。具体地，肘部带轮转接件21通过内圈连接下螺钉20与交叉滚柱轴环内圈16连接，通过大同步带轮螺钉22与大同步带轮ⅱ23连接。
34.进一步地，带轮轴25的下端部与大臂壳1之间设有大轴承刚度调节垫26，通过增减大轴承刚度调节垫26来调整大轴承24的刚度。
35.本实用新型的实施例中，小带轮传动机构包括小臂同步齿形带8、小同步带轮ⅰ14、小同步带轮ⅱ30及小臂涨紧装置10，其中小同步带轮ⅰ14套设于带轮轴25上，且与带轮轴25固定连接；小同步带轮ⅱ30套设于输出轴29上，且与输出轴29固定连接。小同步带轮ⅰ14和小同步带轮ⅱ30通过小臂同步齿形带8传动连接；小臂涨紧装置10与小臂壳3连接且与小臂同步齿形带8抵接，小臂同步齿形带8通过小臂涨紧装置10涨紧。
36.进一步地，小臂壳3的顶部设有小臂上盖2；小臂上盖2上设有与带轮轴25相对应的小臂轴承压盖11，小臂轴承压盖11通过小轴承13与小同步带轮ⅰ14连接。小臂轴承压盖11与小臂上盖2之间设有小轴承刚度调节垫27，通过增减小轴承刚度调节垫27的方式来调整小轴承13的刚度。小臂轴承压盖11上设有观察防护板12，以方便观察肘关节的内部情况。小臂涨紧装置10、小臂同步齿形带8、小同步带轮ⅰ14、小同步带轮ⅱ30与手腕传动部件构成同步带行星传动轮系，含有一定刚度和阻尼的行星传动轮系关系。
37.进一步地，带轮轴25内设有肘部走线孔15，肘部走线孔15内部的线缆可以依次穿过相关结构件和传动件，贯穿大臂壳1和小臂壳3。大臂壳1上安装有大臂密封圈4、大臂上走线盖5和大臂下走线盖9，大臂上走线盖5和大臂下走线盖9分别设置于大臂壳1的两端，将线缆封闭于壳体内部。
38.本实用新型的工作原理是：大同步带轮ⅰ28通过驱动传动机构(未示出)驱动转动，大同步带轮ⅰ28通过大臂同步齿形带6带动大同步带轮ⅱ23转动，进而通过肘部带轮转接件21和交叉滚柱轴环内圈16驱动小臂壳3绕带轮轴25的轴线转动；当小臂壳3转动时，位于小臂壳3另一端的小同步带轮ⅱ30也绕带轮轴25的轴线转动，因小同步带轮ⅰ14与带轮轴25固定连接，是固定不动的，所以小同步带轮ⅱ30在绕带轮轴25的轴线转动的同时，通过小臂同步齿形带8的驱动绕自身的轴线转动，从而带动输出轴29转动。小带轮传动机构采用行星传动轮系的方式实现扭矩的输出，其中小臂壳3充当行星架，小同步带轮ⅱ30充当行星轮，小同步带轮ⅰ14充当太阳轮，小臂同步齿形带8与小同步带轮ⅱ30和小同步带轮ⅰ14之间构成齿轮副。因此，大带轮传动机构和小带轮传动机构采用含有同步带行星传动轮系的方式实现运动的输出，结构紧凑，操作方便。
39.本实施例中，大轴承24和小轴承13均为深沟球轴承，通过加减大轴承刚度调节垫26和小轴承刚度调节垫27的方式，来调整大轴承24和小轴承13的接触刚度和阻尼，进而调
整大臂壳1和小臂壳3之间的主传动轴承(交叉滚柱轴环)的刚度和阻尼，从而实现系统振动特征刚度阻尼及固有频率的改变。
40.本实用新型提供的智能机器人关节，通过肘关节两端的垫片调整来调整大轴承和小轴承的刚度和阻尼，进而间接地调整交叉滚柱轴环、大轴承和小轴承所组成的系统刚度。也就是说，通过调整肘关节传动结构的阻尼和刚度，达到调整机械传动和结构系统的固有频率，抑制振动的目的。
41.以上所述仅为本实用新型的实施方式，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本实用新型的保护范围内。