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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107398921A(43)申请公布日2017.11.28(21)申请号201710435981.6(22)申请日2017.06.09(71)申请人东南大学地址210000江苏省南京市玄武区四牌楼2号(72)发明人崔建伟马金宝金源张敏(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种关节机器人的关节结构(57)摘要本发明公开了一种关节机器人的关节结构,包括壳体、电机,以及谐波减速器;谐波减速器包括中空的输入轴、中空的椭圆形凸轮、薄壁轴承外壳、中空的刚轮、中空的柔轮、应变片;输入轴的一端与凸轮的一端固定连接;凸轮和薄壁轴承外壳之间设有球形滚动体,柔轮一端设有小模数外齿形,柔轮另一端为薄壁法兰;刚轮内壁和柔轮的一端相适配;薄壁轴承外壳与柔轮的内腔相适配;应变片固定连接在柔轮的侧壁上;刚轮通过螺钉安装于交叉滚子轴承的内圈上,交叉滚子轴承的外圈通过螺钉安装在壳体上;柔轮固定连接在壳体上;电机的定子与壳体固定连接,电机的转子与输入轴固定连接。该关节结构中各种导线不会因为关节的转动而缠绕,穿线方便。CN107398921ACN107398921A权利要求书1/1页1.一种关节机器人的关节结构,其特征在于,所述关节结构包括壳体(41)、电机,以及连接在所述壳体(41)和电机上的谐波减速器;所述谐波减速器包括中空的输入轴(1)、中空的椭圆形凸轮(2)、薄壁轴承外壳(3)、中空的刚轮(4)、中空的柔轮(5)、应变片(6);输入轴(1)的一端与凸轮(2)的一端固定连接;凸轮(2)和薄壁轴承外壳(3)之间设有球形滚动体,柔轮(5)为薄壁壳体,且柔轮(5)一端设有小模数外齿形,柔轮(5)另一端为薄壁法兰,且法兰上设有安装孔;刚轮(4)内壁加工有小模数内齿形,刚轮(4)内壁和柔轮(5)的一端相适配;薄壁轴承外壳(3)与柔轮(5)的内腔相适配;应变片(6)固定连接在柔轮(5)的侧壁上;所述刚轮(4)通过螺钉(51)安装于交叉滚子轴承(52)的内圈上,交叉滚子轴承(52)的外圈通过螺钉(42)安装在壳体(41)上;柔轮(5)固定连接在壳体(41)上;电机的定子与壳体(41)固定连接,电机的转子(11)与输入轴(1)固定连接。2.按照权利要求1所述的关节机器人的关节结构,其特征在于,所述的输入轴(1)与凸轮(2)呈一体结构。3.按照权利要求1所述的关节机器人的关节结构,其特征在于,还包括应变检测电路板(7),应变检测电路板(7)固定连接在壳体(41)的空腔中。4.按照权利要求3所述的关节机器人的关节结构,其特征在于,所述应变片(6)的导线穿过壳体(41)上的过线孔,与应变检测电路板(7)的信号输入端连接。2CN107398921A说明书1/4页一种关节机器人的关节结构技术领域[0001]本发明属于关节机器人领域,具体来说,涉及一种关节机器人的关节结构。背景技术[0002]谐波减速器重量轻,单级传动比大,传动平稳精确,应用十分广泛。特别是近年来,轻型机器人发展非常迅速,轻型机器人是指负载<15kg、臂展<1.5米、总质量<30kg的多自由度关节机器人,一般有6或7个关节。这些机器人共同的特点之一是都采用谐波减速器作动力匹配与变换。而重型关节机器人末端的若干个关节也倾向于采用重量相对较轻的谐波减速器。[0003]机器人发展的重要方向之一是人机力触觉交互。这包括两方面的含义:一是协作机器人要求精确感知人手与机器人之间的相互作用力,二是机器人工作时与环境之间的作用力,这就要求对机器人的关节载荷或受力进行精确测量。[0004]目前较为通行的方法有三:[0005]1、基于电机载荷与电机电流存在一定函数关系,可通过测量电机电流间接反映关节力矩的大小,这是目前协作机器人较为常用的方法。这种方法的缺点是:从关节载荷向电机输出力矩方向,是一种增速传动,实际上等比例缩小了原始力矩信号的大小,而减速器阻尼的按上述方向被放大,使电流——力矩测量的精确度和灵敏度都很低,加之驱动器任务进程及电机大电感的存在影响了力测量的实时性;[0006]2、基于专用力矩传感器的关节载荷测量。这种方法在一些专用机器人如航天用机器人研究有报道,这种方案测量精确度高,实时性好,但缺点也十分显著:极大增加了机器人的复杂度及成本,力传感器的柔性变形额外降低了机器人的运动精确度,因此这种方法并不值得推广。[0007]3、基于多维力传感器的末端力载荷测量。多维力传感器理论上避免了上述方法的缺点,其缺点是:多维力传感器作为机器人专用传感器吸引了大量经费而研究多年,但其高成