一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构.pdf

(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CN106808469A(43)申请公布日2017.06.09(21)申请号201710182977.3(22)申请日2017.03.24(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人熊蔡华何畅伍轩贺磊何立伟(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人周磊曹葆青(51)Int.Cl.B25J9/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构(57)摘要本发明属于机器人设备领域，并公开了一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，包括T型齿轮架和主支架，T型齿轮架具有两根第一安装轴和一根第二安装轴，所述第一安装轴上分别安装有动力输入机构，第二安装轴上安装有动力输出机构；动力输入机构包括第一套筒-锥齿轮复合体、轴承座和传动装置；动力输出机构包括第二套筒和第二锥齿轮；所述第一套筒的内腔设置有角位移传感器，所述角位移传感的内圈固定安装在所述主支架上；每个所述第一套筒的外壁均周向布置有多个应变片，以用于测量第一套筒的力矩。本发明通过分别测量两个第一套筒的位移与力矩信息，进行简单的计算即可得到第二套筒的位移与力矩信息，成本低,体积小巧。CN106808469ACN106808469A权利要求书1/1页1.一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，其特征在于，包括T型齿轮架和主支架，其中，所述T型齿轮架具有两根第一安装轴和一根第二安装轴，两根所述第一安装轴的轴线同线，第二安装轴的轴线与所述第一安装轴的轴线垂直，每根所述第一安装轴上分别安装有动力输入机构，所述第二安装轴上安装有动力输出机构；所述动力输入机构包括第一套筒-锥齿轮复合体、轴承座和传动装置，其中，所述第一套筒-锥齿轮复合体包括一体成型的第一套筒和第一锥齿轮，所述第一套筒通过第一轴承安装在所述第一安装轴上，所述轴承座通过第二轴承安装在所述第一套筒上并且所述轴承座与所述主支架固定连接，所述传动装置与所述第一套筒连接，以用于带动所述第一套筒旋转；所述动力输出机构包括第二套筒-锥齿轮复合体，所述第二套筒-锥齿轮复合体包括一体成型的第二套筒和第二锥齿轮，所述第二套筒通过第三轴承安装在所述第二安装轴上，所述第二锥齿轮分别与每个所述第一锥齿轮啮合；每个所述第一套筒的内腔分别设置有用于测量所述第一套筒角位移的角位移传感器，所述角位移传感固定安装在所述主支架上；每个所述第一套筒的外壁均周向布置有多个应变片，以用于测量第一套筒的力矩。2.根据权利要求1所述的一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，其特征在于，所述传动装置为链传动装置。3.根据权利要求1所述的一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，其特征在于，每个所述应变片上分别敷有树脂，以防应变片受到机油腐蚀或机械损伤。4.根据权利要求1所述的一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，其特征在于，所述第一套筒-锥齿轮复合体和/或第二套筒-锥齿轮复合体采用0Cr17Ni4Cu4Nb制成。5.根据权利要求1所述的一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，其特征在于，所述第一锥齿轮和/或第二锥齿轮上的齿为直齿。2CN106808469A说明书1/3页一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构技术领域[0001]本发明属于机器人设备领域，更具体地，涉及一种机械臂传动关节机构。背景技术[0002]机械臂是机器人技术领域中得到最广泛实际应用的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。随着技术的发展，机械臂的人机协作性能受到了国内外学者的广泛重视，为了提高机械臂的人机协作能力，机械臂必须能感知周边环境(力，力矩，位移等信息)对机械臂自身的影响，并根据环境的变化改变自身的行为。比如，当机械臂撞击到人类手臂时，机械臂可根据力传感器感知到人类手臂的存在，并及时做出停止、远离等保护人类安全的动作。因此，如何提高机械臂的感知能力成为机器人领域中一个重要课题。[0003]目前存在的人机协作机械臂解决方案要么是简单的在机械臂的末端安装力/力矩传感器，要么是仅仅采用机械臂各关节的伺服电机自身的电流环、位置环来推算各关节的力矩与位置信息。前一种方案获得的仅仅是机械臂末端力/力矩信息，控制方案复杂，计算量大，而且高性能力/力矩感器价格昂贵，体积庞大；后一种方案虽然能得到各个关节的力位信息，但均没有考虑传动链对力位信息的影响，获得的信息不够准确，误差较大。发明内容[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种具有力位测量功能的机械臂传动关节机构，本发明通过分别测量两个第一套筒的位移与力矩信息，进行简单的计算即可得到第二套筒