具有自锁功能的机器人关节模块及机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103341864A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103341864103341864A(43)申请公布日2013.10.09(21)申请号201310167908.7(22)申请日2013.05.08(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市御道街29号(72)发明人李成刚尤晶晶张文妍游有鹏吴洪涛陈柏吕根波(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人张弛(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)B25J9/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图2页附图2页(54)发明名称具有自锁功能的机器人关节模块及机器人(57)摘要本发明公布一种具有自锁功能的模块化关节机器人。机器人关节中采用蜗轮蜗杆的传动方式，机构可实现反向自锁功能。与传统方法相比，本发明具有的显著优点包括传动比大、承载能力强、传动平稳、结构紧凑，不需额外抱闸装置、成本降低；由于采用了模块化设计，系统的柔性、可扩展性、可交换性较高。本发明适合需要动静态位姿保持或者对定位精度、可靠性、安全性要求较高的场合。CN103341864ACN103486ACN103341864A权利要求书1/1页1.一种具有自锁功能的机器人关节模块，其特征在于：包括蜗杆、连接蜗杆并驱动蜗杆转动的电机、与蜗杆啮合的蜗轮、以及连接蜗轮的输出轴的支撑柱，所述支撑柱上固定有输出法兰盘；所述蜗杆的导程角小于蜗轮蜗杆啮合轮齿间的当量摩擦角。2.根据权利要求1所述的具有自锁功能的机器人关节模块，其特征在于：所述输出法兰盘的安装面与蜗轮的传动轴的轴线平行。3.根据权利要求1所述的具有自锁功能的机器人关节模块，其特征在于：所述输出法兰盘的安装面与蜗轮的传动轴的轴线垂直。4.根据权利要求2或3所述的具有自锁功能的机器人关节模块，其特征在于：进一步包括外壳，所述外壳上设有输入法兰盘，所述支撑柱设置于外壳外侧，支撑柱包括承载输出法兰盘的承载部及自承载部延伸并与蜗轮的输出轴连接的支撑部。5.一种机器人，其特征在于：包括若干相互连接的机器人关节模块及末端执行器，所述机器人关节模块包括外壳、蜗杆、连接蜗杆并驱动蜗杆转动的电机、与蜗杆啮合的蜗轮、以及连接蜗轮的输出轴的支撑柱，所述支撑柱上固定有输出法兰盘；所述外壳上设有输入法兰盘；所述蜗杆的导程角小于蜗轮蜗杆啮合轮齿间的当量摩擦角。6.根据权利要求5所述的机器人，其特征在于：所述相邻两个机器人关节模块的输出法兰盘与输入法兰盘固定连接。2CN103341864A说明书1/3页具有自锁功能的机器人关节模块及机器人技术领域[0001]本发明涉及机器人设计领域，尤其是一种机器人的关节模块及使用该关节模块的机器人。背景技术[0002]机器人在工业发达国家发展迅速，我国的工业机器人在可靠性、应用领域、产品质量稳定性等方面与发达国家有很大的差距。关节机器人，也称关节手臂机器人或关节机械手臂，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。关节机器人主要由底座、大臂、小臂、手腕、执行机构等几部分组成，对应着腰回转、大臂回转、小臂回转、手腕回转、手腕摆动、腕旋转这几个自由度，具有工作空间大、动作灵活、壁障性好等优点。[0003]结构设计是机器人研究中一项很重要的内容，关系到其自身的性能以及为人类服务的本领，对于关节机器人，关节设计是最关键的环节。申请号为201110194977.8的中国专利申请公开了一种三轴齿轮齿条复合欠驱动双关节机器人手指，关节由电机、多轴多路相异传动比的齿轮传动机构及弹簧组成，具有控制简单、结构紧凑，成本低等优点。实际工作时，电机接通电源，同时电磁抱闸线圈得电，衔铁吸合，克服弹簧的拉力使制动器的闸瓦与闸轮分开，电机正常运转；断开接触器，电机失电，同时电磁抱闸线圈也失电，衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开，并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮，电机被制动而停转。电磁抱闸的缺点是体积较大、制动器磨损严重且在快速制动时伴随有振动。申请号为200610038946.2的中国专利申请公布了一种自锁型高精度旋转驱动马达，其实施方式为：首先，给伸缩元件施加负电场，调整伸缩元件与摩擦圆盘的间距，使它们刚好接触；然后，固定伸缩元件，撤除负电场使伸缩元件恢复原长，推动摩擦片在摩擦圆盘上产生足够的压紧力。这种自锁方式是在静摩擦力的作用下实现的，存在结构复杂、功耗高等缺陷。[0004]针对上述现状，有必要在不以增加结构复杂度和系统功耗为代价的前提下提出新的方法实现机器人关节的自锁功能，起到简化控制逻辑、安全保护以及精确定位的作用。发明内容[0005]为了解决上述问题，