一种2自由度平面微动机器人关节-k8凯发

本发明属于工业机器人领域，具体涉及一种2自由度平面微动机器人关节。

背景技术：

1、位置精度是工业机器人的重要性能指标，对于常用的铰接型6自由度串联机器人，其位置绝对精度一般为0.5mm。由于关节间隙、编码器误差、结构件制造及安装误差、臂架挠性的影响，机器人位置绝对精度难以大幅提高。这限制了机器人在精密制造场景的应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述不足，提出一种2自由度平面微动机器人关节，其体积小，重量轻，可作为铰接型机器人、scara机器人、直角坐标机器人的末端关节，为机器人提供关节法平面方向上二维高精度位移能力，可用于补偿前置关节位置误差，提高精度。

2、为达到上述目的，本发明在结构上包括输出法兰，输出法兰通过4根间隔90°的光滑圆柱型支柱固定在法兰底座上。法兰底座上加工有导轨，中间滑板正反两面均加工有导轨且互相垂直，下壳体底面同样加工有导轨，法兰底座通过中间滑板连接到下壳体上，可基于下壳体进行平面二维滑动，但无法转动。

3、下壳体中安装有内转轴和外转轴，外转轴为中空筒形，内转轴装配在外转轴中，两者可相对转动，内转轴长于外转轴。内转轴和外转轴在靠近输出法兰的一端均安装有槽凸轮，两个槽凸轮嵌套在两根相邻的支柱上，当槽凸轮转动时，将引起支柱和转轴圆心距的改变。内转轴和外转轴远离输出法兰的一端安装有齿轮。

4、下壳体顶面安装着电机架，电机架顶面安装着两台带减速器的电机，两减速器的输出轴安装有齿轮，分别与内转轴和外转轴的齿轮啮合。电机架中部设有轴承座，下壳体底部也设有轴承座，两轴承座中安装有轴承，用于支持内转轴和外转轴。

5、电机架顶面安装有上壳体，用于为电机及减速器提供防护，上壳体顶面加工有螺纹孔用于与其它关节连接。

技术特征：

1.一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，包括下壳体(5)、电机架(6)、上壳体(7)呈三明治结构安装在一起，上壳体(7)加工有连接及定位特征。输出法兰(1)通过四根圆截面支柱(2)固定在法兰底座(3)上。外转轴(22)为中空筒形，内转轴(21)装配在外转轴(22)内。槽凸轮乙(19)固定安装在内转轴(21)靠近输出法兰(1)的一端，槽凸轮甲(20)固定安装在外转轴(22)靠近输出法兰(1)的一端。输入齿轮甲(23)固定在外转轴(22)另一端，输入齿轮乙(23)固定在内转轴(21)另一端。轴承甲(8)安装在下壳体(5)的轴承座内，轴承乙(11)安装在电机架(6)的轴承座内。内转轴(21)和外转轴(22)通过轴承甲(8)和轴承乙(11)安装在下壳体(5)内。

2.根据权利要求1所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，法兰底座(3)通过导轨(18)和中间滑板(4)连接组成移动副，中间滑板(4)通过导轨(18)和下壳体连接组成移动副，所述两移动副方向互相垂直，输出法兰(1)可基于下壳体(5)进行平面二维滑动。

3.根据权利要求1所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，下壳体(5)、中间滑板(4)、法兰底座(3)中部设有开孔，内转轴(21)和外转轴(22)一端从所述开孔探出。

4.根据权利要求1所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，减速器甲(12)和减速器乙(16)安装在电机架(6)上，电机甲(13)和电机乙(17)分别安装在减速器甲(12)和减速器乙(16)上。

5.根据权利要求4所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，输出齿轮甲(9)安装在减速器输出轴甲(10)上，输出齿轮乙(14)安装在减速器输出轴乙(15)上。输出齿轮甲(9)和输入齿轮(23)啮合，输出齿轮乙(14)和输入齿轮(24)啮合。

6.根据权利要求1所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，槽凸轮甲(19)与槽凸轮乙(20)的形状相同，分别嵌套在两根相邻的支柱(2)上，支柱(2)的直径和所述槽凸轮的槽宽度相等。

7.根据权利要求7所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，支柱(2)在槽内滑动时，支柱(2)的圆心始终位于所述槽凸轮的基线上。

8.根据权利要求1所述的一种2自由度平面微动机器人关节，其特征在于，电机甲(13)和电机乙(17)独立控制槽凸轮甲(19)与槽凸轮乙(20)的角位置。

技术总结
本发明公开了一种2自由度平面微动机器人关节，本发明体积小，重量轻，可作为铰接型机器人、scara机器人、直角坐标机器人的末端关节。本发明将两台电机作为原动机分别通过电机顶面安装的两台减速器带动下壳体中内转轴与外转轴独立控制两个槽凸轮，当槽凸轮转动时，将引起支柱和转轴圆心距的改变。通过下壳体与法兰底座上加工的导轨使法兰底座可基于下壳体进行平面二维滑动。具备为机器人提供关节法平面方向上二维高精度位移能力，达到补偿前置关节位置误差，提高控制精度的目的。

技术研发人员：张翠红,周星同,曹学鹏,田富元
受保护的技术使用者：西安石油大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8