[实用新型]一种采摘机器人关节传动系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传动系统，尤其涉及一种采摘机器人关节传动系统。

背景技术

随着城镇老龄化人口的增多，农业劳动力人口有不断减少的趋势，研究开发一种用于采摘的机器人具有越来越重要的意义。综合国内外研究现状，对采摘机器人的研究大都集中在一些视觉系统识别和定位果实目标上，而对采摘机器人机械本体研究相对较少。机械本体研究中最先要解决的就是各关节传动系统设计，现有的机器人所采用的关节传动系统结构复杂，运作时性能不稳定可靠，因此本实用新型以开放式采摘机器人为研究目标，在此基础上进行机器人关节传动系统的设计。

实用新型内容

为了解决上述问题中的不足之处，本实用新型提供了一种采摘机器人关节传动系统。

为解决以上技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种采摘机器人关节传动系统，包括腰关节、肩关节、肘关节和腕关节，腰关节包括底座、第一直齿圆柱齿轮、第二直齿圆柱齿轮、滚动球轴承、推力球轴承、输出轴、腰关节交流伺服电动机、腰关节谐波减速器；肩关节包括箱体、肩关节交流伺服电动机、外啮合齿轮、涡轮和蜗杆；肘关节包括肘关节交流伺服电动机、肘关节锥齿轮、肘关节谐波减速器；腕关节包括腕关节交流伺服电动机、腕关节谐波减速器、腕关节锥齿轮；

腰关节交流伺服电机与腰关节谐波减速器串接垂直安装在底座上；

输出轴连接第一直齿圆柱齿轮，第一直齿圆柱齿轮与第二直齿网柱齿轮通过外啮合相连安装于底座的下方。外啮合齿轮、涡轮和蜗杆组成二级减速机构。肘关节谐波减速器和肘关节交流伺服电动机沿大臂轴线分布。

本实用新型与大多数国内采摘机器人研究采用的工业机器人关节传动系统不同，是一种开放性的传动机构并且该机器人关节传动系统结构简单、小巧、紧凑，设计新颖，运行时性能稳定、可靠，更加符合采摘机器人的作业要求。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的腰关节结构示意图。

图2为本实用新型的肩关节结构示意图。

图3为本实用新型的肘关节结构示意图。

图4为本实用新型的腕关节结构示意图。

图中：1、底座；2、第一直齿网柱齿轮；3、第二直齿圆柱齿轮；4、滚动球轴承；5、推力球轴承；6、输出轴；7、腰关节交流伺服电动机；8、腰关节谐波减速器；9、大臂；10、外啮合齿轮；11、涡轮；12、蜗杆；13、传动电机；14、箱体；15、肩关节交流伺服电动机；16、小臂；17、肘关节交流伺服电动机；18、肘关节锥齿轮；19、肘关节谐波减速器；20、腕关节交流伺服电动机；21、腕关节谐波减速器；22、腕关节锥齿轮。

具体实施方式

如图1所示，腰关节的主要作用是支撑整个手臂，使采摘机器人腰部以上整个部分以底座1为参照作回转运动。为了减小体积，增加结构的美观性，方便安装维护，将腰关节交流伺服电动机7和腰关节谐波减速器8串接垂直安装于底座1之上。输出轴6连接第一直齿圆柱齿轮2，同时第一直齿圆柱齿轮2与第二直齿圆柱齿轮3通过外啮合相连安装于底座1的下方。腰部回转体通过滚动球轴承4和推力球轴承5的组合体与底座1相连，这种结构既能承受轴向力、径向力，又能承受倾覆力矩。交流伺服电动机7转矩的输出先经腰关节谐波减速器8减速，再经第一直齿圆柱齿轮2与第二直齿圆柱齿轮3传递，通过滚动球轴承4，腰部绕推力球轴承5相对于底座1实现回转。由于腰部的回转运动是在推力球轴承5上的转动，回转体各部分对回转中心产生的负载转矩比较小。

图2所示的肩关节与图1的输出轴6相连，肩关节用来对大臂9进行支撑，使大臂9以图1所示的腰关节为参照进行俯仰运动。由于肩关节是主要的承载关节，为了避免掉电时大臂9失去控制下坠，应具有自锁功能，因此本设计采用一对外啮合齿轮10、涡轮11和蜗杆12组成二级减速机构。传动电机13安装在肩关节的箱体14中。肩关节的传动电机13的输出转矩通过一对外啮合齿轮10传递给蜗轮11和蜗杆12，近而驱动大臂9转动。选择肩关节交流伺服电动机15时，必须考虑负载的静转矩，须具有足够的转矩克服负载转矩。