[发明专利]一种含移动副的可锁定机器人关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种含移动副的可锁定机器人关节。

背景技术

现有专利WO2017144310所公开的可锁定机器人关节，包括提供动力的主/从动齿轮、驱动电机、传感器部件、实现运动传递的同步齿形带以及保障关节结构安全的安全销。其中，驱动电机驱动主动齿轮通过同步齿形带将驱动转矩传递到从动齿轮，角度传感器部件用以测量齿形带包角，调整齿形带包角大小可以实现传动关节的锁定或解锁，安全销是为防止关节负载过大引起关节结构的破坏。其不足是，由于单一的可锁定转轴设计，该类可锁定机器人关节仅仅满足于SCARA等串联式机器人中独立转动关节的应用需求，不利于在并联机器人的运动关节设计中推广应用，同时由于采用齿形带传动并借此实现关节锁定，使得关节锁定机构所占空间较大，难以满足机器人对关节设计的轻量化和小型化需求。

现有专利CN104802183和CN103341864所公开的可锁定机器人关节，包括实现运动传递与输出的驱动电机、关节减速器、联轴器和实现机器人关节锁定功能的蜗杆、蜗轮组件。其中，驱动电机通过关节减速器将运动力矩传递到与联轴器相连接的蜗杆部件，进而驱动蜗轮将动力输出，相反地，在不加电机驱动的情况下外负载无法带动蜗杆转动，从而实现关节的锁定功能。其不足是，由于该类机器人关节面向串联型机器人的独立转轴设计，无法应用于并联机器人设计中广泛应用的二自由度虎克铰、三自由度球铰等多自由度复合铰链，且蜗轮蜗杆传动形式的锁定结构仅能实现单向运动自锁，没能实现真正意义上关节运动的全方向锁定。

发明内容

鉴于现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种含移动副的可锁定机器人关节，不仅结构简单，而且便捷高效。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种含移动副的可锁定机器人关节，包括基座，基座的两相对侧连接有横轴，基座的另外两相对侧经纵轴连接有U形铰支座，U形铰支座的上方连接有竖轴，横轴上套设有底部设有滑块的活动座体；竖轴与U形铰支座之间设有第一锁定机构，横轴与基座、活动座体之间设有第二锁定机构；第一锁定机构包括位于U形铰支座顶部的竖向花键孔，竖向花键孔顶部的竖轴上设有竖向内花键，竖向花键孔中设有竖向外花键轴，竖向外花键轴上啮合有设内花键的竖向滑动外花键套环；第二锁定机构包括设于基座上的横向内花键，活动座体上设有横向花键孔，横轴上设有横向外花键，横向外花键上啮合有设内花键的横向滑动外花键套环；竖轴的外周部固设有用于连接机器人关节的连接法兰。

优选的，所述基座的内部横向设有连接孔，所述横轴内端通过滚动轴承与基座的连接孔相连进行转动，所述横向外花键与横向滑动外花键套环的内花键齿圈啮合并横向滑动连接，所述横向滑动外花键套环在电磁驱动和控制组件的作用下沿着横轴上的横向外花键滑移运动。

优选的，所述竖向外花键轴上端通过滚动轴承与连接法兰相连，所述竖向外花键轴下端与竖向滑动外花键套环的内花键齿圈啮合并竖向滑动连接，所述竖向滑动外花键套环可在电磁驱动和控制组件的作用下沿着竖向外花键轴滑移运动。

优选的，所述横向花键孔、横向内花键、横轴、横向滑动外花键套环同轴设置，所述横向花键孔的内花键齿圈与横向滑动外花键套环的外花键齿圈啮合并横向滑动连接，所述横轴的内部同轴设有安装通孔，所述连接孔内同轴设有丝杆螺母，所述丝杆螺母上螺接有丝杆，所述丝杆的两端经安装通孔穿出。

优选的，所述横向内花键设于连接孔的孔口，所述连接孔与横向花键孔同轴。

优选的，所述横轴由左横轴与右横轴组成，所述左横轴与基座、活动座体之间设有第二锁定机构，所述右横轴与基座、活动座体之间设有第二锁定机构。

优选的，所述活动座体的形状为U形，所述基座位于活动座体的内部，所述横向花键孔对称位于活动座体的两侧并与横向内花键同轴，所述活动座体与底部的滑块形成移动副。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：横轴、纵轴、竖轴相互交叉布置并集成移动副，形成多自由度复合运动关节，具有机械结构紧密、运动关节集成度高、运动精度高、结构承载能力大的优点；轴可以在其各自的电磁驱动和控制组件的驱动与控制下单独实现转轴的全向锁定与解锁；轴的锁定与解锁采用电磁驱动形式，使得各个可锁定轴的结构更加紧凑、锁定与解锁运动响应迅速、转换运动更加高效，有利于机器人关节的小型化和轻量化设计。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的构造示意图。

图2为图1的A-A剖视图。