[发明专利]一种三自由度机器人专用颈部关节结构

说明书

本发明公开了一种三自由度机器人专用颈部关节结构，属于工业机器人关节设计领域。它包括用于装设机器人头部的外连接件B、采用圆柱铰链装设于外连接件B上的内连接件、与机器人躯体相连的外连接件A、装设于外连接件A上可以自由转动的齿轮轴C，与齿轮轴C相啮合传动的齿轮轴D、通过电机C架固定装设于外连接件B上的电机C、装设于内连接件上的齿轮轴B和电机B、装设于外连接件B上与齿轮轴B啮合传动的齿轮轴A。本发明是一种结构更加合理、运动更加稳定、可用于工业机器人中、具有三个运动自由度的专用颈部关节结构。

技术领域

本发明主要涉及工业机器人关节设计领域，特指一种三自由度机器人专用颈部关节结构。

背景技术

机器人的颈关节设计对于整个机器人的性能具有重要的决定意义。现有技术的颈关节通常只有一个扭转自由度，难以实现机器人头部复杂的运动效果，这对于工业机器人、尤其是特种作业的机器人是十分不利的。因此，设计一种具有三个运动自由度的颈关节结构具有重要的意义。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构更加合理、运动更加稳定、可用于工业机器人中、具有三个运动自由度的专用颈部关节结构。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种三自由度机器人专用颈部关节结构，它包括用于装设机器人头部的外连接件B、采用圆柱铰链装设于所述外连接件B上的内连接件、与机器人躯体相连的外连接件A、装设于所述外连接件A上可以自由转动的齿轮轴C，与所述齿轮轴C相啮合传动的齿轮轴D、通过电机C架固定装设于所述外连接件A上的电机C、装设于所述内连接件上的齿轮轴B和电机B、装设于所述外连接件B上与所述齿轮轴B啮合传动的齿轮轴A。

所述内连接件与所述齿轮轴C之间装设有拉伸螺旋弹簧；过渡杆的下端固定装设于所述齿轮轴C的上端，其另一端铰接于所述内连接件上。

所述外连接件B可相对于所述内连接件绕X轴方向转动；所述内连接件可相对于所述齿轮轴C绕Z轴方向转动；所述齿轮轴C可相对于所述外连接件A绕Y轴方向转动。

弹簧驱动器装设于所述内连接件的底部，可驱动所述拉伸螺旋弹簧伸长或缩短。所述拉伸螺旋弹簧为两根，且两根所述拉伸螺旋弹簧与铅垂方向成倾斜方向装设于所述过渡杆的两侧。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的一种三自由度机器人专用颈部关节结构设有电机B和电机C分别实现外部连接件B相对于外部连接件A的Y向扭转运动和Z向旋转运动，所有传动均通过齿轮轴的方式，增加了运动的稳定性。

(2)本发明的一种三自由度机器人专用颈部关节结构还设有弹簧驱动器，驱动拉伸螺旋弹簧的伸长或缩短，实现了外连接件B相对于外连接件A的左右摆动。由此可知，本发明结构紧凑、运动稳定、具有三个运动自由度，既能实现机器人头部的复杂运动，又能通过拉伸螺旋弹簧吸收多余的运动能量从而更好地保护机器人头部。

附图说明

图1是本发明的一种三自由度机器人专用颈部关节结构的结构原理示意图。

图中，1—外连接件A；2—内连接件；3—外连接件B；4—齿轮轴A；5—齿轮轴B；6—齿轮轴C；7—齿轮轴D；8—拉伸螺旋弹簧；9—弹簧驱动器；10—过渡杆；11—电机B；12—电机C架；13—电机C；14—圆柱铰链。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。