機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)包括外殼體、內(nèi)殼體、關(guān)節(jié)輸出組件、驅(qū)動總成和自動控制系統(tǒng)，驅(qū)動總成包括用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做直線或/和旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動組件Ⅰ和用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做俯仰運動的驅(qū)動組件Ⅱ；關(guān)節(jié)輸出件可以做旋轉(zhuǎn)、移動、俯仰三種運動，并且每一種運動都有液壓驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，設(shè)置電機(jī)驅(qū)動或液壓驅(qū)動分別驅(qū)動一種運動，并結(jié)合自動控制系統(tǒng)的電氣控制，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇合適的驅(qū)動方式，集大負(fù)載、高精度和大功率等性能于一身，同時機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，具有三個自由度，可以增加機(jī)械手的避障、克服奇異性等能力。
【專利說明】機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械手領(lǐng)域，特別涉及一種機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]集成關(guān)節(jié)是機(jī)械手技術(shù)發(fā)展的一個新趨勢，是設(shè)計和建立機(jī)械手作業(yè)系統(tǒng)的一種現(xiàn)代化方法。隨著對機(jī)械手的重載和精密性能要求越來越高，機(jī)械手的種類和復(fù)雜性日益增加，對集成關(guān)節(jié)的研究提高了機(jī)械手結(jié)構(gòu)的通用性、可重用性、可靠性，有利于機(jī)械手作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，具有較高的使用價值也應(yīng)用前景。
[0003]現(xiàn)有機(jī)械手關(guān)節(jié)的驅(qū)動方式和運動方式比較單一，液壓驅(qū)動的關(guān)節(jié)具有大負(fù)載的能力，卻不能保證高精度，電機(jī)驅(qū)動的關(guān)節(jié)具有很高的精度，但又失去了大負(fù)載的能力，因此不同的場合需要設(shè)計不同的機(jī)械手，降低了機(jī)械手的通用性，增大了設(shè)計工作量，同時機(jī)械手一個關(guān)節(jié)一般只有一個自由度，如果需要增加自由度，則需要增加手臂來實現(xiàn)，這不緊增大了能耗，也降低了精度，達(dá)不到理想的要求。
[0004]因此需要設(shè)計一種集成關(guān)節(jié)，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇合適的驅(qū)動方式，集大負(fù)載、高精度性能于一身，同時結(jié)構(gòu)緊湊，具有多個自由度，可以增加機(jī)械手的避障、克服奇異性等能力。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供一種機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇合適的驅(qū)動方式，集大負(fù)載、高精度性能于一身，同時結(jié)構(gòu)緊湊，具有多個自由度，可以增加機(jī)械手的避障、克服奇異性等能力。
[0006]本發(fā)明的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)包括外殼體、內(nèi)殼體、關(guān)節(jié)輸出組件、驅(qū)動總成和自動控制系統(tǒng)，驅(qū)動總成包括用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做直線或/和旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動組件I和用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做俯仰運動的驅(qū)動組件II ；
[0007]驅(qū)動組件I包括內(nèi)螺紋套、用于對內(nèi)螺紋套旋轉(zhuǎn)限位的螺紋套卡緊裝置和與關(guān)節(jié)輸出組件連接配合的驅(qū)動輸出軸，以及可分別驅(qū)動驅(qū)動輸出軸的液壓驅(qū)動部分和電動驅(qū)動部分，液壓驅(qū)動部分和所述螺紋套卡緊裝置均固定設(shè)置在外殼體內(nèi)，內(nèi)螺紋套設(shè)置在外殼體內(nèi)，電動驅(qū)動部分設(shè)置在內(nèi)殼體內(nèi)，驅(qū)動輸出軸依次穿出內(nèi)殼體和外殼體，驅(qū)動輸出軸與內(nèi)殼體固定連接并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式與外殼體配合；
[0008]液壓驅(qū)動部分為回轉(zhuǎn)液壓缸，回轉(zhuǎn)液壓缸的動片軸軸端設(shè)有與內(nèi)螺紋套一端螺紋配合的螺紋段I，電動驅(qū)動部分包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和齒輪傳動副I，齒輪傳動副I的從動齒輪與所述驅(qū)動輸出軸配合傳動，驅(qū)動輸出軸內(nèi)端設(shè)有與內(nèi)螺紋套螺紋配合的螺紋段II ;驅(qū)動組件I還包括用于將回轉(zhuǎn)液壓缸的動片軸與內(nèi)螺紋套固定防止兩者相對運動的螺紋副卡緊裝置I和用于將驅(qū)動輸出軸與內(nèi)螺紋套固定防止兩者相對運動的螺紋副卡緊裝置II ；
[0009]驅(qū)動組件II包括驅(qū)動連桿和可分別驅(qū)動驅(qū)動連桿的直線液壓缸、直線電機(jī)，直線液壓缸和所述直線電機(jī)固接于內(nèi)殼體內(nèi)部，直線液壓缸的活塞桿與直線電機(jī)的動片固定配合連接，驅(qū)動連桿內(nèi)端部與直線液壓缸的活塞桿活動配合連接，外端部與關(guān)節(jié)輸出組件活動配合連接；
[0010]回轉(zhuǎn)液壓缸、旋轉(zhuǎn)電機(jī)、直線液壓缸、直線電機(jī)、螺紋套卡緊裝置、螺紋副卡緊裝置I和螺紋副卡緊裝置II均通過自動控制系統(tǒng)控制工作。
[0011]進(jìn)一步，螺紋副卡緊裝置I和螺紋副卡緊裝置II結(jié)構(gòu)相同，均包括伸縮液壓缸I和卡緊組件，卡緊組件包括兩驅(qū)動桿和兩卡爪，每一卡爪均包括連桿部和卡爪部，每一卡爪部與對應(yīng)驅(qū)動桿鉸接，每一驅(qū)動桿上端均與一固定設(shè)置在伸縮液壓缸I活塞桿上的安裝塊鉸接，伸縮液壓缸I的缸體固定設(shè)置在內(nèi)螺紋套的軸向端側(cè)，每一卡爪的連桿部與卡爪部的連接處與固定設(shè)置在內(nèi)螺紋套軸向端側(cè)的鉸接座鉸接。
[0012]進(jìn)一步，螺紋套卡緊裝置為伸縮液壓缸II，伸縮液壓缸II的缸體固定設(shè)置在外殼體內(nèi)側(cè)，內(nèi)螺紋套外側(cè)設(shè)置有用于伸縮液壓缸II的活塞桿插入對內(nèi)螺紋套旋轉(zhuǎn)限位并可沿軸向相對滑動的軸向滑槽。
[0013]進(jìn)一步，關(guān)節(jié)輸出組件包括關(guān)節(jié)銷軸和與關(guān)節(jié)銷軸固定連接的手爪座安裝座，關(guān)節(jié)銷軸穿過驅(qū)動輸出軸端部設(shè)置并與驅(qū)動輸出軸活動配合連接，關(guān)節(jié)銷軸上固定安裝有用于與驅(qū)動連桿連接的耳座。
[0014]進(jìn)一步，驅(qū)動連桿包括相互鉸接的第一連桿和第二連桿，第一連桿與直線液壓缸的活塞桿端部鉸接，第二連桿通過連桿連接銷軸與耳座活動配合連接。
[0015]進(jìn)一步，自動控制系統(tǒng)包括:
[0016]位置傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測關(guān)節(jié)輸出組件的位置；
[0017]角度傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測關(guān)節(jié)輸出組件的俯仰和旋轉(zhuǎn)角度；
[0018]力矩傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測腕關(guān)節(jié)所需要輸出的力矩；
[0019]中央控制器，接收并綜合處理各傳感器反饋的信息，并向各電機(jī)和各液壓缸的控制系統(tǒng)發(fā)出命令信號實施聯(lián)動控制。
[0020]進(jìn)一步，外殼體為中空式長方體結(jié)構(gòu)，外殼體關(guān)于回轉(zhuǎn)液壓缸的動片軸對稱，夕卜殼體左端面設(shè)置有可將關(guān)節(jié)集成到需要固接的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的螺紋孔I。
[0021]進(jìn)一步，內(nèi)殼體為中空式長方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼體關(guān)于驅(qū)動輸出軸對稱，內(nèi)殼體內(nèi)固接的直線液壓缸與直線電機(jī)位于同一直線，直線位于驅(qū)動連桿所在平面，平面垂直于關(guān)節(jié)輸出組件上的關(guān)節(jié)銷軸。
[0022]進(jìn)一步，直線液壓缸的缸體內(nèi)設(shè)置有外套于活塞桿的彈簧。
[0023]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，關(guān)節(jié)輸出件可以做旋轉(zhuǎn)、移動、俯仰三種運動，并且每一種運動都有液壓驅(qū)動、電機(jī)驅(qū)動兩種驅(qū)動方式，設(shè)置電機(jī)驅(qū)動或液壓驅(qū)動分別驅(qū)動一種運動，并結(jié)合自動控制系統(tǒng)的電氣控制，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇合適的驅(qū)動方式，集大負(fù)載、高精度和大功率等性能于一身，同時機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，具有三個自由度，可以增加機(jī)械手的避障、克服奇異性等能力；同時，隨著對機(jī)械手的重載和精密性能要求越來越高，機(jī)械手的種類和復(fù)雜性日益增加，本發(fā)明機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)提高了機(jī)械手結(jié)構(gòu)的通用性、可重用性、可靠性，能滿足各種不同工作環(huán)境的工作需要，特別適合于機(jī)械手腕關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)等多自由度關(guān)節(jié)，在用于不同作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計過程中，只需要將其集成到需要驅(qū)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)上即可，有利于各種作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化，具有較高的使用價值和應(yīng)用前景。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0025]圖1為本發(fā)明的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)的螺紋副卡緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為圖2側(cè)視圖；
[0028]圖4為本發(fā)明的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)的驅(qū)動連桿結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為本發(fā)明的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)輸出組件結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]如圖所示:本實施例的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié),關(guān)節(jié)包括外殼體1、內(nèi)殼體2、關(guān)節(jié)輸出組件、驅(qū)動總成和自動控制系統(tǒng)，驅(qū)動總成包括用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做直線或/和旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動組件I和用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做俯仰運動的驅(qū)動組件II ；
[0031]驅(qū)動組件I包括內(nèi)螺紋套3、用于對內(nèi)螺紋套3旋轉(zhuǎn)限位的螺紋套卡緊裝置4和與關(guān)節(jié)輸出組件連接配合的驅(qū)動輸出軸5，以及可分別驅(qū)動驅(qū)動輸出軸5的液壓驅(qū)動部分和電動驅(qū)動部分，液壓驅(qū)動部分和所述螺紋套卡緊裝置4均固定設(shè)置在外殼體I內(nèi)，內(nèi)螺紋套3設(shè)置在外殼體I內(nèi)，電動驅(qū)動部分設(shè)置在內(nèi)殼體2內(nèi)，驅(qū)動輸出軸5依次穿出內(nèi)殼體2和外殼體1，驅(qū)動輸出軸5與內(nèi)殼體2固定連接并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式與外殼體I配合；
[0032]液壓驅(qū)動部分為回轉(zhuǎn)液壓缸6，回轉(zhuǎn)液壓缸6的動片軸7軸端設(shè)有與內(nèi)螺紋套3 —端螺紋配合的螺紋段I，電動驅(qū)動部分包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)8和齒輪傳動副I，齒輪傳動副I的從動齒輪9與所述驅(qū)動輸出軸5通過鍵13連接配合，齒輪傳動副I的主動齒輪10與主動齒輪軸11也通過鍵14連接配合，主動齒輪軸11與旋轉(zhuǎn)電機(jī)8的電機(jī)軸通過聯(lián)軸器12連接，驅(qū)動輸出軸5內(nèi)端設(shè)有與內(nèi)螺紋套3螺紋配合的螺紋段II ;驅(qū)動組件I還包括用于將回轉(zhuǎn)液壓缸6的動片軸7與內(nèi)螺紋套3固定防止兩者相對運動的螺紋副卡緊裝置I 15和用于將驅(qū)動輸出軸5與內(nèi)螺紋套3固定防止兩者相對運動的螺紋副卡緊裝置II 16 ；
[0033]驅(qū)動組件II包括驅(qū)動連桿和可分別驅(qū)動驅(qū)動連桿的直線液壓缸17、直線電機(jī)18，直線液壓缸17和所述直線電機(jī)18固接于內(nèi)殼體2內(nèi)部，直線液壓缸17的活塞桿19與直線電機(jī)18的動片20固定配合連接，直線液壓缸17的活塞桿19與直線電機(jī)18的動片20可通過螺栓或其它現(xiàn)有連接方式連接，驅(qū)動連桿內(nèi)端部與直線液壓缸17的活塞桿19活動配合連接，外端部與關(guān)節(jié)輸出組件活動配合連接，直線液壓缸17和直線電機(jī)18均可以控制直線液壓缸17的活塞桿左右移動；
[0034]回轉(zhuǎn)液壓缸6、旋轉(zhuǎn)電機(jī)8、直線液壓缸17、直線電機(jī)18、螺紋套卡緊裝置4、螺紋副卡緊裝置I 15和螺紋副卡緊裝置II 16均通過自動控制系統(tǒng)控制工作。
[0035]本發(fā)明在使用時，關(guān)節(jié)輸出組件具有在驅(qū)動輸出軸5軸線方向的直線運動、繞驅(qū)動輸出軸5軸線的旋轉(zhuǎn)運動和以驅(qū)動輸出軸5軸線為中心的俯仰運動三個自由度的運動，使用者可根據(jù)具體情況選擇液壓驅(qū)動或電機(jī)驅(qū)動對關(guān)節(jié)輸出組件進(jìn)行驅(qū)動工作，并且，使用者可通過控制螺紋副卡緊裝置I 15和螺紋副卡緊裝置II 16的工作與否，達(dá)到選取液壓驅(qū)動方式或電機(jī)驅(qū)動方式的目的，當(dāng)選取液壓驅(qū)動方式時，可將兩螺紋副卡緊裝置同時卡死，使得內(nèi)螺紋套3、驅(qū)動輸出軸5均隨同回轉(zhuǎn)液壓缸6的動片軸7 —通旋轉(zhuǎn)，輸出關(guān)節(jié)輸出組件的旋轉(zhuǎn)運動，或者，將螺紋副卡緊裝置II 16卡死，螺紋副卡緊裝置I 15不卡死，并且，螺紋套卡緊裝置4工作，防止內(nèi)螺紋套3旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動輸出軸5隨同內(nèi)螺紋套3在回轉(zhuǎn)液壓缸6的動片軸7的螺紋段上做直線運動，輸出關(guān)節(jié)輸出組件的前后直線運動，與上述兩種運動其中一種同時，可通過自動控制系統(tǒng)控制直線液壓缸17工作，驅(qū)動驅(qū)動連桿帶動關(guān)節(jié)輸出組件做俯仰運動；當(dāng)選取電機(jī)驅(qū)動方式時，可將螺紋副卡緊裝置I 15卡死，螺紋副卡緊裝置II 16不卡死，且螺紋套卡緊裝置4工作，防止內(nèi)螺紋套3旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動輸出軸5在旋轉(zhuǎn)電機(jī)8和齒輪副的作用下做旋轉(zhuǎn)和直線運動，同時可通過自動控制系統(tǒng)控制直線電機(jī)18工作，驅(qū)動驅(qū)動連桿帶動關(guān)節(jié)輸出組件做俯仰運動；另外，無論何種工作狀態(tài)，當(dāng)驅(qū)動輸出軸5旋轉(zhuǎn)或直線運動工作時，由于內(nèi)殼體2與驅(qū)動輸出軸5固定配合，則內(nèi)殼體2隨同驅(qū)動輸出軸5 —同運動；
[0036]根據(jù)具體情況，選擇采用電機(jī)驅(qū)動與液壓驅(qū)動驅(qū)動一種運動，結(jié)合電氣控制，可以根據(jù)不同的工作環(huán)境選擇合適的驅(qū)動方式，集大負(fù)載、高精度性能于一身，同時機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)緊湊，具有多個自由度，可以增加機(jī)械手的避障、克服奇異性等能力，同時，隨著對機(jī)械手的重載和精密性能要求越來越高，機(jī)械手的種類和復(fù)雜性日益增力口，機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)提高了機(jī)械手結(jié)構(gòu)的通用性、可重用性、可靠性，有利于機(jī)械手作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計的模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，具有較高的使用價值和應(yīng)用前景，
[0037]本實施例中，螺紋副卡緊裝置I 15和螺紋副卡緊裝置II 16結(jié)構(gòu)相同，均包括伸縮液壓缸I 21和卡緊組件，卡緊組件包括兩驅(qū)動桿(圖中為驅(qū)動桿22和驅(qū)動桿22a)和兩卡爪(圖中為卡爪23和卡爪23a)，每一卡爪均包括連桿部24和卡爪部25，每一卡爪部與對應(yīng)驅(qū)動桿鉸接，每一驅(qū)動桿上端均與一固定設(shè)置在伸縮液壓缸I 21活塞桿上的安裝塊26鉸接，伸縮液壓缸I 21的缸體固定設(shè)置在內(nèi)螺紋套3的軸向端側(cè)，每一卡爪的連桿部與卡爪部的連接處與固定設(shè)置在內(nèi)螺紋套3軸向端側(cè)的鉸接座27鉸接；其中，內(nèi)螺紋套3兩端部分別設(shè)置螺紋副卡緊裝置I 15和螺紋副卡緊裝置II 16，螺紋副卡緊裝置I 15的兩卡爪分別設(shè)置在回轉(zhuǎn)液壓缸6的動片軸7兩側(cè)并可在工作時對動片軸7成夾緊狀態(tài)，螺紋副卡緊裝置II 16的兩卡爪設(shè)置在驅(qū)動輸出軸5兩側(cè)并可在工作時對驅(qū)動輸出軸5成夾緊狀態(tài)，由于每一螺紋副卡緊裝置的伸縮液壓缸I 21均與內(nèi)螺紋套3固定，當(dāng)在夾緊時，內(nèi)螺紋套3與動片軸7或/和驅(qū)動輸出軸5無相對運動，本螺紋副卡緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，實現(xiàn)操作均較容易，可通過電氣控制靈活的控制內(nèi)螺紋套3與動片軸7或/和驅(qū)動輸出軸5的相對狀態(tài)。
[0038]本實施例中，螺紋套卡緊裝置4為伸縮液壓缸II，伸縮液壓缸II的缸體固定設(shè)置在外殼體I內(nèi)側(cè)，內(nèi)螺紋套3外側(cè)設(shè)置有用于伸縮液壓缸II的活塞桿插入對內(nèi)螺紋套3旋轉(zhuǎn)限位并可沿軸向相對滑動的軸向滑槽；軸向滑槽在伸縮液壓缸II的活塞桿伸出并插入到槽內(nèi)時可相對軸向滑動，實現(xiàn)方式簡單，可較容易的對內(nèi)螺紋套324的旋轉(zhuǎn)運動進(jìn)行限制。
[0039]本實施例中，關(guān)節(jié)輸出組件包括關(guān)節(jié)銷軸28和與關(guān)節(jié)銷軸28固定連接的手爪座安裝座29，關(guān)節(jié)銷軸28穿過驅(qū)動輸出軸5端部設(shè)置并與驅(qū)動輸出軸5活動配合連接，關(guān)節(jié)銷軸28上固定安裝有用于與驅(qū)動連桿連接的耳座30 ;關(guān)節(jié)銷軸28穿過驅(qū)動輸出軸5端部設(shè)置并與驅(qū)動輸出軸5活動配合連接可使得關(guān)節(jié)銷軸28在直線液壓缸17或直線電機(jī)18的驅(qū)動下做俯仰運動，其中此處的活動配合連接可為在驅(qū)動輸出軸5的前端設(shè)置轉(zhuǎn)軸的方式，關(guān)節(jié)銷軸28與轉(zhuǎn)軸固定配合，另外，在手爪座安裝座29上設(shè)置有螺紋孔，可以將集成關(guān)節(jié)集成到所需要驅(qū)動的機(jī)械結(jié)構(gòu)(如手爪的手爪座36)上。
[0040]本實施例中，驅(qū)動連桿包括相互鉸接的第一連桿31和第二連桿32，第一連桿31與直線液壓缸17的活塞桿端部鉸接，第二連桿32通過連桿連接銷軸33與耳座30活動配合連接；第一連桿31與第二連桿32鉸接，第二連桿32與耳座30鉸接活動連接，連接結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動方式容易實現(xiàn)。
[0041 ] 本實施例中，自動控制系統(tǒng)包括:
[0042]位置傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測關(guān)節(jié)輸出組件的位置；
[0043]角度傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測關(guān)節(jié)輸出組件的俯仰和旋轉(zhuǎn)角度；
[0044]力矩傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測腕關(guān)節(jié)所需要輸出的力矩；
[0045]中央控制器，接收并綜合處理各傳感器反饋的信息，并向各電機(jī)和各液壓缸的控制系統(tǒng)發(fā)出命令信號實施聯(lián)動控制。
[0046]本發(fā)明在使用時配以傳感器和技術(shù)機(jī)控制技術(shù)對關(guān)節(jié)輸出組件的位置進(jìn)行精確定位，可保證關(guān)節(jié)輸出組件工作過程的精確化，并可以精確定位工件的安裝位置，通過控制系統(tǒng)反饋信息，保證機(jī)械手定位安裝工件過程的精確化。
[0047]本實施例中，外殼體I為中空式長方體結(jié)構(gòu)，外殼體I關(guān)于回轉(zhuǎn)液壓缸6的動片軸7對稱，外殼體I左端面設(shè)置有可將關(guān)節(jié)集成到需要固接的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的螺紋孔I 34。
[0048]本實施例中，內(nèi)殼體2為中空式長方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼體2關(guān)于驅(qū)動輸出軸5對稱，內(nèi)殼體2內(nèi)固接的直線液壓缸17與直線電機(jī)18位于同一直線，直線位于驅(qū)動連桿所在平面，平面垂直于關(guān)節(jié)輸出組件上的關(guān)節(jié)銷軸28。
[0049]本實施例中，伸縮液壓缸I 21缸體內(nèi)和直線液壓缸17的缸體內(nèi)設(shè)置有外套于活塞桿的彈簧35 ;可使活塞桿工作后回位。
[0050]最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述關(guān)節(jié)包括外殼體、內(nèi)殼體、關(guān)節(jié)輸出組件、驅(qū)動總成和自動控制系統(tǒng)，所述驅(qū)動總成包括用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做直線或/和旋轉(zhuǎn)運動的驅(qū)動組件I和用于驅(qū)動關(guān)節(jié)輸出組件做俯仰運動的驅(qū)動組件II ； 所述驅(qū)動組件I包括內(nèi)螺紋套、用于對內(nèi)螺紋套旋轉(zhuǎn)限位的螺紋套卡緊裝置和與關(guān)節(jié)輸出組件連接配合的驅(qū)動輸出軸，以及可分別驅(qū)動驅(qū)動輸出軸的液壓驅(qū)動部分和電動驅(qū)動部分，所述液壓驅(qū)動部分和所述螺紋套卡緊裝置均固定設(shè)置在外殼體內(nèi)，所述內(nèi)螺紋套設(shè)置在外殼體內(nèi)，所述電動驅(qū)動部分設(shè)置在內(nèi)殼體內(nèi)，所述驅(qū)動輸出軸依次穿出內(nèi)殼體和外殼體，驅(qū)動輸出軸與內(nèi)殼體固定連接并以可繞自身軸線轉(zhuǎn)動的方式與外殼體配合； 所述液壓驅(qū)動部分為回轉(zhuǎn)液壓缸，所述回轉(zhuǎn)液壓缸的動片軸軸端設(shè)有與內(nèi)螺紋套一端螺紋配合的螺紋段I，所述電動驅(qū)動部分包括旋轉(zhuǎn)電機(jī)和齒輪傳動副I，所述齒輪傳動副I的從動齒輪與所述驅(qū)動輸出軸配合傳動，所述驅(qū)動輸出軸內(nèi)端設(shè)有與內(nèi)螺紋套螺紋配合的螺紋段II ;所述驅(qū)動組件I還包括用于將回轉(zhuǎn)液壓缸的動片軸與內(nèi)螺紋套固定防止兩者相對運動的螺紋副卡緊裝置I和用于將驅(qū)動輸出軸與內(nèi)螺紋套固定防止兩者相對運動的螺紋副卡緊裝置II ； 所述驅(qū)動組件II包括驅(qū)動連桿和可分別驅(qū)動驅(qū)動連桿的直線液壓缸、直線電機(jī)，所述直線液壓缸和所述直線電機(jī)固接于內(nèi)殼體內(nèi)部，所述直線液壓缸的活塞桿與直線電機(jī)的動片固定配合連接，所述驅(qū)動連桿內(nèi)端部與直線液壓缸的活塞桿活動配合連接，外端部與關(guān)節(jié)輸出組件活動配合連接； 所述回轉(zhuǎn)液壓缸、所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)、所述直線液壓缸、所述直線電機(jī)、所述螺紋套卡緊裝置、所述螺紋副卡緊裝置I和所述螺紋副卡緊裝置II均通過所述自動控制系統(tǒng)控制工作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述螺紋副卡緊裝置I和所述螺紋副卡緊裝置II結(jié)構(gòu)相同，均包括伸縮液壓缸I和卡緊組件，所述卡緊組件包括兩驅(qū)動桿和兩卡爪，每一所述卡爪均包括連桿部和卡爪部，每一卡爪部與對應(yīng)驅(qū)動桿鉸接，每一驅(qū)動桿上端均與一固定設(shè)置在伸縮液壓缸I活塞桿上的安裝塊鉸接，伸縮液壓缸I的缸體固定設(shè)置在內(nèi)螺紋套的軸向端側(cè)，每一卡爪的連桿部與卡爪部的連接處與固定設(shè)置在內(nèi)螺紋套軸向端側(cè)的鉸接座鉸接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述螺紋套卡緊裝置為伸縮液壓缸II，所述伸縮液壓缸II的缸體固定設(shè)置在外殼體內(nèi)側(cè)，所述內(nèi)螺紋套外側(cè)設(shè)置有用于伸縮液壓缸II的活塞桿插入對內(nèi)螺紋套旋轉(zhuǎn)限位并可沿軸向相對滑動的軸向滑槽。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述關(guān)節(jié)輸出組件包括關(guān)節(jié)銷軸和與所述關(guān)節(jié)銷軸固定連接的手爪座安裝座，所述關(guān)節(jié)銷軸穿過所述驅(qū)動輸出軸端部設(shè)置并與驅(qū)動輸出軸活動配合連接，所述關(guān)節(jié)銷軸上固定安裝有用于與驅(qū)動連桿連接的耳座。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述驅(qū)動連桿包括相互鉸接的第一連桿和第二連桿，所述第一連桿與所述直線液壓缸的活塞桿端部鉸接，所述第二連桿通過連桿連接銷軸與所述耳座活動配合連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述自動控制系統(tǒng)包括: 位置傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測關(guān)節(jié)輸出組件的位置； 角度傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測關(guān)節(jié)輸出組件的俯仰和旋轉(zhuǎn)角度； 力矩傳感器，設(shè)置于關(guān)節(jié)輸出組件，用于檢測腕關(guān)節(jié)所需要輸出的力矩； 中央控制器，接收并綜合處理各傳感器反饋的信息，并向各電機(jī)和各液壓缸的控制系統(tǒng)發(fā)出命令信號實施聯(lián)動控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述外殼體為中空式長方體結(jié)構(gòu)，外殼體關(guān)于回轉(zhuǎn)液壓缸的動片軸對稱，外殼體左端面設(shè)置有可將關(guān)節(jié)集成到需要固接的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的螺紋孔I。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié)，其特征在于:所述內(nèi)殼體為中空式長方體結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼體關(guān)于驅(qū)動輸出軸對稱，內(nèi)殼體內(nèi)固接的直線液壓缸與直線電機(jī)位于同一直線，所述直線位于驅(qū)動連桿所在平面，所述平面垂直于關(guān)節(jié)輸出組件上的關(guān)節(jié)銷軸。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)電液一體化三自由度集成關(guān)節(jié),其特征在于:所述直線液壓缸的缸體內(nèi)設(shè)置有外套于活塞桿的彈簧。
【文檔編號】B25J17/00GK104354165SQ201410482337
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月19日
【發(fā)明者】羅天洪, 馬力, 潘雪嬌, 郭園, 劉浪, 陳才, 苗長斌, 蔣海義, 王晴, 申旌輝, 劉淼, 馬翔宇, 黃世福, 張劍 申請人:重慶交通大學(xué)