一种机器人机械臂位置反馈机构、机器人机械臂及机器人 |
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| 申请号 | CN201710661972.9 | 申请日 | 2017-08-04 | 公开(公告)号 | CN107433622A | 公开(公告)日 | 2017-12-05 |
| 申请人 | 国网山东省电力公司电力科学研究院; 山东鲁能智能技术有限公司; 国家电网公司; | 发明人 | 郝永鑫; 冀肖彤; 慕世友; 白万建; 李超英; 周大洲; 黄锐; 慈文斌; 李建祥; 赵金龙; 郭锐; 王海鹏; 栾贻青; 杨尚伟; 肖鹏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种 机器人 机械臂 位置 反馈机构、机器人机械臂及机器人，其中，机器人机械臂位置反馈机构，包括机械臂 输出轴 ，所述机械臂输出轴的一端与绝对值 编码器 的底座固定连接，另一端与机械臂输出端连接；所述机械臂输出轴用于固定绝对值编码器及传递机械臂 扭矩 ；绝对值编码器的 输入轴 与编码器转动轴连接，编码器转动轴与机械臂壳体连接，而且编码器转动轴与机械臂壳体始终保持静止状态，绝对值编码器的底座随机械臂输出轴旋转，最终实现绝对值编码器的 定位 及位置反馈。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种机器人机械臂位置反馈机构，其特征在于，包括机械臂输出轴，所述机械臂输出轴的一端与绝对值编码器的底座固定连接，另一端与机械臂输出端连接；所述机械臂输出轴用于固定绝对值编码器及传递机械臂扭矩；绝对值编码器的输入轴与编码器转动轴连接，编码器转动轴与机械臂壳体连接，而且编码器转动轴与机械臂壳体始终保持静止状态，绝对值编码器的底座随机械臂输出轴旋转，最终实现绝对值编码器的定位及位置反馈。 |
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| 说明书全文 | 一种机器人机械臂位置反馈机构、机器人机械臂及机器人技术领域背景技术[0002] 目前的电力机器人应用领域，已经不在仅仅满足于利用机器人在室外对杆塔类设备进行巡视，而是需要机器人代替人工在全变电站的区域内进行巡视工作，其中变电站室内开关柜的局放检测就是其中一项重要的任务。通过在原有室外机器人上加载带电检测机械臂，利用机械臂来操作高度集成的局放传感器，对开关柜进行特高频、地电波及超声三项局放检测，通过机器人反馈的数据，巡检人员可以及时排查、维护开关柜的问题，保证变电站稳定运行。 [0003] 在机器人携带作业机械臂对开关柜进行自动化检测的过程中，如何对机械臂进行定位从而保证机械臂可以按局放检测的要求对开关柜进行精确的检测是首先需要解决的问题。目前机械臂的定位方式主要还是依靠绝对值编码器来判断，机械臂的转动角度，通过角度及机械臂臂长等参数的计算，进一步得出机械臂各部位的位置。 [0004] 现今市面上的绝对值编码器大多为轴输出型，此种编码器需要将底座固定，然后依靠输入轴的转动来判断旋转的角度。在应用时，需要将电机或者输出轴与绝对值编码器的输入轴连接，然后将编码器的底座与机械臂壳体固定，然而出于降低机器人负载以及尺寸等方面的要求，机械臂的外形等结构往往都设计的比较紧凑，传统的绝对值编码器往往无法直接连接在电机输出轴或者机械臂外壳上，而通过同步带或者齿轮等机构连接编码器的结构往往会增加机械臂的体积，造成不必要的负载。所以，在机械臂的设计研发时，需要有一种紧凑的结构来满足绝对值编码器的应用要求。 发明内容[0005] 为了解决现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种机械臂位置反馈机构，该机械臂位置反馈机构，能够精确反馈机械臂位置。 [0006] 本发明的机器人机械臂位置反馈机构，包括机械臂输出轴，所述机械臂输出轴的一端与绝对值编码器的底座固定连接，另一端与机械臂输出端连接；所述机械臂输出轴用于固定绝对值编码器及传递机械臂扭矩；绝对值编码器的输入轴与编码器转动轴连接，编码器转动轴与机械臂壳体连接，而且编码器转动轴与机械臂壳体始终保持静止状态，绝对值编码器的底座随机械臂输出轴旋转，最终实现绝对值编码器的定位及位置反馈。 [0007] 进一步的，所述机械臂壳体内还嵌合有输出轴定位轴承，所述机械臂输出轴嵌合在输出轴定位轴承内。 [0008] 本发明通过输出轴定位轴承，使得机械臂壳体与机械臂输出轴结构紧凑。 [0009] 进一步的，所述机械臂输出轴上还套合有机械臂传动蜗轮，所述机械臂传动蜗轮与机械臂输出轴之间通过平键传递扭矩。 [0010] 其中，机械臂传动蜗轮用于将扭矩稳定传送至机械臂输出轴。 [0011] 进一步的，所述机械臂输出端、机械臂输出轴、机械臂传动蜗轮与机械臂壳体在同一个轴心上。这样能够保证绝对值编码器采集的数据的准确性。 [0012] 进一步的，所述机械臂壳体内还嵌合有机械臂输入蜗杆，所述机械臂输入蜗杆的一端与机械臂电机相连，另一端与机械臂传动蜗轮相连。 [0013] 其中，机械臂电机将扭矩输入至机械臂输入蜗杆，再由机械臂传动蜗轮传递到机械臂输出端上，并在机械臂传动蜗轮的带动下，使连接在机械臂输出轴上的绝对值编码器转动，在绝对值编码器的输入轴因连接在机械臂壳体上与机械臂保持静止的状态下，则绝对值编码器发生相对转动，从而精确反馈机械臂旋转位置。 [0014] 进一步的，所述编码器传动轴一端与绝对值编码器之间通过编码器传动轴连接顶丝连接并固定，所述编码器传动轴的另一端通过编码器传动轴固定螺钉固定在机械臂壳体盖板上；所述机械臂壳体盖板通过盖板固定螺钉固定在机械臂壳体上。 [0015] 这样能够使得编码器传动轴与机械臂壳体固定在一起保持同步状态。 [0016] 进一步的，所述绝对值编码器通过紧固螺母安装在机械臂输出轴上，机械臂输出轴通过机械臂输出轴连接螺钉连接在机械臂输出端上，当机械臂输出轴转动时，绝对值编码器与机械臂输出端将一起同步转动。这样保证了绝对值编码器采集的数据的准确性。 [0017] 进一步的，所述机械臂输出端还连接有输出轴承，所述机械臂输出端通过轴承隔环嵌合在输出轴轴承内。 [0018] 该结构简单，使得机器人机械臂位置反馈机构紧凑，实用性强，易于实现。 [0019] 本发明的第二目的是提供一种机器人机械臂。该机器人机械臂在机器人机械臂位置反馈机构的作用下，可以精确反馈机械臂位置，从而保证机械臂自动完成各类检测任务。 [0020] 本发明的机器人机械臂，包括上述所述的机器人机械臂位置反馈机构。 [0021] 本发明的第三目的是提供一种机器人。该机器人机械臂在具有机器人机械臂位置反馈机构的机器人机械臂的作用下，能够精确反馈机械臂位置，从而保证机器人自动完成各类检测任务。 [0022] 本发明的机器人，包括上述所述的机器人机械臂。 [0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果是： [0024] (1)本发明的机器人机械臂位置反馈机构结构简单，巧妙应用了绝对值编码器的作用原理，通过调换绝对值编码器的转动方式，即在保持输入轴不动的情况下，使底座转动，从而带动编码器计数，达到位置反馈的作用。 [0025] (2)本发明的机器人机械臂位置反馈机构体积小巧，可广泛应用于各种机械臂等传动部件的定位、反馈机构中。 [0028] 图1为本发明结构示意图； [0029] 图2为本发明绝对值编码器位置安装示意图； [0030] 图3为本发明绝对值编码器示意图； [0031] 图4为本发明机械臂输出轴结构示意图。 [0032] 其中，1、机械臂输出端，2、轴承隔环，3、轴承安装座，4、输出轴轴承，5、输出轴轴承挡圈，6、输出轴轴承固定螺钉，7、机械臂壳体，8、绝对值编码器，9、机械臂输出轴，10、机械臂输出轴连接螺钉，11、机械臂传动蜗轮，12、机械臂输入蜗杆，13、蜗轮挡圈，14、蜗轮连接螺钉，15、编码器传动轴，16、输出轴定位轴承，17、机械臂壳体盖板，18、盖板固定螺钉，19、编码器传动轴固定螺钉，20、编码器传动轴连接顶丝。 具体实施方式[0033] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。 [0034] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。 [0035] 如图1所示，本发明的机器人机械臂位置反馈机构，包括机械臂输出轴9，所述机械臂输出轴9的一端与绝对值编码器8的底座固定连接，另一端与机械臂输出端1连接；所述机械臂输出轴9用于固定绝对值编码器8及传递机械臂扭矩；绝对值编码器8的输入轴与编码器转动轴连接，编码器转动轴与机械臂壳体7连接，而且编码器转动轴与机械臂壳体7始终保持静止状态，绝对值编码器8的底座随机械臂输出轴旋转，最终实现绝对值编码器8的定位及位置反馈。 [0036] 具体地，如图1和图4所示，输出轴轴承4嵌合在轴承安装座3内，输出轴轴承挡圈5通过输出轴轴承固定螺钉6将输出轴轴承4固定在轴承安装座3上； [0037] 轴承隔环2套合在机械臂输出端1上，机械臂输出端1嵌合在输出轴轴承4内，且使轴承隔环2压在输出轴轴承4上； [0038] 如图2和图3所示，绝对值编码器8通过自带的紧固螺母安装在机械臂输出轴9上，机械臂输出轴9通过机械臂输出轴连接螺钉10连接在机械臂输出端1上，当机械臂输出轴9转动时，绝对值编码器8与机械臂输出端1将一起同步转动； [0039] 机械臂传动蜗轮11套合在机械臂输出轴9上，并通过蜗轮挡圈13及蜗轮连接螺钉14固定在机械臂输出轴9上，其之间通过普通平键传递扭矩； [0040] 编码器传动轴15一端与绝对值编码器8之间通过编码器传动轴连接顶丝20连接并固定，另一端通过编码器传动轴固定螺钉19固定在机械臂壳体盖板17上； [0041] 机械臂壳体盖板17通过盖板固定螺钉18固定在机械臂壳体7上，则编码器传动轴15与机械臂壳体7固定在一起保持同步状态； [0042] 输出轴定位轴承16嵌合在机械臂壳体7内，机械臂输出轴9一端嵌合在输出轴定位轴承16内，当轴承安装座3通过螺纹紧固在机械臂壳体7上以后，通过输出轴轴承4及输出轴定位轴承16，保证机械臂输出端1、机械臂输出轴9及机械臂传动蜗轮11与机械臂壳体7在同一个轴心上，从而保证绝对值编码器8采集的数据的准确性； [0043] 机械臂输入蜗杆12嵌合在机械臂壳体7内，起输入扭矩的作用； [0044] 通过以上机构，机械臂电机输入的扭矩通过机械臂输入蜗杆12、机械臂传动蜗轮11传递到机械臂输出端1上，并在机械臂传动蜗轮11的带动下，使连接在机械臂输出轴9上的绝对值编码器8的底座转动，在绝对值编码器8的输入轴因连接在机械臂壳体7上与机械臂保持静止的状态下，则绝对值编码器8发生相对转动，从而精确反馈机械臂旋转位置。 [0045] 本发明的机器人机械臂位置反馈机构结构简单，巧妙应用了绝对值编码器的作用原理，通过调换绝对值编码器的转动方式，即在保持输入轴不动的情况下，使底座转动，从而带动编码器计数，达到位置反馈的作用。 [0046] 本发明的机器人机械臂位置反馈机构体积小巧，可广泛应用于各种机械臂等传动部件的定位、反馈机构中。 [0047] 基于如图1所示的机器人机械臂位置反馈机构。本发明还提供一种机器人机械臂。该机器人机械臂在机器人机械臂位置反馈机构的作用下，可以精确反馈机械臂位置，从而保证机械臂自动完成各类检测任务。 [0048] 本发明的机器人机械臂，包括如图1所示的机器人机械臂位置反馈机构。其中，机器人机械臂位置反馈机构，包括机械臂输出轴9，所述机械臂输出轴9的一端与绝对值编码器8的底座固定连接，另一端与机械臂输出端1连接；所述机械臂输出轴9用于固定绝对值编码器8及传递机械臂扭矩；绝对值编码器8的输入轴与编码器转动轴连接，编码器转动轴与机械臂壳体7连接，而且编码器转动轴与机械臂壳体7始终保持静止状态，绝对值编码器8的底座随机械臂输出轴旋转，最终实现绝对值编码器8的定位及位置反馈。 [0049] 本发明的机器人机械臂除了机器人机械臂位置反馈机构之外，其他结构均为现有结构，此处将不再累述。 [0050] 基于上述所述的机器人机械臂，本发明还提供了一种机器人。该机器人机械臂在具有机器人机械臂位置反馈机构的机器人机械臂的作用下，能够精确反馈机械臂位置，从而保证机器人自动完成各类检测任务。 [0051] 本发明的机器人包括上述所述的机器人机械臂，所述机器人机械臂包括如图1所示的机器人机械臂位置反馈机构。其中，机器人机械臂位置反馈机构，包括机械臂输出轴9，所述机械臂输出轴9的一端与绝对值编码器8的底座固定连接，另一端与机械臂输出端1连接；所述机械臂输出轴9用于固定绝对值编码器8及传递机械臂扭矩；绝对值编码器8的输入轴与编码器转动轴连接，编码器转动轴与机械臂壳体7连接，而且编码器转动轴与机械臂壳体7始终保持静止状态，绝对值编码器8的底座随机械臂输出轴旋转，最终实现绝对值编码器8的定位及位置反馈。 [0052] 本发明的该机器人，除了上述所述的机器人机械臂之外，其他结构均为现有结构，此处将不再累述。 |
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