一种位移机构和智能机器人的制作方法

文档序号:10764657阅读:417来源:国知局
一种位移机构和智能机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种位移机构,包括:内管,丝杠,丝母,第二电机,第二同步带,传动组件,所述第二电机的输出端通过所述第二同步带与所述传动组件相连接,所述传动组件设置在所述丝杠的一端,所述丝杠同轴有间隙地设置在所述内管内,所述内管的一端与所述丝母固定连接,所述丝母与所述丝杠形成一组螺旋副。本实用新型还公开了一种包括所述位移机构的智能机器人。
【专利说明】
一种位移机构和智能机器人
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种运动机构,特别涉及一种位移机构和智能机器人。
【背景技术】
[0002]在智能机器人领域,通常需要实现机器人头部的升降位移,这也是本实用新型要解决的技术问题。
【实用新型内容】
[0003]为了解决现有技术的问题,本实用新型提供一种位移机构和智能机器人。
[0004]本实用新型采用的技术方案如下:
[0005]本实用新型实施例提供了一种位移机构,包括:包括:内管,丝杠,丝母,第二电机,第二同步带,传动组件,所述第二电机的输出端通过所述第二同步带与所述传动组件相连接,所述传动组件设置在所述丝杠的一端,所述丝杠同轴有间隙地设置在所述内管内,所述内管的一端与所述丝母固定连接,所述丝母与所述丝杠形成一组螺旋副。
[0006]上述方案中,所述丝杠为管状结构,所述丝杠的一端为起始设置至少一段螺纹,所述丝杠远离所述螺纹的一端设置有传动组件。
[0007]上述方案中,所述传动组件包括位于所述丝杠上的限位键结构,至少两个与所述限位键结构外壁环抱配合的限位瓦,一块套在一对所述限位瓦外围的同步带轮,以及至少一个卡簧。
[0008]上述方案中,所述传动组件的所述限位键结构有至少一对平行地沿所述丝杠外表面周向环绕的限位键组,每个所述限位键组包含两个周向排列的方形键,每一所述限位键组内的两个所述方形键首尾不接触而留出空隙,每一所述限位键组间留出的所述空隙沿所述丝杠旋转轴线方向排列。
[0009]上述方案中,所述传动组件的所述限位瓦为半圆环状结构,所述限位瓦内壁设置有至少两对内键槽,所述限位瓦内壁上设置有至少两道沿轴向的连通传动键,所述限位瓦的外壁沿轴向设置至少一个外键槽,所述外键槽沿轴向的一端延伸并贯通所述限位瓦的一个端面,所述外键槽沿轴向的另一端位于所述限位瓦外壁内而不贯穿所述限位瓦的另一端面,所述限位瓦外壁设置有一圈周向环绕的卡簧槽。
[0010]上述方案中,所述同步带轮为一空心环状结构,所述同步带轮内壁上设置有至少一个传动键,所述同步带轮的外壁周向环绕设置有一圈同步带轮结构。
[0011]本实用新型实施例还提供了一种智能机器人,包括前述实施例的位移机构。
[0012]本实用新型提供的位移机构,实现了机器人头部的升降位移。另外,本实用新型将旋转机构与位移机构通过内管联系起来,同时将旋转机构和位移机构分别位于内管或外管的两端,大大减少了两套机构在各自进行传动时产生运动干扰的可能性,降低了机械的故障率,同时,所述两套传动机构的零件数目大大减少,通过设置保持套与内管相接触的内环面所在处的孔的特定形状同时保持套与内管采用滑动接触的方式,内管的旋转和位移动作可以分别进行,机器人的头部装置只需做成一个简单零件与内管固定连接即可实现所需的头部升降和旋转动作。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对实施例中使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面所列附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1为本实用新型旋转及位移机构的整体结构图;
[0015]图2为本实用新型旋转及位移机构的外形立体图;
[0016]图3为本实用新型保持套的立体图;
[0017]图4为本实用新型电机安装架的立体图;
[0018]图5为本实用新型传动组件的拆装示意图。
【具体实施方式】
[0019]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。
[0020]图1为本实用新型旋转及位移机构的整体结构图;图2为本实用新型旋转及位移机构的外形立体图;图3为本实用新型保持套的立体图;图4为本实用新型电机安装架的立体图;图5为本实用新型传动组件的拆装示意图。
[0021]在本实用新型的一个实施例中,公开了一种旋转机构,如图1、图2所示,包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管I外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动,通过改变电机输出的转矩方向能够改变内管2的旋转方向,以实现所需的动作。
[0022]在另一个实施例中,公开了一种旋转机构,如图1、图2所示,包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管I轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动,通过改变电机输出的转矩方向能够改变内管2的旋转方向,以实现所需的动作。在本实施例中,如图4所示,所述电机安装架6的至少一个机体上设置有定位销61,而所述外管I 一端相应位置设置有定位孔,带有定位销61的一个机体插入所述外管I上的定位孔中,另一个机体与上述带有定位销61的机体相接合并通过紧固件固定住,定位销61的存在限制了电机安装架6沿外管I轴向及周向的转动,使得电机安装架6安装在所述外管I 一端更加稳固。
[0023]在另一个实施例中,公开了一种旋转机构,如图1、图2所示,包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动,通过改变电机输出的转矩方向能够改变内管2的旋转方向,以实现所需的动作。在本实施例中,如图3所示,所述内管2的径向截面形状与所述保持套3上的所述镶嵌孔33的形状相适配,所述镶嵌孔33的形状可以为方形,矩形,或多边形的形式,优选地,本实施例图中提供了一种鼓形的镶嵌孔33及径向截面为鼓形的内管2,即所述内管2的管壁由两段圆弧壁面和两个平壁面围成,由于有两个接触平面的存在,使得所述内管2周向的运动自由度被所述保持套3限制,从而使得所述内管2能够随所述保持套3—同转动。
[0024]在另一个实施例中,公开了一种旋转机构,如图1、图2所示,包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管I轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动,通过改变电机输出的转矩方向能够改变内管2的旋转方向,以实现所需的动作。在本实施例中,如图3所示,所述保持套3的外环面上还设置有至少一圈限位凸缘32,所述限位凸缘32即为上文中所述的与所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间滑动接触的一圈凸缘结构,形成一个旋转滑动轴承,并且由于凸缘的两端面与电机安装架6上的空间例如一圈凹槽结构接触,限制了所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。另外,保持套3外环面上设置有一圈齿圈31,用于与所述第一同步带4上的齿形相配合,接收所述第一电机5通过所述第一同步带4传递的转矩。
[0025]在另一个实施例中,公开了一种旋转机构,如图1、图2所示,包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动,通过改变电机输出的转矩方向能够改变内管2的旋转方向,以实现所需的动作。在本实施例中,如图4所示,所述电机安装架6为一个环状结构,所述电机安装架6的两个机体各有一部分内壁与所述外管I的外壁及所述保持套3的外环面相接触,其中一个所述机体上设置有安装平台63,安装平台63与所述保持套3的旋转轴线垂直,所述安装平台63上开设有通孔64及若干安装孔65用于安装所述第一电机5,所述电机安装架6的内壁设有一圈限位槽62,与所述保持套3上设置的例如周向凸台或者凸缘等滑动接触。所述电机安装架6的外壁上与所述安装平台63相接触的位置设置有加强筋,以提高电机安装架6的强度。
[0026]在另一个实施例中,公开了一种位移机构,如图1、图2所示,包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带10,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内,所述丝杠7为一管状结构,其内部可以设置传输电信号的导线。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移。
[0027]在另一个实施例中,如图1、图2所示,所述位移机构包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带10,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内部。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移。在本实施例中,所述丝杠7为管状结构,所述丝杠7的内部设有能够传递电信号的导线,所述导线从位移机构的内部穿过降低了与外部构件产生运动干扰的可能性。所述丝杠7的一端为起始设置至少一段螺纹,而所述丝杠7远离所述螺纹的一端设置有传动组件9,用于接收所述第二电机11传递来的转矩从而驱动丝杠7进行旋转运动。
[0028]在另一个实施例中,所述位移机构包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带10,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内部。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移。在本实施例中,如图5所示,所述传动组件9包括位于所述丝杠7上的限位键结构91,至少两个与所述限位键结构91外壁环抱配合的限位瓦92,一块套在所述一对限位瓦92外围的同步带轮93,以及至少一个卡簧94。进一步地,所述传动组件9的限位键结构91有至少一对平行地沿所述丝杠7外表面周向环绕的限位键组911,每个所述限位键组911包含两个周向排列的方形键,这里需要说明的是,一个限位键组911中的两个方形键位于同一个垂直于丝杠7轴线的平面内。限位键组911里面键的形状也可以是半圆键,圆键或者其他形状的键,同时限位键组911的键排列方向可以沿丝杠7轴线方向,类似于花键的形式等。每一所述限位键组911内的两个所述方形键首尾不接触而留出空隙912,每一所述限位键组911间留出的所述空隙912沿所述丝杠7轴线方向排列,所述空隙912用于与限位瓦92上的相应结构配合来传递使丝杠7转动的转矩。
[0029]在另一个实施例中,如图1、图2所示,所述位移机构包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带10,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内部。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移。在本实施例中,如图5所示,所述传动组件9包括位于所述丝杠7上的限位键结构91,至少两个与所述限位键结构91外壁环抱配合的限位瓦92,一块套在所述一对限位瓦92外围的同步带轮93,以及至少一个卡簧94。进一步地,所述传动组件9的限位瓦92为半圆环状结构,所述限位瓦92的个数也可以为两个以上,比如当限位瓦92的个数为三个时,所述限位瓦92的形状即为三分之一的圆环结构,三个限位瓦92环抱形成一个完整的圆环结构,所述限位瓦92内壁设置有至少两对内键槽924与所述丝杠7上的所述方形键沿轴向无相对运动地配合,用于限制住丝杠7沿其轴向产生位移,所述限位瓦92内壁上设置有至少两道沿轴向的连通传动键923与所述限位键组911中的相应结构相配合,用于将限位瓦92接收的转矩经由限位键组911传递给所述丝杠7,使丝杠7产生旋转运动,所述限位瓦92的外壁沿轴向设置至少一个外键槽921,用于接收所述同步带轮93传递的转矩。所述外键槽921沿轴向的一端延伸并贯通所述限位瓦92的一个端面,方便所述同步带轮93上的键从一个方向套入所述限位瓦92,从而将几个限位瓦92固定在丝杠7—端上。所述外键槽921沿轴向的另一端位于所述限位瓦92外壁内而不贯穿所述限位瓦92的另一端面;限位瓦92外壁设置有一圈周向环绕的卡簧94槽922,当所述同步带轮93安装在所述限位瓦92外时,用一个卡簧94将所述限位瓦92固定在一起,同时所述卡簧94能够对所述同步带轮93—端进行限位,使得同步带轮93与限位瓦92固定在一起。
[0030]在另一个实施例中,如图1、图2所示,所述位移机构包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带10,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内部。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移。在本实施例中,如图5所示,所述传动组件9包括位于所述丝杠7上的限位键结构91,至少两个与所述限位键结构91外壁环抱配合的限位瓦92,一块套在所述一对限位瓦92外围的同步带轮93,以及至少一个卡簧94。进一步地,所述同步带轮93为一环状结构,所述同步带轮93内壁上设置有至少一个传动键932,用于与所述限位瓦92外壁上的相应键槽相配合,同步带轮93的外壁周向环绕设置有一圈同步带轮931结构,用于与所述第二同步带10相配合。
[0031]本实用新型公开了一种智能机器人,所述智能机器人包括旋转机构,位移机构以及第一设备,所述旋转机构和所述位移机构如图1所示具有一个共同的内管2,所述内管2的一端与所述第一设备固定连接,而另一端与位移机构内部的元件相配合。进一步地,所述旋转机构包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动,在本实施例中,内管2的一端与第一部件相连接,内管2的旋转运动使得所述第一部件相应地进行旋转运动,例如,当所述第一部件为一个机器人的头部装置时,通过控制第一电机5的输出的转矩方向来控制机器人的头部装置的旋转方向,形象地表现为实现了机器人“头部”的摆动或“转头”的动作。
[0032]在另一个实施例中,如图1、图2所示,所述智能机器人包括旋转机构,位移机构以及第一设备,所述旋转机构和所述位移机构具有一个共同的内管2,所述内管2的一端与所述第一设备固定连接,而另一端与位移机构内部的元件相配合。进一步地,所述位移机构包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带1,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内部。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移,由于所述内管2的一端安装有一个第一部件,内管2沿直线的位移使得所述第一部件相应地进行直线位移,例如,当所述第一部件为一个机器人的头部装置时,通过控制第二电机11的输出的转矩方向来控制机器人的头部装置的位移方向,形象地表现为实现了机器人“头部”的升降动作。
[0033]在另一个实施例中,如图1、图2所示,所述智能机器人包括旋转机构,位移机构以及第一设备,所述旋转机构和所述位移机构具有一个共同的内管2,所述内管2的一端与所述第一设备固定连接,而另一端与位移机构内部的元件相配合。所述旋转机构包括外管I,内管2,保持套3,第一同步带4,第一电机5和电机安装架6,所述外管I有间隙地套在所述内管2外,所述内管2与所述外管I的轴线相平行,但内管2与外管I不一定同轴设置。所述外管I的一端固定安装有所述电机安装架6,所述电机安装架6可以采用紧固件与所述外管I固定,或者通过与外管外壁形成的接触面上的摩擦力进行固定,或者其他可能的固定方式。所述电机安装架6可以进行套装安装,优选的,所述电机安装架6由两个机体接合而成,所述电机安装架6的两个机体环抱住外管I 一端并接合,通过紧固件比如螺栓、螺钉等进行固定,所述电机安装架6上安装有所述第一电机5,第一电机5为一种步进电机,所述电机安装架6上还安装有所述保持套3,所述保持套3为一环状结构,所述保持套3至少一部分与所述电机安装架6滑动接触并能沿平行于外管轴线的轴进行旋转,这里,所述保持套3与所述电机安装架6以一种类似于旋转滑动轴承的方式相连接,所述电机安装架6上有周向环绕的滑动接触空间与保持套3上的周向凸台或者凸缘等滑动接触,使得所述保持套3能够在所述电机安装架6内旋转同时限制所述保持套3沿旋转轴线方向产生位移。如图3所示,所述保持套3嵌套在所述内管2外,所述保持套3通过一个镶嵌孔33至少一部分与所述内管2的外壁滑动接触,相当于保持套3嵌套在所述一部分内管2外,通过设置镶嵌孔33特定的形状,比如镶嵌孔33的形状为方形,梯形等,使得内管2与所述保持套3的接触面至少有一个平面存在,能够在所述保持套3转动时对所述内管2产生转矩,同时,所述内管2与所述保持套3以滑动接触的方式相连接,能够沿旋转轴线的方向相对所述保持套3进行滑动。所述第一电机5通过紧固件比如螺栓螺钉等安装在所述电机安装架6的相应位置,通过所述第一同步带4与所述保持套3相连接,所述第一同步带4为一根传动带,所述第一同步带4主要选用齿形带,尤其是双面齿带,也可以选用多楔带,保持套3上具有与同步带上的齿相配合的结构。当所述保持套3及所述内管2安装在所述外管I的一端时,保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的中心轴线相平行,或者保证保持套3与内管2的旋转轴线与所述外管I的管壁相平行,当然由于所述保持套3与所述内管2之间滑动接触,存在间隙,所述内管2的旋转轴线实际上在内管2旋转时会发生微小的变动,由于误差很小,可以看做是理想状态下内管2的旋转轴线与外管中心轴线或外管I的管壁相平行。当第一电机5启动时,通过第一传动带向保持套3输出转矩,保持套3通过接触面将转矩传递给内管2,使得内管2产生旋转运动。所述位移机构包括:内管2,丝杠7,丝母8,第二电机11,第二同步带1,传动组件9,所述第二电机11的输出端通过第二同步带10与所述传动组件9相连接,所述传动组件9设置在所述丝杠7的一端,所述传动组件9用于接收第二同步带10传递过来的转矩并将其传递给丝杠7,使得丝杠7能够进行旋转运动,所述丝杠7同轴有间隙地设置在所述内管2内部。所述内管2的一端与所述丝母8通过紧固件或粘胶等进行固定连接,所述丝母8为一环状结构,内部具有螺纹,与所述丝杠7外表面上的螺纹相配合,形成一组螺旋副,所述丝杠7的旋转运动能够转化为所述丝母8沿所述丝杠7旋转轴线方向的直线位移,由于所述内管2与所述丝母8固定为一体,所述丝杠7的旋转能够使得所述内管2沿丝杠7旋转轴线方向产生直线位移。
[0034]由于所述内管2的一端安装有一个第一部件,内管2的旋转运动使得所述第一部件相应地进行旋转运动,例如,当所述第一部件为一个机器人的头部装置时,通过控制第一电机5的输出的转矩方向来控制机器人的头部装置的旋转方向,形象地表现为实现了机器人“头部”的摆动或“转头”的动作,同时,内管2沿直线的位移使得所述第一部件相应地进行直线位移,通过控制第二电机11的输出的转矩方向来控制机器人的头部装置的位移方向,形象地表现为实现了机器人“头部”的升降动作,由于内管2与保持套3滑动接触,内管2在被保持套3带动转动的同时可以相对于所述保持套3的进行沿转动轴线方向的位移,保证了上述的机器人头部的旋转运动和头部升降运动既可以同步进行,也可以相对独立的进行,使得所述机器人头部能够在所述第一电机5和所述第二电机11的组合控制下实现一系列组合动作。
[0035]值得一提的是,所述丝杠7的导程很小,一般来说小于10mm,当只有所述第一电机5驱动而所述第二电机11静止时,通过在所述保持套3上设置有所述限位块,使得所述内管2随所述保持套3的旋转角度不超过360度,由于所述丝杠7的导程较小,所述内管2的旋转引起其自身沿轴向产生的位移可以忽略;当只有所述第二电机11驱动而所述第一电机5静止时,由于所述丝杠7的导程较小,导程角也相应较小,所述丝杠7作用于所述内管2上能使所述内管2的绕轴向旋转的切向力很小,可以忽略不计;综上,当所述第一电机5和所述第二电机11只有一个驱动时,所述第一设备可以被视为只产生旋转运动或直线位移。
[0036]现有技术中,通常为了实现机器人头部旋转和升降位移两种单独动作或两者的组合动作,需要设置两套独立的传动机构,同时机器人头部需要制作成适用两套独立传动机构的复合结构,增加了机器人整体零部件数量和结构的复杂度,使得机器人的加工成本和加工时间大大增加,两套传动系统通常为了使结构更加紧凑,两套传动机构的零件需要进行相邻或贯穿安装的方式,增加了两套传动机构相互间的运动干扰,使得机器人在工作时产生故障的概率很高,同时零件数量大以及结构复杂度高给机器人的拆装及维修带来极大的不便。
[0037]本实用新型的实施例,将旋转机构与位移机构通过内管联系起来,同时将旋转机构和位移机构分别位于内管或外管的两端,大大减少了两套机构在各自进行传动时产生运动干扰的可能性,降低了机械的故障率,同时,所述两套传动机构的零件数目大大减少,通过设置保持套与内管相接触的内环面所在处的孔的特定形状同时保持套与内管采用滑动接触的方式,内管的旋转和位移动作可以分别进行,机器人的头部装置只需做成一个简单零件与内管固定连接即可实现所需的头部升降和旋转动作。
[0038]上述说明示出并描述了本实用新型的若干优选实施例,但如前所述,应当理解本实用新型并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述实用新型构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本实用新型的精神和范围,则都应在本实用新型所附权利要求的保护范围内。
【主权项】
1.一种位移机构,其特征在于,包括:内管,丝杠,丝母,第二电机,第二同步带,传动组件,所述第二电机的输出端通过所述第二同步带与所述传动组件相连接,所述传动组件设置在所述丝杠的一端,所述丝杠同轴有间隙地设置在所述内管内,所述内管的一端与所述丝母固定连接,所述丝母与所述丝杠形成一组螺旋副。2.根据权利要求1所述的位移机构,其特征在于,所述丝杠为管状结构,所述丝杠的一端为起始设置至少一段螺纹,所述丝杠远离所述螺纹的一端设置有传动组件。3.根据权利要求1所述的位移机构,其特征在于,所述传动组件包括位于所述丝杠上的限位键结构,至少两个与所述限位键结构外壁环抱配合的限位瓦,一块套在一对所述限位瓦外围的同步带轮,以及至少一个卡簧。4.根据权利要求3所述的位移机构,其特征在于,所述传动组件的所述限位键结构有至少一对平行地沿所述丝杠外表面周向环绕的限位键组,每个所述限位键组包含两个周向排列的方形键,每一所述限位键组内的两个所述方形键首尾不接触而留出空隙,每一所述限位键组间留出的所述空隙沿所述丝杠旋转轴线方向排列。5.根据权利要求3所述的位移机构,其特征在于,所述传动组件的所述限位瓦为半圆环状结构,所述限位瓦内壁设置有至少两对内键槽,所述限位瓦内壁上设置有至少两道沿轴向的连通传动键,所述限位瓦的外壁沿轴向设置至少一个外键槽,所述外键槽沿轴向的一端延伸并贯通所述限位瓦的一个端面,所述外键槽沿轴向的另一端位于所述限位瓦外壁内而不贯穿所述限位瓦的另一端面,所述限位瓦外壁设置有一圈周向环绕的卡簧槽。6.根据权利要求3所述的位移机构,其特征在于,所述同步带轮为一空心环状结构,所述同步带轮内壁上设置有至少一个传动键,所述同步带轮的外壁周向环绕设置有一圈同步带轮结构。7.—种智能机器人,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的位移机构。
【文档编号】H02K7/10GK205446600SQ201620183602
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2015年11月12日
【发明人】张国鹏, 王野, 蒲立
【申请人】纳恩博(北京)科技有限公司
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