一种整周回转机器人关节模块的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，更具体地，涉及一种整周回转机器人关节模块。

背景技术：

在现有机器人系统中，往往会针对特定的任务而设计机器人，使机器人缺乏扩展性和重构性。而针对每一种特定的任务都开发特定的机器人所花费的成本很高。因此，可重构的模块化机器人成为解决这个问题的热门研究方向。模块化的设计能对设计制造和维护进行简化，且能有效缩短研制周期、降低研制成本，大大增强系统构建时的灵活性和弹性。

现有的舵机驱动的小型回转关节模块(如专利号cn201721204269.7)，在工作时会出现导线缠绕的问题，只能在特定的角度内旋转，不能实现整周旋转，功能性较差。

因此，如何增加小型回转关节模块的旋转角度范围，进而实现小型回转关节模块的整周旋转功能，扩展回转关节模块的功能，成为需要解决的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种整周回转机器人关节模块，能不受导线缠绕牵引的影响，能实现无限制的连续整周旋转。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种整周回转机器人关节模块，包括外壳、驱动装置、旋转输出模块化接口、固定模块化接口、用于把所述驱动装置的动力传输至所述旋转输出模块化接口的输出传动机构，还包括用于对所述驱动装置电气接口和所述旋转输出模块化接口进行电连接的导电滑环。

本发明提供的一种整周回转机器人关节模块，通过模块化接口进行快速拆装，输出传动机构把驱动装置的动力传输至旋转输出模块化接口，在输出传动机构中安装导电滑环，可在不受导线缠绕牵引的影响下，实现整周旋转的同时对驱动装置和旋转输出模块化接口实现电连接。在旋转输出模块化接口连接其他设备上的模块化接口时，可同时实现机械连接和电连接。

进一步的，所述旋转输出模块化接口和所述固定模块化接口均设有模块化卡环结构，任意两个模块化卡环结构均可旋拧连接，实现模块间快速拆装。

进一步的，所述驱动装置包括第一电气接口和第二电气接口；所述第一电气接口与所述旋转输出模块化接口电连接；所述第二电气接口与所述固定模块化接口电连接。

进一步的，所述导电滑环转子端与所述驱动装置电连接，定子端与所述旋转输出模块化接口电连接。同时定子端与旋转输出模块化接口同步转动，可避免两端导线缠绕打结的情况。

进一步的，所述输出传动机构包括固定于所述驱动装置上的轴承座、相互啮合的驱动齿轮轴和回转齿轮轴；所述驱动齿轮轴与所述驱动装置的输出轴通过花键连接，所述回转齿轮轴上端异形轴部分与旋转输出模块化接口连接，底端配合轴承安装于轴承座上。

进一步的，所述回转齿轮轴设有沿轴向设置的通孔，所述导电滑环定子端与通孔过盈配合，转子端靠近所述驱动装置。定子端可与回转齿轮轴同步转动。

进一步的，所述旋转输出模块化接口包括拔模接口和二叶子零件，所述拔模接口固定套接于所述回转齿轮轴，所述二叶子零件设有电气接口。

进一步的，所述外壳包括靠近所述旋转输出模块化接口的上壳、靠近所述固定模块化接口的底座，所述上壳设有第二轴承安装座，所述拔模接口配合轴承安装于第二轴承安装座，通过轴承座和第二轴承安装座可分别安装轴承对回转齿轮轴和拔模接口进行限位支撑。

进一步的，所述轴承座与所述驱动装置连接处设有用于布线的空腔。驱动装置电气接口与导电滑环转子端的导线通过此空腔。

进一步的，所述固定模块化接口设有弹性防脱结构。弹性防脱结构在固定模块化接口和其他设备上的模块化接口进行连接后，进行自锁固定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、通过导电滑环对驱动装置和旋转输出模块化接口进行电连接，有效解决因导线缠绕导致旋转输出模块化接口有角度限定，不能连续整周旋转的问题。

2、因旋转输出模块化接口可进行整周旋转，本发明提供的整周回转机器人关节模块除了可作为操作臂等位置的关节模块外，可作为如车轮等部件的驱动模块，拓展了使用功能，有效提高适用性。

附图说明

图1为整周回转机器人关节模块的结构示意图。

图2为整周回转机器人关节模块的爆炸图。

图3为图1整周回转机器人关节模块卸去上壳11后的机构示意图。

图4为旋转输出模块化接口结构示意图。

图5为固定模块化接口的结构示意图。

图6为回转齿轮轴的结构示意图。

图7为拔模接口的底部结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1

如图1至图7所示为本发明一种整周回转机器人关节模块的第一实施例。如图1至图5所示，一种整周回转机器人关节模块，包括外壳1、驱动装置2、旋转输出模块化接口5a、固定模块化接口5b、用于把驱动装置2的动力传输至旋转输出模块化接口5a的输出传动机构，还包括用于对驱动装置2电气接口和旋转输出模块化接口5a进行电连接的导电滑环4。其中，驱动装置2为舵机。

本发明提供的一种整周回转机器人关节模块，通过模块化接口进行模块化安装，输出传动机构把驱动装置的动力传输至旋转输出模块化接口5a，在输出传动机构中安装导电滑环4，可在不受导线缠绕牵引的影响下，实现整周旋转的同时对驱动装置和输出传动机构实现电连接。在旋转输出模块化接口连接其他设备上的模块化接口时，可同时实现机械连接和电连接。

旋转输出模块化接口5a和固定模块化接口5b均设有模块化卡环结构，两个模块化卡环结构可旋拧合连接。

驱动装置2包括第一电气接口和第二电气接口；第一电气接口通过导线连接导电滑环4，再从导电滑环4处引线与旋转输出模块化接口5a进行电连接；第二电气接口通过导线直接与固定模块化接口5b电连接。其中，导电滑环4定子端与驱动装置2电连接，转子端与旋转输出模块化接口5a电连接。

如图2和图3所示，输出传动机构包括固定于驱动装置2上的轴承座33、相互啮合的驱动齿轮轴31和回转齿轮轴32；所述回转齿轮轴32上端异形轴部分与旋转输出模块化接口5a连接，底端配合轴承安装于轴承座上。所述回转齿轮轴32上端异形轴部分与旋转输出模块化接口5a连接，底端配合轴承安装于轴承座上。轴承座上安装有第一轴承331，通过轴承座33进行支撑，回转齿轮轴32下端配合于第一轴承331。轴承座33通过螺钉固定在驱动装置5上。

如图6所示，回转齿轮轴32设有沿回转齿轮轴32轴向设置的通孔，通孔用于放置导电滑环4，导电滑环4定子端固定套接于通孔，导电滑环4和该通孔呈过盈配合，转子端靠近驱动装置2。定子端固定套接于通孔时可与回转齿轮轴32同步转动，转子端靠近驱动装置2方便进行接线。另外，轴承座33与驱动装置2连接处设有用于布线的空腔，驱动装置电气接口与导电滑环转子端的导线通过此空腔。

其中，如图4所示，旋转输出模块化接口5a包括拔模接口51和二叶子零件52，拔模接口51固定套接于回转齿轮轴32，二叶子零件52设有电气接口。如图6和图7所示，回转齿轮轴32上端设有多边形凸台，拔模接口51下方设有与多边形凸台相配合的多边形凹槽，通过多边形凸台和多边形凹槽相配合，可对拔模接口和回转齿轮轴32进行安装固定，回转齿轮轴32带动拔模接口51转动。另外，如图6所示，拔模接口51、和二叶子零件52上设有相互配合的安装孔，通过安装孔夹装螺栓可对二叶子零件52和拔模接口51进行安装固定。二叶子零件上设有三个通孔，在通孔上安装弹簧针，形成二叶子零件52上的电气接口。拔模接口51中部设有接线通孔，接线通孔连通二叶子零件和导电滑环之间的空间，从导电滑环4的转子端中引线，穿过通孔可与二叶子零件的电气接口进行连接，在旋转输出模块化接口5a与其他设备的模块化接口连接时，电气接口会相互抵接，快速完成电连接。

另外，如图1所示，外壳1包括靠近旋转输出模块化接口5a的上壳11、靠近固定模块化接口5b的底座12，上壳11设有第二轴承安装座，第二轴承安装座设有第二轴承111，拔模接口上端安装于第二轴承111，从而使拔模接口51转动安装于第二轴承安装座。通过第二轴承安装座和轴承座33两端分别安装轴承，共同完成对回转齿轮轴32、拔模接口51这两个共轴零件的安装。

此外，在固定模块化接口5b一端，由于固定模块化接口不需要旋转输出，只需要固定连接，因此固定模块化接口5b的拔模接口51一体化设置在底座12上，驱动装置2可直接引线连接到此处的二叶子零件上，完成电连接。

如图2和图5所示，固定模块化接口5b设有弹性防脱结构53。弹性防脱结构53为弹性按键结构，包括自锁端和解锁按键。自锁端位于固定模块化接口5b处，在模块化卡合结构卡合安装时，通过压力可按下自锁端，在旋转固定好模块化卡合结构后自动弹出完成自锁。在需要解除模块化卡合结构的连接时，通过按下位于底座12上的解锁按键，自锁端也会同步下压，此时解除自锁锁定，可对模块化卡合结构进行拆卸分离。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。