一种传动组件及末端执行器的制作方法

本申请涉及机械传动技术领域，具体而言，涉及一种传动组件及末端执行器。

背景技术：

随着社会的发展，生产力的提高，越来越多行业用机器人取代人工，机器人不仅能不眠不休的重复干同一件工作，而且能在不同的复杂环境下，如高温，腐蚀性的环境下长时间的工作，因此机器人会不断地深入工业、农业、探险、医疗等行业，并通过机械臂实现特定的功能。

现有的多自由度机械臂在运动过程中需要依靠相邻关节间的不同连接形式来实现旋转、俯仰或升降等动作，传动的集成化较低，实现所需动作时占据大量的空间，影响了机械臂的小型化，对机械臂应用场景的多样化具有较大的限制。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种传动组件及末端执行器，能够提升传动的集成度，有利于实现机械臂的小型化，进而提升使用时的适用性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例的一方面，提供一种传动组件，包括支撑臂，以及设置在所述支撑臂上的驱动组件，所述支撑臂上还设置有分别与所述驱动组件连接的旋转平移组件，所述旋转平移组件包括设置在所述支撑臂上的套筒，以及分别设置在所述套筒上的第一连接组件和第二连接组件，所述第一连接组件和所述第二连接组件用于和作用件连接，其中，所述第一连接组件和所述第二连接组件能够绕所述套筒转动，且所述第一连接组件能够沿所述套筒滑动，所述第二连接组件位于所述第一连接组件滑动范围之外。

可选地，所述旋转平移组件还包括与所述支撑臂转动连接的传动轴和丝杠，所述驱动组件分别与所述传动轴和所述丝杠传动连接，所述丝杠位于所述套筒内，所述丝杠通过螺母与所述第一连接组件传动连接，所述传动轴与所述第二连接组件传动连接。

可选地，所述驱动组件包括设置在所述支撑臂上的第一电机和第二电机，所述第一电机的输出端设置有第一同步轮，所述第二电机的输出端设置有第二同步轮；所述传动轴靠近所述支撑臂的一端设置有第一惰轮，所述丝杠靠近所述支撑臂的一端设置有第二惰轮，所述第一同步轮通过第一同步带与所述第一惰轮连接，所述第二同步轮通过第二同步带与所述第二惰轮连接。

可选地，所述驱动组件还包括连接轴，所述连接轴与所述支撑臂转动连接，且所述连接轴与所述第二电机连接，所述第二同步轮设置在所述连接轴上，以使所述第一同步轮和所述第二同步轮在转动中心线上相错设置，所述连接轴穿设于所述第一同步带内的环形空间。

可选地，所述驱动组件还包括固定座，所述第一电机和所述第二电机通过所述固定座与所述支撑臂连接，所述固定座和所述支撑臂为空腔结构，所述第一同步轮位于所述固定座内，所述第二同步轮位于所述支撑臂内，所述支撑臂内还设置有张紧组件，所述张紧组件用于和所述第二同步带抵持。

可选地，所述传动组件还包括定位组件，所述定位组件包括安装座和第一轴承座，所述安装座与所述支撑臂连接，所述第一轴承座与所述安装座连接，所述丝杠靠近所述支撑臂的一端通过第一滚动轴承与所述第一轴承座转动连接，所述安装座与所述套筒的一端连接；所述旋转平移组件还包括第一定位座，所述第一定位座与所述安装座连接，且所述传动轴与所述第一定位座转动连接。

可选地，所述第一连接组件包括滑套，以及与所述滑套转动连接的第一连接座，所述套筒沿所述套筒的延伸方向设置有滑槽，所述滑套通过穿设于所述滑槽的连接件与所述螺母连接，所述连接件上设置有导向轴承，所述导向轴承与所述滑槽相配合，所述第一连接座用于和所述作用件连接。

可选地，所述套筒上设置有连接法兰，所述第二连接组件包括轴承法兰、齿轮盘、第二轴承座和第二连接座，所述丝杠远离所述支撑臂的一端通过第二滚动轴承与所述第二轴承座转动连接，所述第二轴承座与所述连接法兰连接，所述轴承法兰的外圈与所述连接法兰连接，所述轴承法兰的内圈与所述齿轮盘连接，所述第二连接座与所述齿轮盘连接；所述旋转平移组件还包括第二定位座，所述第二定位座与所述连接法兰连接，且所述传动轴与所述第二定位座转动连接，所述传动轴上还设置有传动齿轮，所述传动齿轮与所述齿轮盘啮合。

可选地，所述第一定位座和所述第二定位座之间设置有支架，所述支架上间隔设置有与控制器电连接的位置传感器，所述位置传感器用于感应所述第一连接组件沿所述套筒滑动的极限位置。

本申请实施例还提供一种末端执行器，包括如上所述任意一项所述的传动组件，以及与所述传动组件连接的作用件。

本申请实施例的有益效果包括：

本申请实施例提供的传动组件及末端执行器，通过支撑臂，以及设置在支撑臂上的驱动组件，以带动支撑臂上的旋转平移组件动作。在第一连接组件和第二连接组件绕套筒转动时，可带动作用件同步转动。仅第一连接组件沿套筒滑动时，带动作用件进行俯仰动作。另外，第一连接组件和第二连接组件与作用件连接时，可分别通过连杆与作用件连接，形成四边形结构，随着第一连接组件和第二连接组件运动状态的变化，以带动作用件实现转动、俯仰和升降等动作，而上述动作的完成，仅需驱动组件带动旋转平移组件动作即可完成，无需采用多种传动结构分别完成单一的动作来分别实现。采用本申请实施例提供的传动组件，在应用于机械臂时，能够提升传动的集成度，有利于实现机械臂的小型化，进而提升使用时的适用性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请实施例提供的传动组件的结构示意图之一；

图2为本申请实施例提供的传动组件的结构示意图之二；

图3为本申请实施例提供的传动组件的结构示意图之三；

图4为本申请实施例支撑臂与驱动组件连接的结构示意图；

图5为本申请实施例第二同步带与张紧组件配合的结构示意图；

图6为图2中a处的局部放大图；

图7为图2中b处的局部放大图；

图8为图2中c处的局部放大图。

图标：100－传动组件；110－支撑臂；120－驱动组件；121－第一电机；122－第二电机；123－第一同步轮；124－第二同步轮；125－第一同步带；126－第二同步带；127－连接轴；128－固定座；129－张紧组件；130－旋转平移组件；131－套筒；1312－滑槽；1314－连接法兰；132－第一连接组件；1321－滑套；1323－连接件；1325－导向轴承；133－第二连接组件；1331－轴承法兰；1333－齿轮盘；1335－第二轴承座；1337－第二连接座；1339－第二滚动轴承；134－传动轴；1342－第一惰轮；1344－传动齿轮；135－丝杠；1351－螺母；1352－第二惰轮；136－第一定位座；137－第二定位座；138－支架；1382－位置传感器；140－定位组件；141－安装座；143－第一轴承座；145－第一滚动轴承。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

请参照图1，本实施例提供一种传动组件100，包括支撑臂110，以及设置在支撑臂110上的驱动组件120，支撑臂110上还设置有分别与驱动组件120连接的旋转平移组件130，旋转平移组件130包括设置在支撑臂110上的套筒131，以及分别设置在套筒131上的第一连接组件132和第二连接组件133，第一连接组件132和第二连接组件133用于和作用件连接，其中，第一连接组件132和第二连接组件133能够绕所述套筒131转动，且第一连接组件132能够沿套筒131滑动，第二连接组件133位于第一连接组件132滑动范围之外。

具体的，本申请实施例对支撑臂110的设置形式不做具体限制，可以是固定在设备上的连接支撑件，也可以是机械臂的某一节支臂，具体可根据使用环境灵活设置。通过设置在支撑臂110上的驱动组件120，作为旋转平移组件130动作的动力源，为旋转平移组件130的动作提供动力基础。可以理解的，第二连接组件133位于第一连接组件132滑动范围之外，在第一连接组件132沿套筒131滑动时，避免与第二连接组件133产生干涉，有利于提升传动的稳定性和可靠性。

需要说明的是，第一连接组件132和第二连接组件133共同作用于作用件，为作用件的空间变换和姿态变换提供连接的桥梁。示例的，在第一连接组件132和第二连接组件133绕套筒131转动时，以带动作用件转动特定的角度，以根据需要指向不同位置处。也可以使第一连接组件132沿套筒131的延伸方向滑动，在第一连接组件132沿套筒131滑动的过程中，带动作用件做出相应的状态转换，如作用件的俯仰动作。

在第一连接组件132和第二连接组件133与作用件连接时，可通过连杆分别与作用件连接，这样一来，第一连接组件132、第二连接组件133、连杆和作用件之间形成四边形结构，在第一连接组件132沿套筒131延伸方向滑动时，可以使作用件具有俯仰或升降等动作，在第一连接组件132和第二连接组件133绕套筒131转动时，带动作用件同步转动对应的角度，从而实现对作用件多样化的调节控制。

本申请实施例提供的传动组件100，通过支撑臂110，以及设置在支撑臂110上的驱动组件120，以带动支撑臂110上的旋转平移组件130动作。在第一连接组件132和第二连接组件133绕套筒131转动时，可带动作用件同步转动。仅第一连接组件132沿套筒131滑动时，带动作用件进行俯仰动作。另外，第一连接组件132和第二连接组件133与作用件连接时，可分别通过连杆与作用件连接，形成四边形结构，随着第一连接组件132和第二连接组件133运动状态的变化，以带动作用件实现转动、俯仰和升降等动作，而上述动作的完成，仅需驱动组件120带动旋转平移组件130动作即可完成，无需采用多种传动结构分别完成单一的动作来分别实现。采用本申请实施例提供的传动组件100，在应用于机械臂时，能够提升传动的集成度，有利于实现机械臂的小型化，进而提升使用时的适用性。

如图1和图2所示，旋转平移组件130还包括与支撑臂110转动连接的传动轴134和丝杠135，驱动组件120分别与传动轴134和丝杠135传动连接，丝杠135位于套筒131内，丝杠135通过螺母1351与第一连接组件132传动连接，传动轴134与第二连接组件133传动连接。

具体的，传动轴134和丝杠135分别与支撑臂110转动连接，在驱动组件120分别与传动轴134和丝杠135传动连接时，以带动传动轴134转动或丝杠135转动，也可同时带动传动轴134和丝杠135转动。在传动轴134转动时，通过传动轴134带动第二连接组件133绕套筒131转动，在丝杠135转动时，通过螺母1351带动第一连接组件132沿套筒131滑动。由于第一连接组件132和第二连接组件133分别与作用件连接，在第二连接组件133绕套筒131转动时，通过作用件使第二连接组件133绕套筒131同步转动，以实现对作用件姿态的调节。

如图3和图4所示，驱动组件120包括设置在支撑臂110上的第一电机121和第二电机122，第一电机121的输出端设置有第一同步轮123，第二电机122的输出端设置有第二同步轮124；传动轴134靠近支撑臂110的一端设置有第一惰轮1342，丝杠135靠近支撑臂110的一端设置有第二惰轮1352，第一同步轮123通过第一同步带125与第一惰轮1342连接，第二同步轮124通过第二同步带126与第二惰轮1352连接。

具体的，采用上述形式，可通过第一电机121带动传动轴134转动，并通过第二电机122带动丝杠135转动，第一电机121和第二电机122可根据需要选择同时启动，或仅其中一个启动，这样一来，就可以通过传动轴134带动第二连接组件133转动，并通过丝杠135带动第一连接组件132沿套筒131滑动，使传动结构更加紧凑，提升空间利用率。

如图4所示，驱动组件120还包括连接轴127，连接轴127与支撑臂110转动连接，且连接轴127与第二电机122连接，第二同步轮124设置在连接轴127上，以使第一同步轮123和第二同步轮124在转动中心线上相错设置，连接轴127穿设于第一同步带125内的环形空间。

示例的，连接轴127的两端分别与支撑臂110转动连接，以起到对连接轴127稳定支撑的作用，防止连接轴127受力变形，连接轴127与第二电机122连接，用于对连接轴127的转动提供所需的动力。第二同步轮124设置在连接轴127上，以使第一同步轮123和第二同步轮124在转动中心线上相错设置(即第一同步轮123和第一电机121之间的距离与第二同步轮124和第二电机122之间的距离不同)。并且，在第一同步轮123通过第一同步带125与第一惰轮1342连接，第二同步轮124通过第二同步带126与第二惰轮1352连接时，连接轴127穿设于第一同步带125内的环形空间，使得驱动组件120间的设置更加紧凑，有利于提升空间利用率，使相互间的传动更加紧凑。

如图4和图5所示，驱动组件120还包括固定座128，第一电机121和第二电机122通过固定座128与支撑臂110连接，固定座128和支撑臂110为空腔结构，第一同步轮123位于固定座128内，第二同步轮124位于支撑臂110内，支撑臂110内还设置有张紧组件129，张紧组件129用于和第二同步带126抵持。

具体的，固定座128不仅起到支撑固定的作用，也为第一电机121和第二电机122的传动提供所需的容置空间，以便于第一电机121与第一同步轮123之间连接，以及第二电机122与连接轴127之间连接。采用上述方式，使得第一同步轮123位于固定座128内，第二同步轮124位于支撑臂110内，以充分利用固定座128和支撑臂110的占用空间，在保证支撑臂110和固定座128起到稳定支撑的同时，为驱动组件120的动力传动提供所需的空间。另外，支撑臂110内还设置有张紧组件129，张紧组件129用于和第二同步带126抵持，以保证第二同步带126的张紧度，有利于提升连接的稳定性。

示例的，张紧组件129可通过设置在支撑臂110内的支撑架与支撑臂110固定连接，并通过设置在支撑架上的滑轮与第二同步带126的一侧相抵持。这样一来，不仅对第二同步带126起到了张紧的作用，而且有利于减小张紧组件129与第二同步带126之间的摩擦，有利于提升传动的稳定性及第二同步带126的使用寿命。

如图6所示，传动组件100还包括定位组件140，定位组件140包括安装座141和第一轴承座143，安装座141与支撑臂110连接，第一轴承座143与安装座141连接，丝杠135靠近支撑臂110的一端通过第一滚动轴承145与第一轴承座143转动连接，安装座141与套筒131的一端连接；旋转平移组件130还包括第一定位座136，第一定位座136与安装座141连接，且传动轴134与第一定位座136转动连接。

具体的，套筒131通过定位组件140的安装座141与支撑臂110连接，在套筒131与安装座141连接时，套筒131和安装座141对应连接处可设置螺纹，以使套筒131安装座141之间螺纹连接，为了保证连接的稳定性没在安装座141上还可设置紧固件，以便于与套筒131之间稳定抵持，有利于提升连接的稳定性，使得套筒131与支撑臂110稳定连接。另外，通过在安装座141上设置第一轴承座143，使丝杠135通过第一滚动轴承145与第一轴承座143转动连接，在第二电机122通过设置在丝杠135上的第二惰轮1352带动丝杠135转动时，使丝杠135的转动更加平稳，有利于提升传动的稳定性。

同样的，第一定位座136与安装座141固定连接，且传动轴134与第一定位座136转动连接，在第一电机121通过设置在传动轴134上的第一惰轮1342带动传动轴134转动时，使传动轴134的转动更加平稳，有利于提升传动的稳定性。

如图7所示，第一连接组件132包括滑套1321，以及与滑套1321转动连接的第一连接座，套筒131沿套筒131的延伸方向设置有滑槽1312，滑套1321通过穿设于滑槽1312的连接件1323与螺母1351连接，连接件1323上设置有导向轴承1325，导向轴承1325与滑槽1312相配合，第一连接座用于和作用件连接。

示例的，第一连接座上可设置有连接孔，以使作用件直接与连接孔连接，或作用件通过连杆与连接孔连接，以实现对作用件姿态的控制。滑套1321与第一连接座之间可通过轴承连接，这样一来，在第二连接组件133转动时，可通过作用件带动第一连接座同步转动，并且不影响滑套1321的滑动。

通过在套筒131的延伸方向设置的滑槽1312，在丝杠135转动时，由于滑套1321通过穿设于滑槽1312的连接件1323与螺母1351连接，螺母1351不能跟随丝杠135同步转动，在丝杠135与螺母1351之间相对转动时，螺母1351与丝杠135之间具有轴向的运动，从而通过螺母1351带动滑套1321沿套筒131滑动。通过连接件1323上设置的轴承与滑槽1312相配合，在滑套1321沿套筒131滑动时，能够减小滑动时的摩擦力，使滑动过程中更加平顺，并且有利于减小滑动过程中产生的噪音。

如图8所示，套筒131上设置有连接法兰1314，第二连接组件133包括轴承法兰1331、齿轮盘1333、第二轴承座1335和第二连接座1337，丝杠135远离支撑臂110的一端通过第二滚动轴承1339与第二轴承座1335转动连接，第二轴承座1335与连接法兰1314连接，轴承法兰1331的外圈与连接法兰1314连接，轴承法兰1331的内圈与齿轮盘1333连接，第二连接座1337与齿轮盘1333连接；旋转平移组件130还包括第二定位座137，第二定位座137与连接法兰1314连接，且传动轴134与第二定位座137转动连接，传动轴134上还设置有传动齿轮1344，传动齿轮1344与齿轮盘1333啮合。

具体的，套筒131与连接法兰1314之间可通过紧固件固定连接，也可以通过焊接的形式连接，只要能够保证连接的稳定性即可，本申请实施例对此不做具体限制。丝杠135通过第二滚动轴承1339与第二轴承座1335连接，第二轴承座1335与连接法兰1314连接，这样一来，使得丝杠135的两端分别与套筒131之间转动连接，能够对丝杠135起到稳定的支撑作用，有利于保证丝杠135传递力矩时的稳定性，避免丝杠135受力弯折，有利于保证传动的可靠性及稳定性。

另外，轴承法兰1331的外圈与连接法兰1314连接，轴承法兰1331的内圈与齿轮盘1333连接，在保证齿轮盘1333与套筒131之间连接的同时，齿轮盘1333与套筒131之间能够相对转动，以便于传动轴134通过传动齿轮1344将力传递至齿轮盘1333时，齿轮盘1333能带动与齿轮盘1333连接的第二连接座1337同步转动。其中，第二定位座137与连接法兰1314固定连接，且传动轴134与第二定位座137转动连接，在第一电机121通过设置在传动轴134上的第一惰轮1342带动传动轴134转动时，使传动轴134的两端具有稳定的支撑，从而使传动轴134的转动更加平稳，有利于提升传动的稳定性。

如图3所示，第一定位座136和所述第二定位座137之间设置有支架138，支架138上间隔设置有与控制器电连接的位置传感器1382，位置传感器1382用于感应第一连接组件132沿套筒131滑动的极限位置。

具体的，当第一连接组件132沿套筒131滑动的位置与位置传感器1382相对应时，为了保证使用时的安全性，控制器根据该位置信息控制第二电机122停止工作，避免第一连接组件132的滑动位置超出行程。同样的，第二定位座137或连接法兰1314上也可设置位置传感器1382，如接近开关，齿轮盘1333可可对应设置有凸台，当齿轮盘1333上的凸台与接近开关对应时，通过控制器控制第一电机121停止工作，以免齿轮盘1333的转动超出行程，这样一来，有利于提升传动组件100运行时的稳定性和安全性。

本申请实施例还公开了一种末端执行器，包括前述实施例中的传动组件100，以及与传动组件100连接的作用件。示例的，该作用件可以为毛刷、光源、钻头或机械手等，本申请实施例对此不做具体限制。该末端执行器包含与前述实施例中的传动组件100相同的结构和有益效果。传动组件100的结构和有益效果已经在前述实施例中进行了详细描述，在此不再赘述。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。