包括关节的并行结构机器人的制作方法

专利名称:包括关节的并行结构机器人的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及包括有凸形单元和凹形单元的关节，凸形单元的外表 面与凹形单元的内表面在形状上互补以彼此配合，并且凸形单元的外表面 的形状允许凸形单元在凹形单元内以至少一自由度进行旋转运动，凹形单 元包括至少两个承窝部。
背景技术：
为了在两个可彼此相对运动的物体之间传递力，需要在每个端部都具 有关节的连杆。这种传递方式的一个重要的应用是具有六个连杆的并行结 构机器人，其中连杆在执行**与平台之间传递力。
对于并行结构机器人的性能而言连杆传递机构的刚性是极其重要的。 同样重要的是运动部的质量要尽可能地小。其原因在于惯性低且刚性高的 机器人的机械带宽高，这对于高运动控制性能而言非常重要。
由于仅针对连杆中的轴向力(没有弯曲或扭转转矩)而设计的并行结 构机器人的连杆中的杆仅仅需要传递轴向力，所以这些杆可以制成为非常 具有刚性而又轻质，比如通过使用直径大的碳管。然而，使用由球轴承或 滚柱轴^it构而成的关节相对于刚性具有高的重量。比如，使用高刚性的
球轴承的话，刚性为50牛顿/微米左右的关节的重量将为0.8kg， i^目当于 大约60牛顿/微米每公斤。因此，每公斤具有更高刚性的关节是非常需要 的，因为机器人运动部的高重量意味着固有频率低以及机器人性能上受到 约束。
因而，本实用新型的目的^li^供一种相对于其重量具有高刚性的所述 类型的关节。
权利要求
1.一种包括关节的并行结构机器人，所述关节中的至少一个包括凸形单元(12，25，40，46，57，85，110)和凹形单元(15，16，27，28，42，43，52，55，58，59，70，71，95，96，103，111)，所述凸形单元的外表面与所述凹形单元的内表面在形状上互补以彼此配合，并且所述凸形单元的外表面的形状允许所述凸形单元在所述凹形单元内以至少一自由度进行旋转运动，所述凹形单元包括至少两个承窝部(15，16，27，28，42，43，52，55，58，59，71，72，95，96，103，111)，其特征在于，设置有偏置设备(21，31，53，63，74，94)以将每个所述承窝部朝向所述凸形单元偏置，并且，在所述凸形单元与所述凹形单元之间设置有固态支承层(19，20，32，33，44，45，48，50，60，61)。
2.根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述偏置设备(21) 包括机械弹簧装置。
3.根据权利要求
2所述的机器人，其特征在于，所述弹簧装置作用在 弹簧承座装置(23， 30， 54， 62， 72)与所#窝部的第一承窝部之间， 所述弹簧承座装置连接至第二承窝部。
4.根据权利要求
3所述的机器人，其特征在于，所述弹簧承座装置通 过螺紋M部件(22， 23b， 76)而连接至第二承窝部。
5.根据权利要求
4所述的机器人，其特征在于，所述螺紋#^部件包 括位于承窝部之一上的外螺紋(23b)和位于另一个承窝部上的匹配的内 螺紋。
6.根据权利要求
4或5所述的机器人，其特征在于，在所述弹簧承座 装置与第二承窝部之间安置有垫片(23a)。
7.根据权利要求
3所述的机器人，其特征在于，第一承窝部充当所述弹簧装置的止推垫團。
8. 根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述凸形单元具有由 曲线生成的旋转对称的外表面。
9. 根据权利要求
8所述的机器人，其特征在于，所述凸形单元是球形 的球，而所述凹形单元具有半径大致与所述斜目同的球形的内表面。
10.根据权利要求
3所述的机器人，其特征在于，所述支承层包括附 接至第一承窝部(15)的内表面的第一塑料部件(20)和附接至第二承窝 部(16)的内表面的第二塑料部件(19)，每个所述塑料部件都具有高杨氏 模量和对于金属的^f^擦。
11.根据权利要求
10所述的机器人，其特征在于，所述塑料部件中的 至少一个包括用于将所述部件固定至相应的承窝部的凸缘(25)。
12.根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述凸形单元的外 表面和/或所述凹形单元的内表面具有高^LK^f擦材料的覆层。
13.根据权利要求
12所述的机器人，其特征在于，所^A层的材料是 类金刚石碳。
14.根据权利要求
12或13所述的机器人，其特征在于，所idA层蒸 镀或喷镀到相应的表面上。
15.根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，设置有至少一个润 滑脂通道(29),所述润滑脂通道(29)终止于所述凸形单元的外表面和/ 或所述凹形单元的内表面。
16. 根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述凸形单元是中 空的。
17. 根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述凹形单元包括 槽口 (49)，所述凸形单元的安装构件(47)能够在所述槽口中移动。
18. 根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述凸形单元和/或 所述凹形单元由铝制成。
19. 根据权利要求
1所述的机器人，其特征在于，所述凸形单元包括 电动机(104 )。
专利摘要
本实用新型涉及一种包括关节的并行结构机器人，所述关节中的至少一个包括凸形单元(12)和凹形单元(15，16)。凸形单元(12)的外表面与凹形单元(15，16)的内表面在形状上互补。这两个单元相配合且具有允许凸形单元在凹形单元内以至少一自由度进行旋转运动的形状。凹形单元(15，16)包括两个承窝部(15，16)。根据本实用新型，设置有偏置设备(21)以使每个承窝部(15，16)朝向凸形单元(12)偏置，并且，在所述凸形单元(12)与所述凹形单元(15，16)之间设置有固态支承层(19，20)。
文档编号F16C11/06GKCN201391536SQ200790000106
公开日2010年1月27日 申请日期2007年11月7日
发明者奥韦·奥德, 奥韦·库尔堡, 托里尼·布罗加德 申请人:Abb公司