机器人的悬臂旋转关节的制作方法

1.本公开涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人的悬臂旋转关节。


背景技术：

2.在市场上有很多悬臂机械人结构，但大多对负载或者刚性或者精度要求不高，同时满足高负载、刚性和精度的悬臂旋转关节又成本较高。在一些场合，如医疗机器人上，就需要提供一种结构可靠、原理简单的旋转关节；
3.此外，机械传动机构都有回程背隙，通过长悬臂放大，在悬臂末端会造成较大的回程行程。然而，在很多需要稳定、固定的场合，需要消除这种间隙，能够停稳，并保持稳定。
4.因此，市场上常见的高负载悬臂结构或者精度较低、或者有回程背隙，不满足公司设备使用要求。


技术实现要素：

5.鉴于上述高负载悬臂机构存在的精度低、具有回程背隙的技术问题，本公开提供了一种机器人的悬臂旋转关节。
6.本公开提供了一种机器人的悬臂旋转关节，包括：底座；横梁，其末端沿垂直方向相对的两侧支撑有交叉滚子轴承和轴承座，所述交叉滚子轴承固定于所述底座上；旋转轴，垂直贯穿于所述横梁末端且穿过所述轴承座，所述横梁以所述旋转轴为中心做旋转运动；所述横梁末端设置有驱动机构，所述底座上还配置有相互啮合的主动齿轮和被动齿轮，所述主动齿轮由所述驱动机构驱动，以带动所述被动齿轮旋转；所述旋转轴伸出所述横梁的部分套设有抱闸，用于在所述横梁旋转至指定位置时抱紧所述旋转轴。
7.根据本公开的实施例，所述交叉滚子轴承通过螺钉固定于所述底座上。
8.根据本公开的实施例，所述交叉滚子轴承和轴承座通过螺钉固定于所述横梁末端。
9.根据本公开的实施例，所述驱动机构包括相互连接的电机和减速器，所述减速器连接至所述主动齿轮。
10.根据本公开的实施例，所述横梁为空心梁，所述驱动机构设置于所述空心梁的内部。
11.根据本公开的实施例，所述抱闸的一端为法兰结构，所述法兰结构固定于所述横梁上，所述抱闸的另一端固定套设于所述旋转轴。
12.根据本公开的实施例，所述底座上还固定有传感器，用于检测所述横梁是否旋转至极限位置。
13.根据本公开的实施例，所述传感器为限位传感器。
14.与现有技术相比，本公开提供的机器人的悬臂旋转关节，至少具有以下有益效果：
15.结构简单，在具备高负载、高精度的同时，消除了回程背隙，可以广泛应用于类似医疗机器人的这种需要稳定、固定的场合。
附图说明
16.通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
17.图1示意性示出了根据本公开实施例的机器人的悬臂旋转关节的整体结构图；
18.图2示意性示出了根据本公开实施例的机器人的悬臂旋转关节的一局部结构图；
19.图3示意性示出了根据本公开实施例的机器人的悬臂旋转关节的另一局部结构图。
20.【附图标记说明】
21.1-底座；2-主动齿轮；3-横梁；4-传感器；5-轴承座；6-抱闸；7-交叉滚子轴承；8-旋转轴；9-驱动机构；10-被动齿轮。
具体实施方式
22.为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
23.在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
24.在本公开中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接连接，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或两个元件的相互作用关系。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在本公开中的具体含义。
25.在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
26.图1示意性示出了根据本公开实施例的机器人的悬臂旋转关节的结构图。图2示意性示出了根据本公开实施例的机器人的悬臂旋转关节的一局部结构图。图3示意性示出了根据本公开实施例的机器人的悬臂旋转关节的另一局部结构图。
27.请结合图1～图3所示，根据该实施例的机器人的悬臂旋转关节，包括底座1、主动齿轮2、横梁3、轴承座5、抱闸6、交叉滚子轴承7、旋转轴8、驱动机构9和被动齿轮10。
28.其中，横梁3末端沿垂直方向相对的两侧支撑有交叉滚子轴承7和轴承座5，交叉滚子轴承7固定于底座1上。旋转轴8垂直贯穿于横梁3末端且穿过轴承座5，横梁3以旋转轴8为中心做旋转运动。
29.横梁3末端设置有驱动机构9，底座1上还配置有相互啮合的主动齿轮2和被动齿轮10，主动齿轮2由驱动机构9驱动，以带动被动齿轮10旋转。
30.旋转轴8伸出横梁3的部分套设有抱闸6，用于在横梁3旋转至指定位置时抱紧旋转轴8。
31.如图2所示，进一步地，交叉滚子轴承7通过螺钉固定于底座1上，交叉滚子轴承7和轴承座5通过螺钉固定于横梁3末端。
32.通过上述结构，本公开提供的机器人的悬臂旋转关节采用垂直方向上双轴承的形式，抵消了横梁3末端的大负载造成的倾覆力矩，从而使该悬臂旋转关节能够承受较大的负载。
33.如图1和图3所示，本公开实施例中，驱动机构9包括相互连接的电机和减速器，减速器连接至主动齿轮2。
34.通过上述结构，本公开提供的机器人的悬臂旋转关节的工作原理在于：在工作时，驱动机构9提供动力使主动齿轮2沿着底座1带动被动齿轮10转动，此时横梁3以旋转轴8为中心做旋转运动。当横梁3调整到指定位置时，抱闸6开始工作抱紧旋转轴8并保持，使横梁3能够保持在此指定位置，以此来消除驱动机构9、主动齿轮2、被动齿轮10各部件之间配合所存在的回程间隙，使横梁3能够稳定在指定位置不会发生回程转动。其中，该指定位置例如可以是用于适合做手术的最佳角度位置。
35.在一种可选的实施例中，横梁3为空心梁，驱动机构9设置于空心梁的内部。
36.在一种可选的实施例中，如图3所示，抱闸6的一端为法兰结构，法兰结构固定于横梁3上，抱闸6的另一端固定套设于旋转轴8。
37.请继续参阅图3，在一种可选的实施例中，底座1上还固定有传感器4，用于检测横梁3是否旋转至极限位置。需要说明的是，该极限位置是用于检测横梁3是否接近预先设定的角度临界值，若达到该角度临界值，则触发报警信息反馈给外部的管理系统或者控制台。
38.进一步地，传感器4为限位传感器。
39.通过上述结构，本公开提供的机器人的悬臂旋转关节在横梁3旋转过程中，可通过传感器4来检验横梁3的角度位置，确保不会超出行程。
40.应当注意的是，横梁3内部或外部设置的装置并非固定的，本领域技术人员可以根据需要自行设置，本技术对此不做限定。
41.以上只是示例性说明，本公开实施例不限于此。例如，在一些实施例中，为防止过配合，如图1所示，横梁3末端水平方向的一侧面开设有贯通的观察窗，用于观察横梁3的旋转位置。进一步地，该观察窗可以为圆形。
42.综上所述，本公开实施例提供了一种机器人的悬臂旋转关节，包括底座1、主动齿轮2、横梁3、轴承座5、抱闸6、交叉滚子轴承7、旋转轴8、驱动机构9和被动齿轮10。本公开结构简单，在具备高负载、高精度的同时，消除了回程背隙，可以广泛应用于类似医疗机器人的这种需要稳定、固定的场合。
43.应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于的特定顺序或层次。
44.在本公开的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“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公开和简化描述，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，因此不能理解为对本公开的限制。贯穿附图，相同的元素由相同或相近的附图标记来表示。
可能导致本公开的理解造成混淆时，将省略常规结构或构造。并且图中各部件的形状、尺寸、位置关系不反映真实大小、比例和实际位置关系。
45.类似地，为了精简本公开并帮助理解各个公开方面中的一个或多个，在上面对本公开示例性实施例的描述中，本公开的各个特征有时被一起分到单个实施例、图或者对其描述中。参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。除非另有说明，否则表述“大约”、“约”、“基本上”和“左右”表示在10％以内，优选地，在5％以内。
47.以上所述的具体实施例，对本公开的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本公开的具体实施例而已，并不用于限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

技术特征：
1.一种机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，包括：底座(1)；横梁(3)，其末端沿垂直方向相对的两侧支撑有交叉滚子轴承(7)和轴承座(5)，所述交叉滚子轴承(7)固定于所述底座(1)上；旋转轴(8)，垂直贯穿于所述横梁(3)末端且穿过所述轴承座(5)，所述横梁(3)以所述旋转轴(8)为中心做旋转运动；所述横梁(3)末端设置有驱动机构(9)，所述底座(1)上还配置有相互啮合的主动齿轮(2)和被动齿轮(10)，所述主动齿轮(2)由所述驱动机构(9)驱动，以带动所述被动齿轮(10)旋转；所述旋转轴(8)伸出所述横梁(3)的部分套设有抱闸(6)，用于在所述横梁(3)旋转至指定位置时抱紧所述旋转轴(8)。2.根据权利要求1所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述交叉滚子轴承(7)通过螺钉固定于所述底座(1)上。3.根据权利要求1所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述交叉滚子轴承(7)和轴承座(5)通过螺钉固定于所述横梁(3)末端。4.根据权利要求1所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述驱动机构(9)包括相互连接的电机和减速器，所述减速器连接至所述主动齿轮(2)。5.根据权利要求1所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述横梁(3)为空心梁，所述驱动机构(9)设置于所述空心梁的内部。6.根据权利要求1所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述抱闸(6)的一端为法兰结构，所述法兰结构固定于所述横梁(3)上，所述抱闸(6)的另一端固定套设于所述旋转轴(8)。7.根据权利要求1所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述底座(1)上还固定有传感器(4)，用于检测所述横梁(3)是否旋转至极限位置。8.根据权利要求7所述的机器人的悬臂旋转关节，其特征在于，所述传感器(4)为限位传感器。

技术总结
本公开提供一种机器人的悬臂旋转关节，涉及机器人技术领域。该悬臂旋转关节包括：底座(1)；横梁(3)，其末端沿垂直方向相对的两侧支撑有交叉滚子轴承(7)和轴承座(5)，交叉滚子轴承(7)固定于底座(1)上；旋转轴(8)，垂直贯穿于横梁(3)末端且穿过轴承座(5)，横梁(3)以旋转轴(8)为中心做旋转运动；横梁(3)末端设置有驱动机构(9)，底座(1)上还配置有相互啮合的主动齿轮(2)和被动齿轮(10)，主动齿轮(2)由驱动机构(9)驱动；旋转轴(8)伸出横梁(3)的部分套设有抱闸(6)，用于在横梁(3)旋转至指定位置时抱紧旋转轴(8)。本公开结构简单，在具备高负载、高精度的同时，消除了回程背隙。消除了回程背隙。消除了回程背隙。


技术研发人员：荀小杰 高德中 高连胜
受保护的技术使用者：杭州华匠医学机器人有限公司
技术研发日：2023.03.09
技术公布日：2023/9/3