機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以及包括該旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的機(jī)器人的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例大體涉及一種機(jī)器人，尤其涉及機(jī)器人的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其包括中空布線單元，所述中空布線單元采用柔性印刷電路板。本發(fā)明的實(shí)施例還涉及一種包括所述旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于工業(yè)機(jī)器人，特別是那些設(shè)計(jì)用以在有限且復(fù)雜的工作空間內(nèi)工作的工業(yè)機(jī)器人，靈活性和緊湊性是其中主要的兩個(gè)設(shè)計(jì)需求。
[0003]機(jī)器人通常包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人手臂的靈活定位。一般而言，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)范圍越大，機(jī)器人就越靈活。然而，為了向機(jī)器人手臂或從機(jī)器人手臂傳輸電力和各種信號(hào)，通常會(huì)有一根或多根電纜穿過(guò)每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，而且這些電纜不能承受在很長(zhǎng)一段時(shí)間彎曲和扭轉(zhuǎn)太多次，這已經(jīng)成為旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的最大旋轉(zhuǎn)范圍的主要困難之一。
[0004]此外，在每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，電纜和軟管通常放在一起以穿過(guò)管軸或中空齒輪，而放在一起的電纜和軟管又需要較大的軸或者較大的齒輪，這是與緊湊設(shè)計(jì)要求相矛盾的，或者需要定制的齒輪，由此導(dǎo)致高昂成本。
[0005]鑒于上述情況，有必要在本領(lǐng)域開發(fā)一種改進(jìn)的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和改進(jìn)的布線結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的實(shí)施例提出了一種新穎的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種新穎的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)是緊湊的、有成本效益的，并且具有大的旋轉(zhuǎn)范圍。
[0007]—方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，包括中空齒輪和中空布線單元，所述中空布線單元在其中具有第一柔性印刷電路板，以允許軟管穿過(guò)所述中空齒輪和所述中空布線單元。
[0008]在一示例性實(shí)施例中，所述中空布線單元包括可相對(duì)于彼此旋轉(zhuǎn)的第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件，并且所述第一柔性印刷電路板的第一部分連接至第一旋轉(zhuǎn)部件，第一柔性印刷電路板的第二部分連接至第二旋轉(zhuǎn)部件。
[0009]在一示例性實(shí)施例中，布線單元的第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件中的一個(gè)被所述中空齒輪驅(qū)動(dòng)以相對(duì)于另一個(gè)旋轉(zhuǎn)，所述中空齒輪由致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)。
[0010]在一示例性的實(shí)施例中，第一柔性印刷電路板在一個(gè)或多個(gè)彎曲部分處被彎曲以形成位于第一平面的至少第一部分和位于第二平面的第二部分，并且當(dāng)所述第一旋轉(zhuǎn)部件相對(duì)于所述第二旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)，所述彎曲部分中的至少一個(gè)隨著第一柔性印刷電路板移位。
[0011 ] 在一示例性的實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)部件能夠圍繞基本垂直于所述第一平面和所述第二平面中的至少一個(gè)的旋轉(zhuǎn)軸線相對(duì)于所述第二旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)。
[0012]在一示例性的實(shí)施例中，第一平面和第二平面基本平行。
[0013]在一示例性的實(shí)施例中，在彎曲之前，第一柔性印刷電路板的形狀包括斷環(huán)或部分環(huán)。
[0014]在一示例性的實(shí)施例中，在彎曲之前，第一柔性印刷電路板的形狀包括通過(guò)一個(gè)或多個(gè)連接部分連接的兩個(gè)或多個(gè)斷環(huán)或部分環(huán)，所述彎曲部分中的至少一個(gè)設(shè)置在其中一個(gè)連接部分中，由此在第一部分和第二部分之間形成至少第三部分和第四部分，并且當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)部件相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)，第三部分和第四部分中的至少一個(gè)的長(zhǎng)度相對(duì)應(yīng)地變化。
[0015]在一示例性的實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)部件是第一半殼，第二旋轉(zhuǎn)部件是第二半殼，其中第一半殼可轉(zhuǎn)動(dòng)地連結(jié)至第二半殼，由此包封至少第一柔性印刷電路板。
[0016]在一示例性的實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)部件和第二旋轉(zhuǎn)部件都是環(huán)形的。
[0017]在一示例性的實(shí)施例中，中空布線單元還包括至少部分地夾在至少第一部分和第二部分之間的一個(gè)或多個(gè)支撐部件。
[0018]在一示例性的實(shí)施例中，當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)部件相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐部件中的至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)。
[0019]在一示例性的實(shí)施例中，支撐部件包括多個(gè)輥軸或球。
[0020]在一示例性的實(shí)施例中，中空布線單元還包括一個(gè)或多個(gè)另外的柔性印刷電路板，所述一個(gè)或多個(gè)另外的柔性印刷電路板與第一柔性印刷電路板堆疊在一起，并且與第一柔性印刷電路板一起彎曲。
[0021]在一示例性的實(shí)施例中，所述一個(gè)或多個(gè)另外的柔性印刷電路板在操作期間不攜載有源信號(hào)。
[0022]在一不例性的實(shí)施例中，第一柔性印刷電路板包括第一端和第二端，其中第一旋轉(zhuǎn)部件在第一端連接至所述第一部分，并且第二旋轉(zhuǎn)部件在第二端連接至所述第二部分，并且第一柔性印刷電路板還包括:第一凸片，其設(shè)置在所述第一柔性印刷電路板的第一端，并且插入第一旋轉(zhuǎn)部件的第一插槽；以及第二凸片，其設(shè)置在第一柔性印刷電路板的第二端，并且插入第二旋轉(zhuǎn)部件的第二插槽。
[0023]在一示例性的實(shí)施例中，中空布線單元還包括第二柔性印刷電路板，所述第二柔性印刷電路板在一個(gè)或多個(gè)彎曲部分處彎曲，以形成位于第一平面的至少第五部分和位于第二平面的第六部分，其中第一旋轉(zhuǎn)部件連接至第五部分，并且第二旋轉(zhuǎn)部件連接至第六部分，當(dāng)?shù)谝恍D(zhuǎn)部件相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)部件旋轉(zhuǎn)時(shí)，在第二柔性印刷電路板上的彎曲部分中的至少一個(gè)隨著第二柔性印刷電路板移位。
[0024]在一示例性的實(shí)施例中，第二柔性印刷電路板包括:第三凸片，設(shè)置在第二柔性印刷電路板的第一端，并且插入第一旋轉(zhuǎn)部件的第一插槽中；以及第四凸片，設(shè)置在第二柔性印刷電路板的第二端，并且插入第二旋轉(zhuǎn)部件的第二插槽中。
[0025]在一示例性的實(shí)施例中，第一柔性印刷電路板是帶狀的，第一旋轉(zhuǎn)部件設(shè)有孔，并且其中第一柔性印刷電路板被折疊并且折疊的第一柔性印刷電路板圍繞所述孔卷繞。
[0026]在一示例性的實(shí)施例中，第一旋轉(zhuǎn)部件設(shè)有孔，并且第一柔性印刷電路板圍繞所述孔足夠?qū)捤傻鼐砝@，以允許第一柔性印刷電路板的第一部分相對(duì)于第一柔性印刷電路板的第二部分移動(dòng)。
[0027]另一方面，本發(fā)明提供了一種機(jī)器人，其包括根據(jù)上述實(shí)施例中任一個(gè)的旋轉(zhuǎn)關(guān)
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[0028]結(jié)合附圖，通過(guò)對(duì)具體示例性實(shí)施例的以下說(shuō)明，還將理解本發(fā)明的實(shí)施例的其它特征和優(yōu)點(diǎn)，所述附圖以示例的方式示出本發(fā)明的原理。
【附圖說(shuō)明】
[0029]下面將參照附圖，以示例的方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行更詳細(xì)的說(shuō)明，其中:
[0030]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用在布線單元中的采用斷環(huán)形狀的柔性印刷電路板(FPC板)。
[0031]圖2A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的布線單元的分解視圖。
[0032]圖2B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的布線單元的立體圖。
[0033]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的布線單元，其中第一旋轉(zhuǎn)部件已相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了逆時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)。
[0034]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的布線單元，其中第一旋轉(zhuǎn)部件已相對(duì)于第二旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行了順時(shí)針?lè)较虻男D(zhuǎn)。
[0035]圖4A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括兩個(gè)FPC板的布線單元的分解視圖。
[0036]圖4B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括兩個(gè)FPC板的布線單元的立體圖。
[0037]圖5A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的用在布線單元中的采用兩個(gè)由連接部分連接的部分環(huán)的形狀的FPC板。
[0038]圖5B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的彎成雙層FPC板的圖5A中的FPC板。
[0039]圖5C示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的連同圖5B中的雙層FPC板使用的旋轉(zhuǎn)部件。
[0040]圖6A和圖6B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的夾在彎曲部分之間的支撐部件。
[0041]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括多個(gè)輥軸的支撐部件。
[0042]圖8示出根據(jù)本發(fā)明的中空布線單元的另一實(shí)施例。
[0043]圖9示出根