專利名稱:包括關(guān)節(jié)的并行結(jié)構(gòu)機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及包括有凸形單元和凹形單元的關(guān)節(jié)，凸形單元的外表 面與凹形單元的內(nèi)表面在形狀上互補(bǔ)以彼此配合，并且凸形單元的外表面 的形狀允許凸形單元在凹形單元內(nèi)以至少一自由度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，凹形單 元包括至少兩個(gè)承窩部。
背景技術(shù)：
為了在兩個(gè)可彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體之間傳遞力，需要在每個(gè)端部都具 有關(guān)節(jié)的連桿。這種傳遞方式的一個(gè)重要的應(yīng)用是具有六個(gè)連桿的并行結(jié) 構(gòu)機(jī)器人，其中連桿在執(zhí)行**與平臺(tái)之間傳遞力。
對(duì)于并行結(jié)構(gòu)機(jī)器人的性能而言連桿傳遞機(jī)構(gòu)的剛性是極其重要的。 同樣重要的是運(yùn)動(dòng)部的質(zhì)量要盡可能地小。其原因在于慣性低且剛性高的 機(jī)器人的機(jī)械帶寬高，這對(duì)于高運(yùn)動(dòng)控制性能而言非常重要。
由于僅針對(duì)連桿中的軸向力(沒(méi)有彎曲或扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩)而設(shè)計(jì)的并行結(jié) 構(gòu)機(jī)器人的連桿中的桿僅僅需要傳遞軸向力，所以這些桿可以制成為非常 具有剛性而又輕質(zhì)，比如通過(guò)使用直徑大的碳管。然而，使用由球軸承或 滾柱軸^it構(gòu)而成的關(guān)節(jié)相對(duì)于剛性具有高的重量。比如，使用高剛性的
球軸承的話，剛性為50牛頓/微米左右的關(guān)節(jié)的重量將為0.8kg， i^目當(dāng)于 大約60牛頓/微米每公斤。因此，每公斤具有更高剛性的關(guān)節(jié)是非常需要 的，因?yàn)闄C(jī)器人運(yùn)動(dòng)部的高重量意味著固有頻率低以及機(jī)器人性能上受到 約束。
因而，本實(shí)用新型的目的^li^供一種相對(duì)于其重量具有高剛性的所述 類型的關(guān)節(jié)。
權(quán)利要求
1.一種包括關(guān)節(jié)的并行結(jié)構(gòu)機(jī)器人，所述關(guān)節(jié)中的至少一個(gè)包括凸形單元(12，25，40，46，57，85，110)和凹形單元(15，16，27，28，42，43，52，55，58，59，70，71，95，96，103，111)，所述凸形單元的外表面與所述凹形單元的內(nèi)表面在形狀上互補(bǔ)以彼此配合，并且所述凸形單元的外表面的形狀允許所述凸形單元在所述凹形單元內(nèi)以至少一自由度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，所述凹形單元包括至少兩個(gè)承窩部(15，16，27，28，42，43，52，55，58，59，71，72，95，96，103，111)，其特征在于，設(shè)置有偏置設(shè)備(21，31，53，63，74，94)以將每個(gè)所述承窩部朝向所述凸形單元偏置，并且，在所述凸形單元與所述凹形單元之間設(shè)置有固態(tài)支承層(19，20，32，33，44，45，48，50，60，61)。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述偏置設(shè)備(21) 包括機(jī)械彈簧裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的機(jī)器人，其特征在于，所述彈簧裝置作用在 彈簧承座裝置(23， 30， 54， 62， 72)與所#窩部的第一承窩部之間， 所述彈簧承座裝置連接至第二承窩部。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的機(jī)器人，其特征在于，所述彈簧承座裝置通 過(guò)螺紋M部件(22， 23b， 76)而連接至第二承窩部。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的機(jī)器人，其特征在于，所述螺紋#^部件包 括位于承窩部之一上的外螺紋(23b)和位于另一個(gè)承窩部上的匹配的內(nèi) 螺紋。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4或5所述的機(jī)器人，其特征在于，在所述彈簧承座 裝置與第二承窩部之間安置有墊片(23a)。
7.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的機(jī)器人，其特征在于，第一承窩部充當(dāng)所述彈簧裝置的止推墊團(tuán)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凸形單元具有由 曲線生成的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外表面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求
8所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凸形單元是球形 的球，而所述凹形單元具有半徑大致與所述斜目同的球形的內(nèi)表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的機(jī)器人，其特征在于，所述支承層包括附 接至第一承窩部(15)的內(nèi)表面的第一塑料部件(20)和附接至第二承窩 部(16)的內(nèi)表面的第二塑料部件(19)，每個(gè)所述塑料部件都具有高楊氏 模量和對(duì)于金屬的^f^擦。
11.根據(jù)權(quán)利要求
10所述的機(jī)器人，其特征在于，所述塑料部件中的 至少一個(gè)包括用于將所述部件固定至相應(yīng)的承窩部的凸緣(25)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凸形單元的外 表面和/或所述凹形單元的內(nèi)表面具有高^(guò)LK^f擦材料的覆層。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的機(jī)器人，其特征在于，所^A層的材料是 類金剛石碳。
14.根據(jù)權(quán)利要求
12或13所述的機(jī)器人，其特征在于，所idA層蒸 鍍或噴鍍到相應(yīng)的表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，設(shè)置有至少一個(gè)潤(rùn) 滑脂通道(29),所述潤(rùn)滑脂通道(29)終止于所述凸形單元的外表面和/ 或所述凹形單元的內(nèi)表面。
16. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凸形單元是中 空的。
17. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凹形單元包括 槽口 (49)，所述凸形單元的安裝構(gòu)件(47)能夠在所述槽口中移動(dòng)。
18. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凸形單元和/或 所述凹形單元由鋁制成。
19. 根據(jù)權(quán)利要求
1所述的機(jī)器人，其特征在于，所述凸形單元包括 電動(dòng)機(jī)(104 )。
專利摘要
本實(shí)用新型涉及一種包括關(guān)節(jié)的并行結(jié)構(gòu)機(jī)器人，所述關(guān)節(jié)中的至少一個(gè)包括凸形單元(12)和凹形單元(15，16)。凸形單元(12)的外表面與凹形單元(15，16)的內(nèi)表面在形狀上互補(bǔ)。這兩個(gè)單元相配合且具有允許凸形單元在凹形單元內(nèi)以至少一自由度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的形狀。凹形單元(15，16)包括兩個(gè)承窩部(15，16)。根據(jù)本實(shí)用新型，設(shè)置有偏置設(shè)備(21)以使每個(gè)承窩部(15，16)朝向凸形單元(12)偏置，并且，在所述凸形單元(12)與所述凹形單元(15，16)之間設(shè)置有固態(tài)支承層(19，20)。
文檔編號(hào)F16C11/06GKCN201391536SQ200790000106
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2007年11月7日
發(fā)明者奧韋·奧德, 奧韋·庫(kù)爾堡, 托里尼·布羅加德 申請(qǐng)人:Abb公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan