外圈分別與加長軸(2.3)的軸段和過渡連接件(2.2)的沉孔過盈配合，深溝球軸承二 (2.7 )的內外圈分別與獨立軸(2.6 )的軸段和Y軸內旋轉連接件(2.8)的沉孔過盈配合，推力球軸承二 (2.9 )的內外圈分別與Y軸內旋轉連接件(2.8 )的凸臺和Y軸外旋轉連接件(2.10)的沉孔過盈配合； 加長軸(2.3)的一端通過鍵和軸肩分別實現與動力組件(3)輸出軸的周向和軸向固定，另一端穿過過渡連接件(2.2)的內孔;獨立軸(2.6)的一端通過鍵和軸肩以及獨立軸周向固定片實現與Y軸外旋轉連接件(2.10)的周向和軸向固定，另一側穿過Y軸內旋轉連接件(2.8 )的內孔; 一對嚙合的錐齒輪(2.4)分別與獨立軸(2.6)和加長軸(2.3)的伸出端螺栓固定，動力組件(3)輸出的轉動力矩經錐齒輪對變向之后帶動Y軸外旋轉連接件(2.10)轉動，從而帶動拐角套筒(I)繞Y軸轉動。5.根據權利要求1或2所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的動力組件(3)包括伺服電機(3.4)、諧波減速器(3.1)、電機下卡板(3.2)以及電機上卡板(3.3)； 所述的電機下卡板(3.2)與支撐套筒(4)螺栓連接，伺服電機(3.4)嵌入兩個電機下卡板(3.2)的凹槽中，兩個電機上卡板(3.3)分別與伺服電機(3.4)兩側的電機下卡板(3.2)配合，使得伺服電機(3.4)與支撐套筒(4)軸向和周向固定； 諧波減速器(3.1)與過渡連接件(2.2)或X軸內旋轉連接件(7.2)螺栓連接，使其與支撐套筒(4)保持周向和軸向固定;伺服電機(3.4)輸出的扭矩經諧波減速器(3.1)放大之后，為X軸旋轉組件(7 )和Y軸旋轉組件(2 )提供旋轉動力。6.根據權利要求1或2所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的機械臂基座組件(6 )包括基座連接套筒(6.1)、動力組件(3 )、X軸旋轉組件(7 )以及拐角套筒(I); 所述的基座連接套筒(6.1)—端與機器人車體固定，另一端通過動力組件(3)和X軸旋轉組件(7)驅動拐角套筒(I)繞X軸旋轉;拐角套筒(I)又與機械臂單元的Y軸旋轉組件(2)相連，從而實現機械臂基座連接車體與機械臂單元并提供一個轉動自由度的功能。7.根據權利要求1或2所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的機械手組件(8)包括末端夾持組件(8.1)、末端旋轉組件(8.2)、末端俯仰組件(8.3)以及機械手旋轉組件(8.4); 所述的機械手旋轉組件(8.4)與支撐套筒(4)螺栓固定，并為機械手提供一個X軸旋轉自由度;末端俯仰組件(8.3)為末端執行器提供一個A軸旋轉自由度;末端旋轉組件(8.2 )為末端執行器提供一個B軸旋轉自由度;末端夾持組件(8.1)為機械手提供一個沿C軸的夾持運動。8.根據權利要求7所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的機械手旋轉組件(8.4)包括減速器軸向固定片(8.4.1)、機械手外旋轉連接件(8.4.2)、推力球軸承三(8.4.3 )、機械手內旋轉連接件(8.4.4)以及深溝球軸承三(8.4.5 ); 所述的機械手內旋轉連接件(8.4.4)與支撐套筒(4 )螺栓固定，深溝球軸承三(8.4.5 )的內外圈分別與動力組件(3)的輸出軸和機械手內旋轉連接件(8.4.4)的沉孔過盈配合，推力球軸承三(8.4.2)的內外圈分別與機械手內旋轉連接件(8.4.4)的凸臺和機械手外旋轉連接件(8.4.2)的沉孔過盈配合;動力組件(3)的輸出軸穿過機械手內旋轉連接件(8.4.4)的中心孔，并通過鍵和減速器軸向固定片(8.4.1)與機械手外旋轉連接件(8.4.2)的保持周向和軸向固定;動力組件(3)通過機械手外旋轉連接件(8.4.2)、為機械手提供繞X軸的旋轉自由度。9.根據權利要求7所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的末端俯仰組件(8.3)它包括旋轉俯仰連接件(8.3.1)、俯仰舵機圓盤(8.3.2)、俯仰雙軸舵機(8.3.3)、俯仰舵機側板(8.3.4)以及旋轉俯仰連接肋板(8.3.5); 所述的旋轉俯仰連接件(8.3.1)兩側分別與旋轉俯仰連接肋板(8.3.5)螺栓連接以增加其強度，旋轉俯仰連接件(8.3.1)—端用螺栓固定在機械手外旋轉連接件(8.4.2)上，另一端與俯仰舵機圓盤(8.3.2)螺栓連接;俯仰舵機側板(8.3.4)與俯仰雙軸舵機(8.3.3)螺栓連接;俯仰雙軸舵機(8.3.3)通過自身的轉動帶動末端執行器繞垂直于X軸的A軸旋轉。10.根據權利要求7所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的末端旋轉組件(8.2)，包括旋轉舵機圓盤(8.2.1)、末端旋轉舵機(8.2.2)以及旋轉舵機連接板(8.2.3)； 所述的旋轉舵機圓盤(8.2.1)與俯仰舵機側板(8.3.4)螺栓固定，旋轉舵機連接板(8.2.3)與旋轉舵機(8.2.2)螺栓固定，旋轉舵機(8.2.2)通過自身的旋轉帶動末端執行器繞垂直于A軸的B軸旋轉。11.根據權利要求7所述的一種模塊化可折疊式機械臂單元，其特征在于，所述的末端夾持組件(8.1)包括旋轉夾持連接件(8.1.1)、夾持舵機(8.1.2)、夾持舵機連接板(8.1.3)、搖桿(8.1.4)、舵機一字臂(8.1.5)、搖桿滑塊連接板(8.1.6)、夾持手指(8.1.7)、手指肋板(8.1.8)、夾持滑塊(8.1.9)、T型滑軌(8.1.10)以及U型滑軌連接件(8.1.11); 所述的L型的旋轉夾持連接件(8.1.1)—端與旋轉舵機連接板(8.2.3)螺栓固定，另一端與夾持舵機連接板(8.1.3)螺栓固定;夾持舵機(8.1.2)與夾持舵機螺栓固定； 搖桿(8.1.4)兩端分別與舵機一字臂(8.1.5)和搖桿滑塊連接板(8.1.6)的一端螺栓連接，搖桿滑塊連接板(8.1.6)的另一端與夾持滑塊(8.1.9)螺栓固定，組成曲柄滑塊機構； U型滑軌連接件(8.1.11)兩側分別與夾持舵機連接板(8.1.3)和T型滑軌(8.1.10)螺栓固定、兩側分別連接手指肋板(8.1.8)的夾持手指(8.1.7)通過螺栓固定在夾持滑塊(8.1.9)上;兩個夾持滑塊(8.1.9)沿著T型滑軌(8.1.10)所在直線相向運動，舵機通過曲柄滑塊機構帶動夾持手指沿垂直于B軸的C軸運動，實現夾持動作； 其中，所述的T型滑軌(8.1.10)兩端有用來限制夾持滑塊(8.1.9)最大行程的螺釘。
【專利摘要】本發明公開了一種模塊化可折疊式機械臂單元，包括：至少一個支撐套筒（4）、與支撐套筒（4）螺栓連接的觀察套筒（5）、支撐套筒（4）兩端的拐角套筒（1）、驅動兩端拐角套筒（1）繞X軸和Y軸旋轉的X軸旋轉組件（7）、Y軸旋轉組件（2）、提供轉動力矩的動力組件（3）、連接機械臂單元與機器人機體的機械臂基座組件（6）以及與機械臂單元配套的機械手組件（8）；本發明其能夠克服機械臂體積對其工作范圍的限制，在保證機器人工作能力的前提下，提高其在狹小空間的通過能力；同時本單元為模塊化結構，可以靈活調整組成機械臂的模塊數量，以滿足不同情況下的使用需求。
【IPC分類】B25J18/00, B25J17/02
【公開號】CN105522589
【申請號】CN201510750109
【發明人】郝敬賓, 冀寒松, 馬國帥, 李聰聰, 韓正銅, 陳鑫
【申請人】中國礦業大學
【公開日】2016年4月27日
【申請日】2015年11月6日