具有双重限位设置的机械关节及应用其的机械臂和机器人制造技术

本公开提供了一种具有双重限位设置的机械关节及应用其的机械臂和机器人。该机械关节包括：转动座，其内设置有动力机构；转动体，其可在动力机构的带动下，相对于转动座以第二方向为轴旋转；软限位机构，包括：软限位传感组件和控制组件，其中，软限位传感组件在转动体转动到第一限位角度时，发送限位信号；控制组件依照限位信号，停动动力机构，进而阻止转动体的进一步旋转；硬限位机构，为机械限位机构，设置于转动座和/或转动体上，在转动体转动到第二限位角度时，转动座和/或转动体的硬限位机构卡住，进而阻止转动体的进一步旋转。本公开采用了两套机械臂的安全限位防撞系统，极大地提高了机械臂的安全可靠性，降低了其运行时的碰撞风险。

Mechanical joint with dual limit setting and mechanical arm and robot for using the same

The present disclosure provides a mechanical joint with dual limit setting, and a robot arm and robot for applying the same. The mechanical joint consists of a rotating seat with a power mechanism in which the rotating body is driven by a power mechanism and rotates in second directions relative to the rotating seat, and the soft limiting mechanism consists of a soft limit sensing component and a control component, in which a soft limit sensing group is rotated to the first limit angle in a rotating body. When the limit signal is sent, the control component stops the power mechanism to stop the further rotation of the rotating body according to the limit signal; the hard limiting mechanism, for the mechanical limiting mechanism, is set on the rotating seat and / or the rotating body, and when the rotating body turns to the second limit angle, the hard limit mechanism of the rotating seat and / or the rotating body is stuck. And then the further rotation of the rotating body is prevented. This disclosure adopts two sets of safety limit and anti-collision system for mechanical arm, which greatly improves the safety and reliability of the manipulator and reduces the risk of collision during its operation.

【技术实现步骤摘要】
具有双重限位设置的机械关节及应用其的机械臂和机器人
本公开涉及机械臂领域，尤其涉及一种具有双重限位设置的机械关节及应用其的机械臂和机器人。
技术介绍
机器人技术作为现代科学技术的重要分支，涉及机械、电子、传感器、计算机和人工智能等众多学科的研究成果，是当今研发的热点领域。机械手臂是机械人
中实际应用最广泛的自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、半导体制造以及太空探索等领域都能见到它的身影。机械手臂可以作为机器人的一部分使用，也可以单独使用。尽管它们的形态各有不同，但它们都有一个共同的特点，就是能够接受指令，精确地定位到三维(或二维)空间上的某一点进行作业。机械臂的指令一般由人发出，经过电脑程序处理转换成对应关节电机的转动角度、速度、加速度等参数，而这些参数的处理全靠电脑程序自动进行，一旦程序出现错误或被外界干扰将会导致程序计算出错误的参数，电机执行这些错误参数会导致机械臂转到禁止区域发生自身碰撞，有些情况下还会撞到其他物体或人，引起其他安全隐患。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本公开提供了一种具有双重限位设置的机械关节及应用其的机械臂和机器人，以至少部分地解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本公开的一个方面，提供了一种具有双重限位设置的机械关节，包括：转动座，其朝向第一方向具有第一连接部，转动座设置有动力机构；转动体，其朝向第三方向具有第二连接部，该转动体可在动力机构的带动下，相对于转动座以第二方向为轴旋转；软限位机构，包括：软限位传感组件和控制组件，其中，软限位传感组件在转动体转动到第一限位角度时，发送限位信号；控制组件依照限位信号，停动动力机构，进而阻止转动体的进一步旋转；硬限位机构，为机械限位机构，设置于转动座和/或转动体上，在转动体转动到第二限位角度时，转动座和/或转动体的硬限位机构卡住，进而阻止转动体的进一步旋转。在本公开的一些实施例中，软限位传感组件包括：接近传感器，设置于转动体和转动座的其中之一上；以及传感器检测样品，设置于转动体和转动座的其中另一上；其中，当转动体以第二方向为轴旋转时，接近传感器和传感器检测样品逐渐靠近，在转动体转动到第一限位角度时，接近传感器与传感器检测样品相对，接近传感器发送限位信号。在本公开的一些实施例中，接近传感器设置于转动体的侧面，靠近第二连接部的位置；传感器检测样品设置于转动座上，靠近第一连接部的位置。在本公开的一些实施例中，硬限位机构包括：机械限位螺栓，设置于转动座上，靠近转动体的第二连接部的位置；其中，当转动体转动到第二限位角度时，机械限位螺栓抵住转动体的侧面，进而阻止转动体的进一步旋转。在本公开的一些实施例中，硬限位机构包括：第一机械限位机构，设置于转动座上；第二机械限位机构，设置于转动体上；其中，当转动体转动到第二限位角度时，第一机械限位机构和第二机械限位机构卡住，进而阻止转动体的进一步旋转。在本公开的一些实施例中，软限位传感组件相比于硬限位机构，处于更靠近转动体外侧的位置；和/或第二限位角度相比于第一限位角度，允许转动体转动更大的角度。在本公开的一些实施例中，动力机构包括：电机和与之匹配的减速器；转动体可转动地固定于减速器的输出端，其输入端连接电机，可在电机的带动下，相对于转动座以第二方向为轴旋转。在本公开的一些实施例中，转动座的内部形成空心结构，动力机构设置于空心结构内。根据本公开的另一个方面，还提供了一种机械臂，包括：第一机械关节，为如上的机械关节；机械大臂和机械小臂，两者通过第一机械关节连接，其中，机械大臂连接至转动座的第一连接部，机械小臂连接至转动体的第二连接部。在本公开的一些实施例中，还包括：第二机械关节和第三机械关节，其中：第二机械关节的转动体连接至机械大臂；第三机械关节的转动体连接至第二机械关节的转动座。根据本公开的另一个方面，还提供了一种机器人，包括：如上的机械关节；和/或如上的机械臂。在本公开的一些实施例中，包括：如上的机械臂；机械肩部，其第一端连接至第三机械关节的转动座；第四机械关节，其转动体连接至机械肩部的第二端，其转动座与肩部固定件固定；其中，机械臂和机械肩部400通过肩部固定件固定于手臂支撑架上。在本公开的一些实施例中，机械肩部包括：内侧的连接管材，其两端分别连接至第三机械关节的转动座和第四机械关节的转动体；外侧的若干根加强钢筋，每根加强筋的两端分别固定于第三机械关节的转动座和第四机械关节的转动体上，以增强连接管材的强度。在本公开的一些实施例中，肩部固定件为一固定板；和/或连接管材采用碳纤维管制备。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本公开具有双重限位设置的机械关节及应用其的机械臂和机器人至少具有以下有益效果其中之一：(1)软限位机构与硬限位机构的结合使程序代码出错的代价大大降低，只要软限位机构不发生故障或程序出错，由软限位传感组件发送限位信号，控制组件使电机停止转动，损失几乎为零；只有在软限位传感组件、控制组件机构发生故障或程序出错时，才由硬限位机构发挥作用强行阻止转动体的进一步旋转，使电机停止转动并抱闸，此时的代价也只是更换硬限位零件而已，不会造成进一步的损失，代价大大降低；(2)采用了两套机械臂的安全限位防撞系统，极大地提高了机械臂的安全可靠性，降低了其运行时的碰撞风险；(3)极大地方便了程序员调试机械臂，减少了调试的成本与周期。附图说明图1为根据本公开实施例具有双重限位设置的机械关节的立体图。图2为采用图1所示机械关节连接机械臂的示意图。图3为根据本公开实施例机械臂的结构示意图。【附图中本公开实施例主要元件符号说明】100-机械关节110-转动座；111-第一连接部；120-转动体；121-第二连接部；130-软限位传感组件；131-接近传感器；132-传感器检测样品；140-机械限位螺栓；150-动力机构；O1-第一方向；O2-第二方向；O3-第三方向；1001-第一机械关节；1002-第二机械关节；1003-第三机械关节；1004-第四机械关节；200-机械大臂；300-机械小臂；400-机械肩部；500-肩部固定件。具体实施方式本公开采用双重限位设置，能够提升机械关节运动的安全性。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。一、机械关节在本公开的一个示例性实施例中，提供了一种具有双重限位设置的机械关节。图1为根据本公开实施例具有双重限位设置的机械关节的立体图。图2为采用图1所示机械关节连接机械臂的示意图。请参照图1和图2，本实施例具有双重限位设置的机械关节100包括：转动座110，其朝向第一方向O1具有第一连接部111，该转动座内部设置有动力机构150，该动力机构150包括电机和与之匹配的减速器；转动体120，其朝向第三方向O3具有第二连接部121，该转动体可转动地固定于减速器的输出端，其输入端连接电机，可在所述电机的带动下，相对于转动座110以第二方向O2为轴旋转；软限位机构，包括：软限位传感组件130和控制组件，其中，软限位传感组件130感知转动体120的转动角度，在转动体120转动到第一限位角度时，发送限位信号；控制组件(未示出)，其依照软限位传感130组件发送的限位信号，停动电机150，进而阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双重限位设置的机械关节，其特征在于，包括：转动座(110)，其朝向第一方向(O1)具有第一连接部(111)，所述转动座设置有动力机构(150)；转动体(120)，其朝向第三方向(O3)具有第二连接部(121)，该转动体可在所述动力机构(150)的带动下，相对于转动座以第二方向(O2)为轴旋转；软限位机构，包括：软限位传感组件(130)和控制组件，其中，所述软限位传感组件(130)在所述转动体(120)转动到第一限位角度时，发送限位信号；所述控制组件依照所述限位信号，停动动力机构(150)，进而阻止转动体(120)的进一步旋转；硬限位机构，为机械限位机构，设置于所述转动座和/或所述转动体上，在所述转动体(120)转动到第二限位角度时，所述转动座和/或所述转动体的硬限位机构卡住，进而阻止所述转动体(120)的进一步旋转。

【技术特征摘要】
1.一种具有双重限位设置的机械关节，其特征在于，包括：转动座(110)，其朝向第一方向(O1)具有第一连接部(111)，所述转动座设置有动力机构(150)；转动体(120)，其朝向第三方向(O3)具有第二连接部(121)，该转动体可在所述动力机构(150)的带动下，相对于转动座以第二方向(O2)为轴旋转；软限位机构，包括：软限位传感组件(130)和控制组件，其中，所述软限位传感组件(130)在所述转动体(120)转动到第一限位角度时，发送限位信号；所述控制组件依照所述限位信号，停动动力机构(150)，进而阻止转动体(120)的进一步旋转；硬限位机构，为机械限位机构，设置于所述转动座和/或所述转动体上，在所述转动体(120)转动到第二限位角度时，所述转动座和/或所述转动体的硬限位机构卡住，进而阻止所述转动体(120)的进一步旋转。2.根据权利要求1所述的机械关节，其特征在于，所述软限位传感组件(130)包括：接近传感器(131)，设置于所述转动体(120)和所述转动座(110)的其中之一上；以及传感器检测样品(132)，设置于所述转动体(120)和所述转动座(110)的其中另一上；其中，当所述转动体(120)以第二方向(O2)为轴旋转时，所述接近传感器(131)和所述传感器检测样品(132)逐渐靠近，在所述转动体(120)转动到第一限位角度时，所述接近传感器(131)与所述传感器检测样品(132)相对，所述接近传感器(131)发送限位信号。3.根据权利要求2所述的机械关节，其特征在于：所述接近传感器(131)设置于所述转动体(120)的侧面，靠近所述第二连接部(121)的位置；所述传感器检测样品(132)设置于所述转动座(110)上，靠近所述第一连接部(111)的位置。4.根据权利要求1所述的机械关节，其特征在于，所述硬限位机构包括：机械限位螺栓(140)，设置于所述转动座(110)上，靠近转动体的第二连接部(121)的位置；其中，当所述转动体(120)转动到第二限位角度时，所述机械限位螺栓(140)抵住所述转动体(120)的侧面，进而阻止所述转动体(120)的进一步旋转。5.根据权利要求1所述的机械关节，其特征在于，所述硬限位机构包括：第一机械限位机构，设置于所述转动座(110)上；第二机械限位机构，设置于所述转动体(120)上；其中，当所述转动体(120)转动到第二限位角度时，所述第一机械限位机构和第二机械限位机构卡住，...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖冬，张震，
申请(专利权)人：智造未来北京机器人系统技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11