【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水平四自由度机器人关节，具体的说，涉及了一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节。
技术介绍
1、水平四自由度机器人，相比于一般的工业机器人，具有占用空间小、动作灵活、精度高、速度快等特点，因此多用在取放物料、搬运产品等领域。在这些情况下，水平四自由度机器人通常需要频繁且快速的搬运物体，因此对其三、四关节的上下运动和旋转运动的精度要求较高。
2、目前，水平四自由度机器人的三、四关节通常依靠同步带、滚珠花键、滚珠丝杠来传动，依靠电机加减速器进行驱动，这些传动方式均属于非直驱方式，在传动过程中均存在传动误差，多级误差累积，会对水平四自由度机器人的精度造成较大影响。同时，在机械传动过程中，机械磨损也会引起能量损耗。因此，传统机械传动方案存在结构复杂、机械误差大、传动效率低等缺点。
3、cn111409064a提出了一种scara机器人的三、四轴关节结构和scara机器人，将第三轴驱动单元与第四轴驱动单元错位布局于第二机械臂上，并且第三轴驱动单元采用与花键母组合的直驱式结构设置，在保持整体紧凑性的前提下，拉开第三轴驱动单元与第四轴驱动单元之间的安装距离，降低安装和维护的难度，并且在无需对各零件进行小型化改良的情况下，保证机器人的小巧，压缩成本和保证散热能力。第三轴的直驱式设计免去同步带的运用，在小臂展的情况下，满足三、四轴的机械臂的电机空间布局的需求，同时，提高第三轴关节的传动精度和传动效率。
4、然而，上述结构中仅将第三轴驱动单元设置成直驱式结构，而第四轴采用同步带轮和花键
5、为此，需要提出一种新型的结构来提高水平四自由度机器人的精度，提高传动效率，减小体积，减小能量损耗，降低成本。
6、为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对现有技术中水平四自由度机器人第三、四关节体积大、传动误差大，效率低的问题，提供一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，以满足减小传动误差从而提高机器人精度、提高传动效率、降低能量损耗、减小体积降低成本的要求。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，包括：
3、两自由度直驱电机，包括直线部分、旋转部分和动子，所述动子贯穿所述直线部分和所述旋转部分，并与所述直线部分轴承接触；
4、小臂，设置在所述直线部分和所述旋转部分之间，分别与所述直线部分和所述旋转部分固定连接；
5、重力平衡装置，设置在所述旋转部分远离所述小臂的一端。
6、在一种实施例中，所述直线部分包括端盖、连接板以及固定设置在所述端盖和所述连接板之间的直线定子，所述连接板下部固接所述小臂；
7、所述直线定子包括直线定子铁心以及绕设在所述直线定子铁心上的直线定子绕组；
8、所述直线定子铁心两端均设置有交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承内圈设有两个第一导轨，每个第一导轨两侧各设置有一组滚珠，所述滚珠与所述动子接触，形成滚动导轨副。
9、在一种实施例中，所述动子包括若干个轴向排列的圆筒形永磁体，所述动子外表面沿轴向开设有完全贯穿的至少两条u型凹槽，所述凹槽中设置有供滚珠滚动的轨道。
10、在一种实施例中，所述直线定子铁心包括定子轭部和定子齿部，所述定子齿部均匀开设有若干小齿。
11、在一种实施例中，所述重力平衡装置包括与所述外转子固定连接的外壳，所述外壳内设置有两个恒力弹簧，所述恒力弹簧与所述动子固定连接；
12、所述外壳内还设置有与所述动子上的轨道连接的两个第二导轨，所述两个第二导轨与所述恒力弹簧间隔90度设置。
13、在一种实施例中，所述动子上开设有与所述恒力弹簧适配的槽口，所述恒力弹簧通过螺栓固定在所述槽口内。
14、在一种实施例中，所述u型凹槽间隔180度。
15、在一种实施例中，所述旋转部分包括由内至外依次设置的旋转定子铁心和外转子；所述外转子的一个端部与所述小臂固定连接，所述外转子的另一个端部与所述重力平衡装置固定连接，所述导轨设置在所述重力平衡装置中；所述旋转定子铁心上绕设有若干旋转定子绕组，所述外转子内部侧壁沿周向均匀布设有若干永磁体。
16、在一种实施例中，所述旋转定子铁心贴近所述连接板的端部开设有安装槽，所述安装槽内安装有轴套，所述轴套与所述动子间隙配合。
17、本专利技术还提供一种水平四自由度机器人，包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，所述第三关节和所述第四关节采用上述的基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节。
18、本专利技术相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，
19、1.本专利技术用两自由度直驱电机代替机械传动机构，减少了机械传动带来的误差，提高了水平四自由度机器人的绝对定位精度和重复定位精度，提高了水平四自由度机器人末端的刚度。
20、2.两自由度直驱电机有高度的材料集成化和利用率，减小了水平四自由度机器人的体积，结构更加简洁，降低了后续维护的难度。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述直线部分包括端盖、连接板以及固定设置在所述端盖和所述连接板之间的直线定子，所述连接板下部固接所述小臂；
3.根据权利要求2所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述动子包括若干个轴向排列的圆筒形永磁体，所述动子的外表面沿轴向开设有完全贯穿的至少两条U型凹槽，所述U型凹槽的两侧侧壁上均设置有供滚珠滚动的轨道。
4.根据权利要求2所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述直线定子铁心包括定子轭部和定子齿部，所述定子齿部均匀开设有若干小齿。
5.根据权利要求3所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述重力平衡装置包括与所述外转子固定连接的外壳，所述外壳内设置有两个恒力弹簧，所述恒力弹簧与所述动子固定连接；
6.根据权利要求5所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节
7.根据权利要求3或5或6所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述U型凹槽间隔180度。
8.根据权利要求1所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述旋转部分包括由内至外依次设置的旋转定子铁心和外转子；所述外转子的一个端部与所述小臂固定连接，所述外转子的另一个端部与所述重力平衡装置固定连接，所述导轨设置在所述重力平衡装置中；所述旋转定子铁心上绕设有若干旋转定子绕组，所述外转子内部侧壁沿周向均匀布设有若干永磁体。
9.根据权利要求8所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述旋转定子铁心贴近所述连接板的端部开设有安装槽，所述安装槽内安装有轴套，所述轴套与所述动子间隙配合。
10.一种水平四自由度机器人，其特征在于：包括第一关节、第二关节、第三关节和第四关节，所述第三关节和所述第四关节采用权利要求1-9任一项所述的基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节。
...【技术特征摘要】
1.一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：包括：
2.根据权利要求1所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述直线部分包括端盖、连接板以及固定设置在所述端盖和所述连接板之间的直线定子，所述连接板下部固接所述小臂；
3.根据权利要求2所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述动子包括若干个轴向排列的圆筒形永磁体，所述动子的外表面沿轴向开设有完全贯穿的至少两条u型凹槽，所述u型凹槽的两侧侧壁上均设置有供滚珠滚动的轨道。
4.根据权利要求2所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述直线定子铁心包括定子轭部和定子齿部，所述定子齿部均匀开设有若干小齿。
5.根据权利要求3所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征在于：所述重力平衡装置包括与所述外转子固定连接的外壳，所述外壳内设置有两个恒力弹簧，所述恒力弹簧与所述动子固定连接；
6.根据权利要求5所述的一种基于两自由度直驱电机的水平四自由度机器人关节，其特征...
【专利技术属性】
技术研发人员：王培欣，司纪凯，聂瑞，徐帅，李金科，彭金柱，朱晓东，魏彦企，陈延，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。