一種機器人旋轉關節的防繞線裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術提供了一種機器人旋轉關節的防繞線裝置，該防繞線裝置包括若干個被動旋轉組件，同時需要一定長度的線纜。若干個組件可以根據需要進行疊加，一般使用時不少于3個。與現有技術中的防繞線技術方案比較，本發明專利技術實現了可視化，能通過觀察線纜的變形情況得知關節旋轉的情況，并且減少了線纜彎曲程度，使得線纜的彎曲在可控制的范圍之內，且每段線纜的彎曲不超過180度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術設計一種機器人的線纜走線裝置，特別是用于機器人旋轉關節的防繞線裝置。
技術介紹
機器人主動關節的運動一般是由電機、驅動器、編碼器等設備共同完成的。這些設備都需要電源線，信號線等若干線纜。這些線纜一般由多根導線組成，且帶有屏蔽層，外皮又較厚，因此導致線纜較硬，不易彎曲。機器人關節常見的一種運動方式是旋轉運動，當運動關節旋轉時，相關的線纜也會跟著旋轉，如果需要的旋轉角度較大，而線纜束又沒有合適的方法加以限制或引導，就會導致線纜發生纏繞、拉扯，影響關節的正常旋轉，情況嚴重時可能引起導線焊接點斷開，導線斷裂等后果。如果是較硬的、不易彎曲的導線，情況則會更加嚴重。因此，合理的、簡便的防繞線裝置是必須的。現有技術的方案之一是將多根線纜捆扎在一起，然后圍繞關節繞若干圈，給出旋轉時需要的冗余量。這樣做的優點是不需要額外裝置，成本較低。但是該種繞關節留出冗余量的防繞線方式只適合線纜較細、根數較少、容易彎曲的情況。否則很難拉動較硬的線纜，且連接處容易發生斷開的情況。現有技術中的另一種方案是如申請號201110075098. 3的中國專利技術專利申請所記載的，使用特殊的套筒，并由彈簧夾引出的裝置。但是這種方式需要將通過此旋轉關節的所有線纜中的所有導線均剝開并連在分別獨立的套筒旋轉裝置中，破壞了線纜本身的結構，裝置成本較高，而且，這種方式只適合導線數量較少的情況，如果導線數量較多，采用這種方法不現實。由此，需要針對帶有旋轉運動關節的機器人，為保證其線纜在關節旋轉時不發生纏繞、拉扯，同時優化走線方式，使走線整潔清晰，方便對機器人關節的控制，設計一種防繞線裝置。專利技術內容本專利技術的目的是針對上述現有技術的缺陷，提供一種成本低、結構簡單、不破壞線纜原有結構、美觀、可擴展防繞線裝置，以實現有規律的、可控制的拉伸，達到防止繞線，方便控制的目的。本專利技術通過以下技術方案實現。一種防繞線裝置，包括多個旋轉單元和通過從所述多個旋轉單元中穿過的線纜，其中所述多個旋轉單元之中的每個包括沿一軸線延伸的主體部分，所述主體部分能夠繞所述軸線旋轉，并且具有與所述軸線相垂直的第一端面和第二端面，以及位于兩端面之間的側面部；所述主體部分上設有至少一個通孔，所述通孔的兩端開口位于所述側面部上。第一接合單元，位于所述第一端面上；第二接合單元，位于所述第二端面上；所述多個旋轉單元依次沿所述軸線串連連接，并且相鄰兩個旋轉單元的第一接合單元與第二接合單元相互接合，以使得所述相鄰兩個旋轉單元之間能夠相對轉動；所述線纜依次穿過每個旋轉單元的主體部分上的所述通孔，并且在所述相鄰兩個旋轉單元的之間具有剩余長度。優選地，所述防繞線裝置具有3個以上的旋轉單元。優選地，所述主體部分為圓柱形。優選地，所述第一接合單元與所述第二接合單元形成相互滑動的可旋轉連接。優選地，所述第一接合單元與所述第二接合單元形成具有軸承的可旋轉連接。優選地，所述線纜的所述剩余長度與該相鄰兩個旋轉單元的相對轉動范圍相適應。優選地，其特征在于，所述通孔內設置有線纜固定裝置。優選地，所述線纜固定裝置是線纜卡子。一種機器人，包括至少一個具備線纜的、可旋轉的關節，所述關節包括能夠相對旋轉的第一單元和第二單元，以及位于所述第一單元和第二單元之間的防繞線裝置；所述防繞線裝置包括多個旋轉單元和通過從所述多個旋轉單元中穿過的線纜，其中所述多個旋轉單元之中的每個包括沿一軸線延伸的主體部分，所述主體部分能夠繞所述軸線旋轉，并且具有與所述軸線相垂直的第一端面和第二端面，以及位于兩端面之間的側面部；所述主體部分上設有至少一個通孔，所述通孔的兩端開口位于所述側面部上。第一接合單元，位于所述第一端面上；第二接合單元，位于所述第二端面上；所述多個旋轉單元依次沿所述軸線串連連接，并且相鄰兩個旋轉單元的第一接合單元與第二接合單元相互接合，以使得所述相鄰兩個旋轉單元之間能夠相對轉動；所述線纜依次穿過每個旋轉單元的主體部分上的所述通孔，并且在所述相鄰兩個旋轉單元的之間具有剩余長度；優選地，串連連接的所述多個旋轉單元中位于一端的一個旋轉單元與所述關節的第一單元相連接，位于另一端的一個旋轉單元與所述關節的第二單元相連接。與現有技術中的防繞線技術方案比較，本專利技術有如下優點。(I)可視化，能通過觀察線纜的變形情況得知關節旋轉的情況，而多圈繞法不易觀察。(2)減少線纜彎曲程度，本專利技術中線纜的彎曲在可控制的范圍之內，且每段線纜的彎曲不超過180度，但多圈繞法需要線纜多次360度盤繞，如圖4所示。附圖說明圖1是本專利技術的防繞線裝置的典型使用情況示意圖；圖2是本專利技術的單個組件的典型構造示意圖；圖3是本專利技術的防繞線裝置的隨動情況示意圖；圖4是本專利技術的防繞線裝置與現有技術對比示意圖。具體實施例方式該防繞線裝置包括若干個被動旋轉組件，同時需要一定長度的線纜。若干個組件可以根據需要進行疊加，一般使用時不少于3個。典型的使用情況如圖1所示。被動旋轉組件被動旋轉組件是本專利技術的核心部分。該組件與機器人關節相連接，連接的組件I固定在機器人關節處，有相應的機械結構保證兩個組件不脫開。通過潤滑方式或者軸承連接保證兩者之間的相互旋轉順暢。如果機器人關節不方便改動，也可以將組件I固結在機器人關節上，不能相對運動。需要隨關節旋轉的線纜通過組件中間的通孔穿過組件，并且通孔中有可以夾緊、起到固定線纜作用的卡子。組件2疊加在組件I上，兩者之間可以沿軸向旋轉，且有相應的機械結構保證兩個組件不脫開。通過潤滑方式或者軸承連接保證兩者之間的相互旋轉順暢。組件I中穿出的線纜留出一定長度的冗余后再從另一個方向穿入組件2。組件3以及更多的組件按照上面的方式不斷疊加，組件的個數以實際滿足旋轉關節的運動范圍為宜。組件呈圓柱形，也可以根據不同線纜類型的需要加以適當改變，但相互疊加，被動旋轉的特性不變。單個組件的典型構造如圖2所示。以典型的3個組件構成的防繞線裝置為例。如圖1，在未旋轉時，線纜的位置不變，需要隨關節旋轉的線纜穿過組件123，最終引出到外部的控制端。一般引出的線纜較長，因此組件3不易旋轉，引出線纜的方向較為穩定。且一般會有中間的固定裝置，更能保證引出的線纜方向穩定。由于機器人的旋轉關節為主動運動部分，3個組件為被動運動部分，因此在旋轉時，組件I最先由于旋轉關節的運動帶動線纜轉動而產生轉動，如果旋轉關節的轉動角度足夠大，也會帶動組件2開始轉動。而組件3由于引出部分線纜的牽制而不會發生顯著轉動。與此同時，旋轉關節和組件I之間的線纜拉伸變形較為顯著，組件I和組件2之間的線纜也被拉伸，組件2和組件3之間的線纜被拉伸的程度有限。在實際運動中，組件轉動的情況和各部分線纜被拉伸的程度會由于線纜硬度、冗余長度的不同而有所變化，但規律類似。圖3展示了主動旋轉關節的轉動角度增大的過程中防繞線裝置的隨動情況。在圖中將主動旋轉關節稱為O。O — I和I — 2的線纜畫在左邊的圖中，2 — 3和從3引出的線畫在右邊的圖中。圖3為示意圖，假設了線纜在產生45°角度變化時才會帶動下一被動旋轉組件的情況。以3個被動旋轉組件為基礎，如果線纜硬度較大，或者旋轉關節需要的運動范圍更廣，則需要在此基礎上疊加更多的組件方能滿足使用要求。上述實施例是從旋轉關節引出的線纜延伸到機器人外部的情況。除此之外，如果是機器人內部的旋轉關節本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種防繞線裝置，包括多個旋轉單元和通過從所述多個旋轉單元中穿過的線纜，其中所述多個旋轉單元之中的每個包括：沿一軸線延伸的主體部分，所述主體部分能夠繞所述軸線旋轉，并且具有與所述軸線相垂直的第一端面和第二端面，以及位于兩端面之間的側面部；所述主體部分上設有至少一個通孔，所述通孔的兩端開口位于所述側面部上。第一接合單元，位于所述第一端面上；第二接合單元，位于所述第二端面上；所述多個旋轉單元依次沿所述軸線串連連接，并且相鄰兩個旋轉單元的第一接合單元與第二接合單元相互接合，以使得所述相鄰兩個旋轉單元之間能夠相對轉動；所述線纜依次穿過每個旋轉單元的主體部分上的所述通孔，并且在所述相鄰兩個旋轉單元的之間具有剩余長度。

【技術特征摘要】
1.一種防繞線裝置，包括多個旋轉單元和通過從所述多個旋轉單元中穿過的線纜，其中所述多個旋轉單元之中的每個包括沿一軸線延伸的主體部分，所述主體部分能夠繞所述軸線旋轉，并且具有與所述軸線相垂直的第一端面和第二端面，以及位于兩端面之間的側面部；所述主體部分上設有至少一個通孔，所述通孔的兩端開口位于所述側面部上。第一接合單元，位于所述第一端面上；第二接合單元，位于所述第二端面上；所述多個旋轉單元依次沿所述軸線串連連接，并且相鄰兩個旋轉單元的第一接合單元與第二接合單元相互接合，以使得所述相鄰兩個旋轉單元之間能夠相對轉動；所述線纜依次穿過每個旋轉單元的主體部分上的所述通孔，并且在所述相鄰兩個旋轉單元的之間具有剩余長度。2.根據權利要求1所述的防繞線裝置，其特征在于，所述防繞線裝置具有3個以上的旋轉單元。3.根據權利要求1所述的防繞線裝置，其特征在于，所述主體部分為圓柱形。4.根據權利要求1所述的防繞線裝置，其特征在于，所述第一接合單元與所述第二接合單元形成相互滑動的可旋轉連接。5.根據權利要求1所述的防繞線裝置，其特征在于，所述第一接合單元與所述第二接合單元形成具有軸承的可旋轉連接。6.根據權利要求1所述的防繞線裝置，其特征在于，所述線纜的所述剩余長度與該相鄰兩個旋轉單元的相對轉動范圍相適應...

【專利技術屬性】
技術研發人員：段星光，李勐，劉天博，王永貴，黃強，
申請(專利權)人：北京理工大學，
類型：發明
國別省市：