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机器人用智能一体化关节制造方案一、实施背景随着制造业的快速发展，机器人技术已经成为了提高生产效率和产品质量的重要手段。
然而，传统的机器人关节设计往往存在结构复杂、维护成本高、灵活性不足等问题。
因此，开发一种智能一体化关节，提高机器人的性能和可靠性，成为了当前产业发展的迫切需求。
二、工作原理智能一体化关节采用先进的材料技术、机械设计技术和智能控制技术，实现了关节的紧凑化、轻量化、高精度和高可靠性。
具体来说，关节采用高强度铝合金材料，通过精密的机械加工和热处理工艺，实现了关节的高精度和高强度。
同时，关节内置了先进的传感器和控制系统，实现了关节的智能控制和自主优化。
三、实施计划步骤1.市场需求调研：深入了解机器人关节的市场需求，为智能一体化关节的设计提供依据。
2.方案设计：根据市场需求，设计智能一体化关节的方案，包括材料选择、结构设计、控制系统设计等。
3.样品制作：按照设计方案，制作智能一体化关节的样品。
4.性能测试：对智能一体化关节进行性能测试，包括精度、强度、耐久性等。
5.生产准备：根据测试结果，进行生产线的准备工作，包括设备采购、人员培训等。
6.批量生产：按照生产计划，进行智能一体化关节的批量生产。
7.售后服务：提供智能一体化关节的售后服务和技术支持。
四、适用范围智能一体化关节适用于各种工业机器人，如焊接机器人、装配机器人、搬运机器人等。
同时，也适用于医疗机器人、服务机器人等其他领域的机器人。
五、创新要点1.智能控制：通过内置的传感器和控制系统，实现关节的自主优化和智能控制。
2.高精度高强度：采用高强度铝合金材料和高精度机械加工工艺，实现关节的高精度和高强度。
3.紧凑轻量化：通过优化设计和材料选择，实现关节的紧凑化和轻量化。
4.快速响应：通过先进的控制系统和传感器技术，实现关节的快速响应和动态调整。
5.维护方便：通过简洁的设计和模块化设计，实现关节的维护方便和易更换性。
6.多领域应用：适用于各种工业机器人和其他领域的机器人应用。
机器人关节结构是指机器人身体部分中用于连接不同部件的关节部分。
不同类型的机器人可以采用不同的关节结构，以适应其特定的运动需求和应用场景。
以下是常见的几种机器人关节结构：
旋转关节（Revolute Joint）：这是最简单的关节结构，允许机器人在一个轴线上进行旋转运动，类似于人体的关节。
旋转关节可以提供自由度，并在水平和垂直方向上实现旋转运动。
滑动关节（Prismatic Joint）：滑动关节允许机器人在一个直线轴上进行平移运动，类似于滑动门或抽屉的滑轨。
滑动关节可以提供自由度，并在直线轴上实现前后或上下的平移运动。
副旋关节（Cylindrical Joint）：副旋关节结合了旋转和滑动的运动，允许机器人在一个轴线上旋转并沿着该轴线进行平移。
这种关节结构可以实现复杂的运动模式，例如螺旋运动。
副滑关节（Prismatic-Revolute Joint）：副滑关节结合了滑动和旋转的运动，允许机器人在一个轴线上进行平移和旋转运动。
这种关节结构可以提供更大的灵活性和多样化的运动模式。
球面关节（Ball Joint）：球面关节允许机器人在三个轴上进行旋转运动，类似于人体肩关节。
这种关节结构可以提供更大范围的运动自由度，使机器人能够在三维空间内进行复杂的运动。
这些关节结构可以单独或组合使用，形成不同类型的机器人关节系统，以实现所需的运动能力和灵活性。
机器人关节的选择和设计需要考虑到机器人的应用需求、载荷要求、精度要求以及成本和制造复杂性等因素。
本技术公开了一种集成化的机器人关节模组，包括关节外壳和端盖，所述关节外壳内通过环形卡槽安装无框电机，且无框电机内具有转子，所述无框电机一侧通过紧固螺栓安装低压电机驱动器，且无框电机另一侧通过紧固螺栓安装轴承座，所述轴承座内通过一号轴承安装中空输入轴，且中空输入轴套接于转子内，所述中空输入轴一端固定连接谐波减速器，且谐波减速器位于关节外壳的端头处，所述谐波减速器一侧输出端固定连接关节输出盘，且关节输出盘一端焊接中空输出轴，所述低压电机驱动器一侧通过圆形安装槽安装二号轴承。
本技术简化了传动结构，内部结构紧凑，安装维护更方便，防尘散热性能好，有效保障了机器人关节模组的工作稳定性和延长了其使用寿命。
权利要求书1.一种集成化的机器人关节模组，包括关节外壳(1)和端盖(2)，其特征在于：所述关节外壳(1)内通过环形卡槽安装无框电机(15)，且无框电机(15)内具有转子(10)，所述无框电机(15)一侧通过紧固螺栓安装低压电机驱动器(18)，且无框电机(15)另一侧通过紧固螺栓安装轴承座(14)，所述轴承座(14)内通过一号轴承(13)安装中空输入轴(9)，且中空输入轴(9)套接于转子(10)内，所述中空输入轴(9)一端固定连接谐波减速器(6)，且谐波减速器(6)位于关节外壳(1)的端头处，所述谐波减速器(6)一侧输出端固定连接关节输出盘(7)，且关节输出盘(7)一端焊接中空输出轴(8)，所述低压电机驱动器(18)一侧通过圆形安装槽安装二号轴承(19)，且中空输出轴(8)一端贯穿谐波减速器(6)和中空输入轴(9)位于二号轴承(19)内，所述无框电机(15)与低压电机驱动器(18)之间通过紧固螺丝安装微型电机制动器(11)，且微型电机制动器(11)的中心转动端套装于中空输入轴(9)尾端外围，所述微型电机制动器(11)和无框电机(15)的输入端与低压电机驱动器(18)的输出端通过导线构成电连接，所述关节外壳(1)尾端通过紧固螺丝安装端盖(2)，且端盖(2)上开设有圆形散热口(22)，所述圆形散热口(22)内一侧通过紧固螺丝安装粉尘过滤网(24)，且圆形散热口(22)内另一侧通过安装架安装小型散热风扇(23)。
关节型机器人基本结构关节型机器人是一种通过多个关节连接的机械装置，用于执行各种任务和动作。
它们通常由若干个关节和连杆组成，每个关节都有特定的自由度和运动范围。
关节型机器人的基本结构包含以下几个主要组成部分：1. 关节：关节是机器人的核心部分，负责连接和驱动连杆的运动。
关节分为旋转关节和平移关节两种类型。
旋转关节允许连杆围绕一个轴旋转，而平移关节允许连杆沿着直线路径移动。
机器人可以有一个或多个关节，不同数量和类型的关节可以提供不同的自由度和灵活性。
2. 连杆：连杆是机器人的运动链接，它们连接在关节之间形成机器人的骨架结构。
连杆的长度和形状可以根据实际需要进行设计。
连杆通常由坚固而轻量的材料制成，如铝合金或碳纤维增强材料，以确保机器人的稳定性和刚性。
3. 驱动系统：驱动系统使机器人的关节能够执行运动。
常见的驱动系统包括电机、液压系统和气压系统。
电机是最常用的驱动方式，通过转换电能为机械能来带动机器人的关节运动。
液压系统主要用于需要较大力和承载能力的机器人，而气压系统则适用于柔软和易变形的机器人。
4. 传感器：传感器在机器人控制和反馈中起着重要的作用。
它们可以检测和测量机器人周围的环境和对象的信息，并将这些信息传输给控制系统。
常见的传感器包括用于测量距离和位置的编码器、用于检测力和压力的力传感器，以及用于识别和感知环境的视觉传感器。
总结起来，关节型机器人的基本结构包括关节、连杆、驱动系统和传感器。
这些组成部分共同协作，使机器人能够实现精确的控制和自主的运动能力。
通过设计不同数量和类型的关节，可以根据任务的需求来创建各种不同功能和应用的关节型机器人。
协作机器人的组成及特点随着工业自动化的快速发展，协作机器人已经成为了许多企业的首选，它具有高效、精准、安全等优点，能够大幅度提高生产效率和降低劳动力成本。
本文将从组成和特点两个方面来介绍协作机器人。
一、组成1. 机械臂机械臂是协作机器人最重要的组成部分之一。
其结构形状各异，但都是由关节、轴、电机、减速器、传感器等组成。
机械臂的关节数目多少，决定了其可控制的自由度。
目前，市场上主流的机械臂有4轴、6轴和7轴等，不同轴数对应着不同的应用场景。
2. 末端执行器末端执行器是机械臂的重要组成部分，它与工件直接接触，执行各种操作，如夹持、拧紧、喷涂等。
目前，市场上的末端执行器种类繁多，如夹爪、磁吸盘、喷涂枪等。
不同的末端执行器适用于不同的操作场景。
3. 传感器传感器是协作机器人的重要组成部分，它可以感知机械臂和末端执行器的位置、速度、力量等信息，并将这些信息反馈给控制系统。
目前，市场上常见的传感器有光电传感器、压力传感器、力传感器等。
传感器的种类和数量决定了机器人的感知能力和精度。
4. 控制系统控制系统是协作机器人的大脑，它负责控制机械臂和末端执行器的运动，保证机器人能够完成各种任务。
目前，市场上的控制系统有多种，如PLC、PC、嵌入式系统等。
不同的控制系统适用于不同的应用场景。
二、特点1. 安全性高协作机器人具有高度安全性，它可以与人类在同一工作空间内协作工作，而不会对人类造成伤害。
这得益于机器人的安全传感器和控制系统，它们可以及时感知到人类的存在并停止机器人的运动。
2. 灵活性强协作机器人具有灵活性强的特点，它可以适应不同的工作环境和任务。
机械臂和末端执行器的设计可以根据不同的应用场景进行调整，从而实现多种操作。
3. 精度高协作机器人具有高精度的特点，它可以完成高精度的操作，如零件装配、焊接等。
这得益于机器人的传感器和控制系统，它们可以实时感知机器人的位置、速度、力量等信息，并调整机器人的运动。
4. 生产效率高协作机器人可以实现自动化生产，大幅度提高生产效率。
人机协作机器人关节模组介绍摘要：新时期，随着我国经济发展层次的进一步有效性提升，我国的新兴行业均在实际的发展过程中取得了全新的突破式发展，并不断地致力于行业内部的发展模式创新，以及发展形式的改进。
与此同时，由于机器人行业是我国智能化时代来临的重要标志之一，与之相关的产业发展速度呈现出持续性提升的态势，这对于社会的进步和发展而言十分关键。
基于此，笔者在本文中着重围绕着当前的人机协作机器人关节模组情况展开了颇为详细的阐述和具体的介绍。
关键字：人机协作；机器人；关节模组；介绍当前，中国已成为全球工业机器人最重要市场，除四大家族外，中国也诞生了众多工业机器人品牌，如广州数控、沈阳新松、安徽埃夫特等，分布在3C、打磨、锻压等多行业的生产制造过程中，代替人类从事一些重复度高、环境恶劣情景之下的工作。
与此同时，对生产过程的持续性改进，也在极大程度上推动着机器人运用到更多的领域，如卫浴、手表打磨、电子制造、环境监测等。
除此之外，工业机器人也从传统的多关节逐步向更轻量化、小型化、柔性和可快速定制等实现快速发展。
近期，突破传统的多关节工业机器人，更多人开始关注人机协作机器人，人机协作机器人具备人机协作、部署灵活、操作简便等更多功能，实现与人直接互动，改变了传统的工作和生活方式。
传统工业机器人是面向工业领域的多关节机械手，每个关节上都有外挂的伺服电机，复杂的（谐波）减速机和制动抱闸机构，关节显得很臃肿肥大、不美观，对于用在汽车行业、锻压行业体积比较大的工业机器人而言，其能够产生的问题不大，但是，对于一些特殊的行业，如电子制造、医疗等高精行业，工业机器人就必须轻巧、灵活，进而才能够协助人类完成一些复杂的辅助生产操作，这样关节的尺寸就显得尤为重要。
为了更好地探究和分析现阶段的人机协作机器人的关节模组，必须针对人机协作式机器人的相关特征进行详细的分析和认识，要充分地了解其外形小、质量轻等特殊性，这对于人机协作式机器人的关节设计工作来说具有关键性的意义。
专利名称：一种协作机器人的关节模组
专利类型：实用新型专利
发明人：陈鹏,张慧明,张振兴,胡群飞,吴俊峰申请号：CN202021366702.9
申请日：20200713
公开号：CN212736065U
公开日：
20210319
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种协作机器人的关节模组，谐波减速器左端由柔轮和交叉滚子轴承通过转接盘与外壳连接，谐波减速器右端与输出轴连接，输出轴与电机轴轴向定位，柔轮和刚轮与交叉滚子轴承连接，刚轮与输出轴连接，柔性轴承套在凸轮上，凸轮与电机轴一体化，凸轮和柔性轴承构成波发生器，柔轮嵌套在波发生器上。
本实用新型提供的协作机器人的关节模组，根据电机的尺寸误差调节转接盘尺寸，当电机轴转动时，波发生器转动，迫使柔轮只发生变形，刚轮转动，将动力传递给输出轴，通过转接盘将外壳与输出模块隔离，缩小输出模块的空间占比，缩小其体积，与其他负载轴向连接，增加传递扭矩，适用于物流行业、太空研究、医疗、激光等精密行业。
申请人：浙江大学昆山创新中心
地址：215300 江苏省苏州市昆山市苇城南路1699号
国籍：CN
代理机构：苏州国诚专利代理有限公司
代理人：王会
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特种机器人关节模组设计及辐射防护近年来，特种机器人在各个领域得到了广泛的应用和发展，其在危险环境中的作用日益重要。
作为特种机器人的核心部件之一，关节模组的设计与辐射防护显得尤为关键。
本文将从设计原则、结构优化以及辐射防护措施等方面进行探讨，并提出相应的解决方案。
1. 设计原则特种机器人关节模组的设计应遵循以下原则：结构紧凑、重量轻、功耗低、刚性强、精度高、可靠性好。
首先，结构紧凑与重量轻有利于机器人在狭小空间或危险环境中的灵活移动；其次，功耗低有助于节省能源成本，延长机器人的使用时间；再者，刚性强与精度高可以提高机器人的定位和运动精度；最后，可靠性好能够减少故障频率，提高机器人的工作效率。
2. 结构优化关节模组的结构优化是实现上述设计原则的关键步骤之一。
首先，需要采用轻量材料，并结合有限元分析等技术，对关键结构进行合理设计与优化。
其次，通过减少零部件数量、优化传动机构、采用优质轴承等手段，提高关节模组整体的刚性和精度。
同时，关节模组的液压与气动控制系统也需要进行优化，以提高响应速度和控制精度。
3. 辐射防护特种机器人在某些特殊环境下可能会遭受辐射的威胁，因此辐射防护措施的采取至关重要。
首先，应采用合适的材料制作机器人外壳，以减小辐射的穿透能力。
其次，可以在关节模组中设置辐射防护屏蔽，以隔离辐射源与机器人内部。
此外，通过加强辐射监测与控制系统，及时发现和防范辐射风险。
综上所述，特种机器人关节模组的设计及辐射防护对于机器人性能与安全至关重要。
在设计过程中，应遵循结构紧凑、重量轻、功耗低、刚性强、精度高、可靠性好的原则，并通过优化设计和采取相应的辐射防护措施来提高特种机器人的工作效率与安全性。
这不仅需要工程师们的智慧和创新，更需要各个领域的专家共同协作，共同推动特种机器人技术的发展与应用。
特殊机器人关节模组设计及辐射防护。
人机协作机器人关节模组介绍
发表时间：2018-11-17T15:50:14.903Z 来源：《基层建设》2018年第28期作者：周晓晓
[导读] 摘要：新时期，随着我国经济发展层次的进一步有效性提升，我国的新兴行业均在实际的发展过程中取得了全新的突破式发展，并不断地致力于行业内部的发展模式创新，以及发展形式的改进。
广东省智能机器人研究院广东东莞 523000
摘要：新时期，随着我国经济发展层次的进一步有效性提升，我国的新兴行业均在实际的发展过程中取得了全新的突破式发展，并不断地致力于行业内部的发展模式创新，以及发展形式的改进。
与此同时，由于机器人行业是我国智能化时代来临的重要标志之一，与之相关的产业发展速度呈现出持续性提升的态势，这对于社会的进步和发展而言十分关键。
基于此，笔者在本文中着重围绕着当前的人机协作机器人关节模组情况展开了颇为详细的阐述和具体的介绍。
关键字：人机协作；机器人；关节模组；介绍
当前，中国已成为全球工业机器人最重要市场，除四大家族外，中国也诞生了众多工业机器人品牌，如广州数控、沈阳新松、安徽埃夫特等，分布在3C、打磨、锻压等多行业的生产制造过程中，代替人类从事一些重复度高、环境恶劣情景之下的工作。
与此同时，对生产过程的持续性改进，也在极大程度上推动着机器人运用到更多的领域，如卫浴、手表打磨、电子制造、环境监测等。
除此之外，工业机器人也从传统的多关节逐步向更轻量化、小型化、柔性和可快速定制等实现快速发展。
近期，突破传统的多关节工业机器人，更多人开始关注人机协作机器人，人机协作机器人具备人机协作、部署灵活、操作简便等更多功能，实现与人直接互动，改变了传统的工作和生活方式。
传统工业机器人是面向工业领域的多关节机械手，每个关节上都有外挂的伺服电机，复杂的（谐波）减速机和制动抱闸机构，关节显得很臃肿肥大、不美观，对于用在汽车行业、锻压行业体积比较大的工业机器人而言，其能够产生的问题不大，但是，对于一些特殊的行业，如电子制造、医疗等高精行业，工业机器人就必须轻巧、灵活，进而才能够协助人类完成一些复杂的辅助生产操作，这样关节的尺寸就显得尤为重要。
为了更好地探究和分析现阶段的人机协作机器人的关节模组，必须针对人机协作式机器人的相关特征进行详细的分析和认识，要充分地了解其外形小、质量轻等特殊性，这对于人机协作式机器人的关节设计工作来说具有关键性的意义。
此外，在设计过程中运用高度集成化的方式来进行，可以在一定意义上促进机器人本身的内部空间更加紧凑，不会产生浪费空间的情况，而且，整个人机协作式机器人的关节模组在运行过程中需要运用低压状态下的直流驱动器，从而实现其运行过程的科学性和合理性。
此外，需要注意的是，人机协作机器人的关节模组在其选型操作、过程安装等环节中都因为速度较快、选型科学等优势成为了当前诸多用户的首要选择，这便直接促使了人机协作机器人的关节模组设计工作更加具体、科学。
基于此，相应的用户能够在此基础上实现关节模组硬件平台的高速搭建，在这一过程当中直接使得人机协作机器人关节模组系统内部的电子机器器件的型号选取、模组设计，以及具体组装等工作更加高效、便捷、稳定。
同时，还在极大程度上促进了相关供应链的管理工作更加专业化、实用化。
小型的机器臂，通常使用无框直流驱动（力矩）电机，以此来减小机器人关节的尺寸、减轻机器人重量，并提供其工作速度，而使用直接驱动电机，需要较高的技术实施难度和应用集成成本，成本的增高，这是很多中小企业所不能接受的。
[1]同时，研制一种既能实现体积小、灵活度高，又能跟人共同合作而从事复杂工作的人机协作机器人就显得更加重要。
打破传统的思维方式，开发出来专门针对小型机器人的机器人关节模组，体积跟一只拳头一般大小，左侧为电机端盖，右侧为电机轴输出，连接下一级机械臂，下方为模组的法兰底座，用于将其安装在上一级机械臂的端部。
图1关节模组六大组成模块
人机协作机器人关节模组结构组成如图1所示，它主要由谐波减速机、无框直流电机、制动器、输入编码器、输出编码器以及低压直流驱动器等六大模块组成。
该六大模块紧密连接在一起，集成在一个关节模块中，并被设计封装成适合机器人关节运动的合理角度样式，可以直接在机器人本体上安装使用。
这样，后续机器人设计和生产就变得很简单，无需再考虑复杂的关节连接干涉和动力集成问题，机器人生产就犹如拼积木一样，需要几个关节就安装几个，当然，这一切需要控制系统做支撑。
在当前一个时期，我国的智能化发展速度非常迅速，这在极大程度上促进了机器人设计与生产行业的发展迎来了一个全新的局面。
新时期，为了更好地适应工业化和自动化行业发展带来的大变革与大挑战，使得整个的机器人发展行业更加符合现有的趋势，相关的单位及其负责人必须充分地关注信息化行业的发展与变化，以及智能化发展带来的全新契机，从而严格地确保整个工业自动化行业的智能制造产业能够在新的历史时期实现更加稳定的发展。
然而，若想在这一新的时代背景下，促进高科技产业更加适应智能化时代发展变化所带来的机遇与挑战，则需要在本企业的内部展开系统性的变革，从而使得企业发展过程中的产品种类能够不断更新、企业的发展模式可以不断创新，并且，相关的高科技企业还需要在实际的发展过程中积极调整现有的企业发展模式，寻找到具有良好信誉和卓越的市场竞争力的市场供应商，从而在充分运用本企业多年积累的生产与经营经验的基础之上，实现企业的智能化发展状态。
此外，相关的机器人生产与研发企业在实际的经营过程中，也需要重点关注其关节模组的相关问题，从而及时地根据当前的变化来寻找到发展中存在的现实性问题，进而及时地根据问题来制定应对和处理的具体策略，进
而不断地满足当前市场上对于人机协作机器人这类产品的实际需求。
并且，在发展的具体过程中，要着眼于相关技术的更新和产品性能的改进，充分利用当前的互联网发展技术和传感器技术来促进人机协作式机器人的关节模组的各项指标均可以符合互联网发展速度，以及智能化时代的发展需求。
[2]
在机器人动力配置方面，由于每个关节模组内部都已经集成了一块低压直流驱动器，无需像传统工业机器人一样，为每个关节轴电机单独配备伺服驱动器，只需要使用集成总线通讯协议的机器人运动控制器即可。
这样一来电气柜安装空间将变得非常小，设备系统结构变得更加紧凑。
电气连接方面，每个关节模组只有三根电源线和一根通讯线，可直接串联敷设在机械臂空腔内部，既美观、简洁，同时通过减少线缆数量来降低相应的机械臂的重量，从而不断提高工作效率。
模组内部在输入端和输出端分别安装有一个编码器，通过比较两个编码器的位置和速度反馈，参照驱动电流和电机扭矩的输出，可以判断模组所在关节受到外界作用力，将数据信息反馈给控制器，从而实现对机器人的安全控制。
[3]通过整合多个零散的机器人关节组件并将它们封装在一个集成模组中，能够在极大程度上简化机器人关节的动力集成，进而不断地降低工业机器人的开发和应用门槛，以此来促进我国人机协作机器人关节模组的各项工作和系统构成都具有科学性和实用性。
在了解了我国新时期的人机协作机器人关节模组的基本特征、系统构成、动力配置和电力连接等方面的问题之后，笔者也在整个探究与分析的过程中提出了几点个人的思考与建议，这对于我国人机协作机器人关节模组的未来设计而言具有非常重要的影响。
[4]同时，在此基础上还需要针对我国人机协作机器人的关节模组情况与西方一些起步比较早的国家进行科学的比对，从而了解到各个国家的人机协作机器人行业的发展现状，并在实际过程中不断学习、不断改进，以此实现更加稳定和科学的发展。
参考文献
[1]吴健荣,王立权,王才东,王文明.机器人精度设计的方法研究[J].哈尔滨工程大学学报.2010(10)
[2]孙涛,邓小艳.工业机器人技术专业教学与生产实践对接[J].科技风.2018(18)
[3]程启良.智能码垛装车工业机器人控制系统的研究与应用[D].山东建筑大学.2017
[4]洪鹰,王乐.基于嵌入式计算机的机器人示教器研究[J].计算机工程与应用.2013(01)。
