專利名稱：一種適用于球電機的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種被動球關節(jié)，更特別地說，是指一種具有姿態(tài)檢測的三自由度 被動球關節(jié)，同時該被動球關節(jié)也作為球電機的轉子支撐。
背景技術：
仿生學是機器人技術發(fā)展的重要基礎之一。人的手臂具有七個自由度，即肩、 腕是三自由度球關節(jié)，肘是單自由度旋轉關節(jié)。人類手臂既有較大的工作空間、較好的 承載能力，又有突出的靈活性。而球電機可以實現(xiàn)空間三自由度連續(xù)的旋轉運動，因 此，球電機的發(fā)展在機器人領域得到了廣泛的重視。常規(guī)的電機都是單軸運動的，因此機器人的各個關節(jié)也被單軸驅動。例如用三 個單自由度關節(jié)組合的形式來模擬人的肩、腕關節(jié)的功能。雖然設計者可以在機構外形 上設計出一個類似人腕或人肩的三自由度球關節(jié)，但究其內(nèi)部驅動實現(xiàn)的本質來看，則 仍然是三個獨立的單軸電機通過傳動機構的組合來模擬球關節(jié)的功能。這樣組合而成的 球關節(jié)和真正一體化的球關節(jié)在功能上并不等同，甚至大相徑庭。一般說來，用組合單 自由度電機形成多自由度關節(jié)的方案來實現(xiàn)多自由度的運動受到如下的局限第一，不可避免地存在傳動機構的彈性變形和運動死區(qū)是造成運動精度降低的 原因；第二，組合電機及附件的質量和慣量較大導致高能量損耗，運動反應靈敏度和 快速性欠佳使應用范圍受限；第三，在關節(jié)在運動過程中容易存在運動學奇異。相對于傳統(tǒng)上用幾個單自由度馬達串聯(lián)或并聯(lián)組成的多自由度旋轉運動機構來 說，球型電機具有顯著的優(yōu)點，如體積小、重量輕、響應速度快、沒有空回以及在工作 空間內(nèi)沒有奇異點等。但是，對于球電機轉子姿態(tài)的檢測，有基于視覺傳感器、光學 傳感器或者霍爾傳感器的非接觸式姿態(tài)檢測；也有采用編碼器和滑動導軌組成的檢測裝 置。但這些檢測方法的精度和穩(wěn)定性都因為各種原因無法得到保證。針對這種情況，本 發(fā)明專利申請?zhí)岢鲆环N即可實現(xiàn)球電機轉子的三維姿態(tài)檢測、也能起到支撐球電機轉子 的三自由度被動球關節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明設計的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)，該被動球關節(jié)采用電磁力 驅動，球電機的轉子的球心是被動球關節(jié)十字軸的中心。本發(fā)明的被動球關節(jié)可以支撐 轉子實現(xiàn)連續(xù)的三自由度旋轉，同時，通過編碼器實現(xiàn)球電機轉子的ζ方向轉角測量，利 用雙軸傾角傳感器對轉子的X和y方向的旋轉角度進行測量，有效解決了球電機的轉子的 支撐和球電機的姿態(tài)檢測問題。當球電機的轉子受電磁力產(chǎn)生三維旋轉運動時，將帶動 被動球關節(jié)作相應的三維旋轉，通過從編碼器和傾角傳感器上讀到相應的旋轉角度，從 而實現(xiàn)了球電機轉子的三維姿態(tài)檢測。
本發(fā)明的一種適用于球電機的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)，所述的球 電機包括有被動球關節(jié)組件、球電機定子組件、球電機轉子組件和基座；所述的被動球 關節(jié)組件包括有上轉臺、下轉臺、十字軸、A吊板、B吊板、支撐板、雙軸傾角傳感器、 編碼器、Z向軸；上轉臺的A側板上設有A軸承孔，所述的A軸承孔用于放置C滾珠軸承；上轉 臺的B側板上設有B軸承孔，所述的B軸承孔用于放置E滾珠軸承，所述的B側板的外 側上安裝有A軸承端蓋，該A軸承端蓋用于阻止E滾珠軸承滑落；上轉臺的頂板上設有 C軸承孔，所述的C軸承孔內(nèi)從上至下放置有A滾珠軸承、B滾珠軸承；頂板的下方安 裝有C軸承端蓋，該C軸承端蓋用于阻止B滾珠軸承滑落；C軸承端蓋的下方安裝有編 碼器。下轉臺的A立板上設有D軸承孔，D軸承孔用于放置F滾珠軸承，A立板的外 側安裝有B軸承端蓋，該B軸承端蓋用于阻止F滾珠軸承滑落；下轉臺的B立板上設有 E軸承孔，E軸承孔用于放置D滾珠軸承；下轉臺的橫板的兩端設有A螺紋孔、B螺紋 孔、C螺紋孔、D螺紋孔；A螺紋孔內(nèi)安裝有A支撐桿的另一端，A支撐桿的一端穿過 A沉頭孔后套接有一螺母；B螺紋孔內(nèi)安裝有B支撐桿的另一端，B支撐桿的一端穿過B 沉頭孔后套接有一螺母；C螺紋孔內(nèi)安裝有C支撐桿的另一端，C支撐桿的一端穿過C沉 頭孔后套接有一螺母；D螺紋孔內(nèi)安裝有D支撐桿的另一端，D支撐桿的一端穿過D沉 頭孔后套接的一螺母。十字軸的X向軸的一端套接在C滾珠軸承上，X向軸的另一端套接在E滾珠軸 承上；十字軸的Y向軸的一端套接在D滾珠軸承上，Y向軸的另一端套接在F滾珠軸承 上；A吊板的一端安裝在支撐板的一側上，A吊板的另一端安裝在上轉臺的B側板的底部。B吊板的一端安裝在支撐板的另一側上，B吊板的另一端安裝在上轉臺的A側板 的底部。支撐板上方安裝有雙軸傾角傳感器。編碼器安裝在C軸承端蓋的下方，且編碼器的敏感端與Z向軸的另一端連接。Z向軸為一階梯軸結構，Z向軸的A軸承段上套接有A滾珠軸承，Z向軸的B 軸承段上套接有B滾珠軸承，Z向軸的一端與輸出桿的另一端連接，輸出桿的一端用來連 接負載，Z向軸的另一端連接有編碼器的敏感端。本發(fā)明的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)的優(yōu)點在于①通過在被動球關節(jié)中安裝編碼器和雙軸傾角傳感器，實現(xiàn)了球電機轉子姿態(tài) 的檢測。實時的、準確的獲得球電機轉子姿態(tài)信息，從而通過在引入反饋和借助各種控 制規(guī)律來實現(xiàn)球電機的閉環(huán)控制。②利用被動球關節(jié)支撐球電機轉子，減少了其它支撐方法中定子和轉子間摩擦 力過大的問題。將球電機轉子的三維旋轉分解為被動球關節(jié)的三軸旋轉，三軸的旋轉由 滾動軸承嵌入的鋼珠滾動實現(xiàn)，這樣定子和轉子間的摩擦力也非常小。③雙軸傾角傳感器可以同時實現(xiàn)X向軸、Y向軸旋轉角度的測量，相當于取代 了兩個編碼器的功能。這樣的設計不僅使球電機轉子的檢測更為簡單，而且節(jié)省了轉子
5內(nèi)部空間。
④被動球關節(jié)運用仿生學原理，以仿人臂的肩、腕關節(jié)運動來實現(xiàn)三自由度運動。
被動球關節(jié)的十字軸的軸心與球電機轉子同心。
⑤被動球關節(jié)中以十字軸的X向軸為被動球關節(jié)的X軸， 以十字軸的Y向軸為被動球關節(jié)的Y軸，以球電機轉子的輸出桿(Z向軸連接在輸出桿的一端上)為被球關節(jié)的Z軸。


圖l是本發(fā)明球電機的外部結構圖。
圖lA是本發(fā)明球電機的分解圖。
圖lB是未裝配定子組件的球電機的結構圖。
圖2是本發(fā)明球電機的定子的結構圖。
圖3是本發(fā)明球電機的轉子的結構圖。
圖4是本發(fā)明被動球關節(jié)組件的結構圖。
圖4A是本發(fā)明被動球關節(jié)組件的分解圖。
圖4B是本發(fā)明被動球關節(jié)組件的另一視角結構圖。
圖中1．被動球關節(jié)組件 11．上轉臺 111人側板 112．A軸承孔
1 13．B側板114．B軸承孔115．頂板116．C軸承孔 11A．C軸承端蓋
12．下轉臺12A人支撐桿12B．B支撐桿 t2(．C支撐桿 12D．D支撐桿
121人立板122．B立板123．D軸承孔 。[24．E軸承孔 125人螺紋孔
126．B螺紋孔127．C螺紋孔128．D螺紋孔 129．橫板
13．十字軸13A．X向軸13B．Y向軸 13(人軸承端蓋13D．B軸承端蓋
14人吊板15．B吊板16．支撐板 17．雙軸傾角傳感器
18．編碼器19．Z向軸191人軸承段 。[92．B軸承段 loA人滾珠軸承
10B．B滾珠軸承10(．C滾珠軸承
2．球電機定子組件 21人組沉頭孔22．B組沉頭孔23．環(huán)體
24．定子底部25．螺紋孔2A．定子線圈 2B．定子
3．球電機轉子組件 31．半球體32．E沉頭孔 33．空腔
3A．轉子磁極3B．輸出桿3C．轉子
4．基座401．定位外環(huán)402．定位內(nèi)環(huán)，403．凹腔 ，404人螺紋孔
45 1人沉頭孔452．B沉頭孔453．C沉頭孔 z154．D沉頭孔
41 1．第一個L形連接件zil2．第二個L形連接件z113．第三個L形連接件，414．第四個L形連接件具體實施方式
下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明。
本發(fā)明的一種球電機，包括有包括有被動球關節(jié)組件l、球電機定子組件2、球電機轉子組件3和基座4 ；安裝有本發(fā)明設計的具有姿態(tài)檢測的三自由度的被動球關節(jié)1 的球電機，該球電機能夠實現(xiàn)空間三自由度連續(xù)旋轉。被動球關節(jié)組件1安裝在基座4 的定位內(nèi)環(huán)402上，球電機定子組件2的定子2B的底部安裝在基座4的定位內(nèi)環(huán)402的 四個L形連接件上，球電機轉子組件3安裝在被動球關節(jié)組件1上。一、基座 4參見圖IA所示，基座4的定位外環(huán)401上設有A螺紋孔404，所述的A螺紋孔 404用于實現(xiàn)將球電機與外部的、需要驅動的連接件連接，實現(xiàn)將本發(fā)明的球電機安裝在 所需的關節(jié)處?；?的定位內(nèi)環(huán)402上設有A沉頭孔451、B沉頭孔452、C沉頭孔453、D 沉頭孔454 ； A沉頭孔451內(nèi)用于放置A支撐桿12A的一端，B沉頭孔452內(nèi)用于放置B 支撐桿12B的一端，C沉頭孔453內(nèi)用于放置C支撐桿12C的一端，D沉頭孔454內(nèi)用 于放置D支撐桿12D的一端。基座4的定位內(nèi)環(huán)402的中部是凹腔403，該凹腔403可以減輕基座4的重量；基座4的定位內(nèi)環(huán)402的邊緣上設有第一個L形連接件411、第二個L形連接件 412、第三個L形連接件413、第四個L形連接件414，且每個L形連接件上設有一通孔； 所述的通孔與球電機定子組件2的定子2B底部的四個螺紋孔25相配合，使用螺釘實現(xiàn)將 定子2B底部安裝在基座4的定位內(nèi)環(huán)402上。二、定子組件2參見圖1、圖1A、圖2所示，定子組件2包括有定子2B和定子線圈2A。定子2B的底部24設有四個螺紋孔25，該四個螺紋孔25分別與基座4上的四個 L形連接件上的通孔相配合。定子2B的環(huán)體23上開有A組沉頭孔21和B組沉頭孔22。A組沉頭孔21由結構相同的12個沉頭孔組成，該12個沉頭孔均勻分布在環(huán)體 23上。B組沉頭孔22由結構相同的12個沉頭孔組成，該12個沉頭孔均勻分布在環(huán)體 23上。定子2B的環(huán)體23上的所述24個沉頭孔內(nèi)分別安裝有24個定子線圈2A。在本發(fā)明中，定子線圈2A是在線圈骨架上纏繞銅線構成，為市售產(chǎn)品，規(guī)格為 AWG24。當按照一定的控制策略給定子線圈2A通以電流時，與轉子磁極3A相互作用， 實現(xiàn)球電機的運動。三、轉子組件3參見圖1A、圖3所示，轉子組件3包括有轉子3C、轉子磁極3A、輸出桿3B， 輸出桿3B的另一端安裝在轉子3的半球體31頂部，且輸出桿3B另一端的底部連接有Z 向軸19的一端，輸出桿3B的一端用來連接負載(即需要運動的關節(jié))裝置。轉子磁極 3A置于轉子3C的空腔33內(nèi)，且轉子磁極3A的每一個極端伸出轉子3C上的每一個E沉 頭孔32。所述轉子3的半球體31上開有結構相同的8個E沉頭孔32，該8個E沉頭孔32 用于放置轉子磁極3A的每一個極端。在本發(fā)明中，轉子磁極3A選用N35UH釹鐵硼稀土永磁體，它可以為球電機提供強磁場，通過轉子磁極3A與定子線圈2A之間的相互作用，實現(xiàn)球電機的運動。四、被動球關節(jié)組件1參見圖1A、圖4、圖4A、圖4B所示，被動球關節(jié)組件1包括有上轉臺11、下轉 臺12、十字軸13、A吊板14、B吊板15、支撐板16、雙軸傾角傳感器17、編碼器18、 Z向軸19。上轉臺11的A側板111上設有A軸承孔112，所述的A軸承孔112用于放置C 滾珠軸承IOC ；上轉臺11的B側板113上設有B軸承孔114，所述的B軸承孔114用于放置E 滾珠軸承10E，所述的B側板113的外側上安裝有A軸承端蓋13C，該A軸承端蓋13C 用于阻止E滾珠軸承IOE滑落；上轉臺11的頂板115上設有C軸承孔116，所述的C軸承孔116內(nèi)從上至下放 置有A滾珠軸承10A、B滾珠軸承IOB ；頂板115的下方安裝有C軸承端蓋11A，該C 軸承端蓋IlA用于阻止B滾珠軸承IOB滑落；C軸承端蓋IlA的下方安裝有編碼器18。下轉臺12的A立板121上設有D軸承孔123，D軸承孔123用于放置F滾珠軸 承10F，A立板121的外側安裝有B軸承端蓋13D，該B軸承端蓋13D用于阻止F滾珠 軸承IOF滑落；下轉臺12的B立板122上設有E軸承孔124，E軸承孔124用于放置D滾珠軸 承 IOD ；下轉臺12的橫板129的兩端設有A螺紋孔125、B螺紋孔126、C螺紋孔127、 D螺紋孔128 ； A螺紋孔125與B螺紋孔126在同一端，C螺紋孔127與D螺紋孔128在 另一端；A螺紋孔125內(nèi)安裝有A支撐桿12A的另一端，A支撐桿12A的一端穿過A沉 頭孔451后套接有一螺母；B螺紋孔126內(nèi)安裝有B支撐桿12B的另一端，B支撐桿12B 的一端穿過B沉頭孔452后套接有一螺母；C螺紋孔127內(nèi)安裝有C支撐桿12C的另一 端，C支撐桿12C的一端穿過C沉頭孔453后套接有一螺母；D螺紋孔128內(nèi)安裝有D 支撐桿12D的另一端，D支撐桿12D的一端穿過D沉頭孔454后套接的一螺母。十字軸13的X向軸13A的一端套接在C滾珠軸承IOC上，X向軸13A的另一 端套接在E滾珠軸承IOE上；十字軸13的Y向軸13B的一端套接在D滾珠軸承IOD上，Y向軸13B的另一 端套接在F滾珠軸承IOF上；由于C滾珠軸承IOC和E滾珠軸承IOE分別安裝在上轉臺11的A軸承孔112和 B軸承孔114中，從而實現(xiàn)了十字軸13的X向軸13A連接在上轉臺11上；由于D滾珠軸承IOD和F滾珠軸承IOF分別安裝在下轉臺12的E軸承孔124和 D軸承孔123中，從而實現(xiàn)了十字軸13的Y向軸13B連接在下轉臺12上。A吊板14的一端安裝在支撐板16的一側上，A吊板14的另一端安裝在上轉臺 11的B側板113的底部。B吊板15的一端安裝在支撐板16的另一側上，B吊板15的另一端安裝在上轉 臺11的A側板111的底部。支撐板16上方安裝有雙軸傾角傳感器17。在本發(fā)明中，選用雙軸傾角傳感器的 型號為 SANG 1000-D030B。
編碼器18安裝在C軸承端蓋IlA的下方，且編碼器18的敏感端與Z向軸19的 另一端連接。在本發(fā)明中，選用編碼器18的型號為NEMiCON的OME-500-2MCA-205。Z向軸19為一階梯軸結構，Z向軸19的A軸承段191上套接有A滾珠軸承10A， Z向軸19的B軸承段192上套接有B滾珠軸承10B，Z向軸19的一端與輸出桿3B的另 一端連接，輸出桿3B的一端用來連接負載，Z向軸19的另一端連接有編碼器18的敏感 端。本發(fā)明的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)是一種采用電磁力驅動的。球電 機的轉子3C的球心是被動球關節(jié)組件1中的十字軸13的中心。在本發(fā)明中，球電機的輸出桿3B和Z向軸19固定，Z向軸19的軸線通過球電 機的轉子3C的球心。通過與Z向軸19連接的編碼器18能夠讀到Z向軸19的旋轉角 度，這樣就得到了轉子3C和輸出桿3B的自旋角度。在本發(fā)明中，被動球關節(jié)組件1的上轉臺11上設有的C軸承孔116，該C軸承 孔116內(nèi)安裝有上下兩個滾動軸承(A滾珠軸承10A、B滾珠軸承10B)，在滾動軸承的內(nèi) 圈與ζ向軸19固定，這樣當轉子3C受到電磁力產(chǎn)生傾斜運動時，就將帶動ζ向軸19和 被動球關節(jié)中的上轉臺11產(chǎn)生相應的傾斜運動。A滾珠軸承IOA是為了保證輸出桿3B 在承擔負載時的工作穩(wěn)定性，防止輸出桿3B被拉出；B滾珠軸承IOB通過C軸承端蓋 IlA將承受的力(包括球電機轉子和輸出桿所帶負載傳遞的力)傳遞到被動球關節(jié)的上轉 臺11。雙軸傾角傳感器17安裝在支撐板16上，支撐板16所在的平面與十字軸13所在 的平面平行，支撐板16通過A吊板14和B吊板15的固聯(lián)，使得支撐板16與上轉臺11 形成一體，這樣上轉臺11的傾斜角度就可以由安裝在支撐板16上的雙軸傾角傳感器17 得到，同時也就得到了球電機轉子的傾斜角度。根據(jù)一定的控制策略給球電機的定子線圈通電后，定子線圈與轉子永磁體相互 作用產(chǎn)生電磁力，驅動球電機轉子實現(xiàn)三自由度旋轉運動，在此運動下，帶動被動球關 節(jié)X向軸、Y向軸和Z向軸產(chǎn)生相應的旋轉運動。將本發(fā)明設計的具有姿態(tài)檢測的球電機應用到機器人手臂的肩、腕關節(jié)中，能 夠使機器人手臂上的關節(jié)數(shù)目減少。在一個七自由度擬人臂機械裝置中，若用傳統(tǒng)單軸 電機驅動則需要七個電機組合來實現(xiàn)，而應用本發(fā)明的球電機則只需三個電機。在關節(jié) 數(shù)目減少的條件下能夠避免傳動機構的彈性變形和運動死區(qū)造成運動精度低缺陷；也使 得機器人手臂的結構得以簡化、體積小、重量輕、響應速度快等。
權利要求
1. 一種適用于球電機的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)，所述的球電機包括有 被動球關節(jié)組件(1)、球電機定子組件(2)、球電機轉子組件(3)和基座(4)；其特征在 于被動球關節(jié)組件(1)包括有上轉臺(11)、下轉臺(12)、十字軸(13)、A吊板(14)、 B吊板(15)、支撐板(16)、雙軸傾角傳感器(17)、編碼器(18)、Z向軸(19)；上轉臺(11)的A側板(111)上設有A軸承孔(112)，所述的A軸承孔(112)用于放 置C滾珠軸承(IOC)；上轉臺(11)的B側板(113)上設有B軸承孔(114)，所述的B軸承孔(114)用于放 置E滾珠軸承(IOE)，所述的B側板(113)的外側上安裝有A軸承端蓋(13C)，該A軸 承端蓋(13C)用于阻止E滾珠軸承(IOE)滑落；上轉臺(11)的頂板(115)上設有C軸承孔(116)，所述的C軸承孔(116)內(nèi)從上至 下放置有A滾珠軸承(IOA)、B滾珠軸承(IOB)；頂板(115)的下方安裝有C軸承端蓋 (IlA)，該C軸承端蓋(IlA)用于阻止B滾珠軸承(IOB)滑落；C軸承端蓋(IlA)的下 方安裝有編碼器(18)。下轉臺(12)的A立板(121)上設有D軸承孔(123)，D軸承孔(123)用于放置F滾 珠軸承(IOF)，A立板(121)的外側安裝有B軸承端蓋(13D)，該B軸承端蓋(13D)用 于阻止F滾珠軸承(IOF)滑落；下轉臺(12)的B立板(122)上設有E軸承孔(124)，E軸承孔(124)用于放置D滾 珠軸承(IOD)；下轉臺(12)的橫板(129)的兩端設有A螺紋孔(125)、B螺紋孔(126)、C螺紋孔 (127)、D 螺紋孔(128)；A螺紋孔(125)內(nèi)安裝有A支撐桿(12A)的另一端，A支撐桿(12A)的一端穿過A 沉頭孔(451)后套接有一螺母；B螺紋孔(126)內(nèi)安裝有B支撐桿(12B)的另一端，B支撐桿(12B)的一端穿過B 沉頭孔(452)后套接有一螺母；C螺紋孔(127)內(nèi)安裝有C支撐桿(12C)的另一端，C支撐桿(12C)的一端穿過C 沉頭孔(453)后套接有一螺母；D螺紋孔(128)內(nèi)安裝有D支撐桿(12D)的另一端，D支撐桿(12D)的一端穿過D 沉頭孔(454)后套接的一螺母。十字軸(13)的X向軸(13A)的一端套接在C滾珠軸承(IOC)上，X向軸(13A)的 另一端套接在E滾珠軸承(IOE)上；十字軸(13)的Y向軸(13B)的一端套接在D滾珠軸承(IOD)上，Y向軸(13B)的 另一端套接在F滾珠軸承(IOF)上；A吊板(14)的一端安裝在支撐板(16)的一側上，A吊板(14)的另一端安裝在上轉 臺(11)的B側板(113)的底部。B吊板(15)的一端安裝在支撐板(16)的另一側上，B吊板(15)的另一端安裝在上 轉臺(11)的A側板(111)的底部。支撐板(16)上方安裝有雙軸傾角傳感器(17)。編碼器(18)安裝在C軸承端蓋(IlA)的下方，且編碼器(18)的敏感端與Z向軸(19)的另一端連接。Z向軸(19)為一階梯軸結構，Z向軸(19)的A軸承段(191)上套接有A滾珠軸承 (IOA)，Z向軸(19)的B軸承段(192)上套接有B滾珠軸承(IOB)，Z向軸(19)的一端 與輸出桿(3B)的另一端連接，輸出桿(3B)的一端用來連接負載，Z向軸(19)的另一端 連接有編碼器(18)的敏感端。
2.根據(jù)權利要求1所述的適用于球電機的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)，其特 征在于球電機的轉子(3C)的球心是被動球關節(jié)組件(1)中的十字軸(13)的中心。
3.根據(jù)權利要求1所述的適用于球電機的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)，其特 征在于雙軸傾角傳感器(17)安裝在支撐板(16)上，支撐板(16)所在的平面與十字軸 (13)所在的平面平行，支撐板(16)通過A吊板(14)和B吊板(15)的固聯(lián)，使得支撐板 (16)與上轉臺(11)形成一體，這樣上轉臺(11)的傾斜角度就可以由安裝在支撐板(16) 上的雙軸傾角傳感器(17)得到，同時也就得到了球電機轉子的傾斜角度。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種適用于球電機的具有姿態(tài)檢測的三自由度被動球關節(jié)，該球電機由定子組件、轉子組件、被動球關節(jié)和基座組成。其被動球關節(jié)組件包括有上轉臺、下轉臺、十字軸、A吊板、B吊板、支撐板、雙軸傾角傳感器、編碼器、Z向軸。支撐板通過A吊板和B吊板與上轉臺連接，十字軸通過四個滾珠軸承分別與上轉臺、下轉臺連接，雙軸傾角傳感器安裝在支撐板上，編碼器安裝在Z向軸的另一端上。將具有姿態(tài)檢測的被動球關節(jié)應用到球電機中，同時也將這樣的球電機應用到機器人手臂的肩、腕關節(jié)中，能夠使機器人手臂上的關節(jié)數(shù)目減少。在關節(jié)數(shù)目減少的條件下能夠避免傳動機構的彈性變形和運動死區(qū)造成運動精度低缺陷；也使得機器人手臂的結構得以簡化、體積小、重量輕、響應速度快等。
文檔編號B25J17/00GK102009413SQ20101052817
公開日2011年4月13日 申請日期2010年11月2日 優(yōu)先權日2010年11月2日
發(fā)明者嚴亮, 劉敬猛, 張良, 陳偉海 申請人:北京航空航天大學