本實用新型涉及一種機器人系統，還涉及機器人的殼體件或者說殼體部，其應與用于這種機器人系統的機械臂連用。

背景技術：

例如按照截然不同的機械實施方式的機器人系統能以其各種不同的效應器(Effektor)在其周圍環境中處于規定的位置或取向或者行經規定的立體空間運動軌跡。為了控制效應器，在此采用由多個臂件或肢節組成的機械臂，它們通過運動軸或關節相互連接，由此提供多個自由度。此外，在機械臂的相鄰肢節的關節區域內設有驅動單元，大多是必要時與傳動裝置相結合的電動機或液壓馬達，用于實現相鄰肢節之間的回轉相對運動和/或平移相對運動，如繞縱軸回轉(搖擺關節)或繞橫軸回轉(翻轉關節)。

作為機械臂的殼體件，原則上考慮兩種實施方式(即骨架段或管段)。在骨架段情況下，內部有例如呈桿狀的骨架形保持結構，其傳遞所有出現的力和扭矩。為了保護信號-能量供應管線，保持結構可以被殼罩包圍。此實施方式雖然安裝相對簡單，但相對笨重，因為扭矩傳遞構件具有小的平面慣性。信號-能量供應管線的保護受到殼罩的耐用性和強度的限制。

當以替代方式將機械臂的殼體件設計成一體全面式管段時，僅外管傳遞力和扭矩，在此，信號-能量供應管線可以被保護地延伸于內部。此設計方案具有重量優勢，因為在剛性要求一樣的情況下該材料厚度可被設計成較低。但包括管段的結構帶來以下缺點，整個機器人系統的安裝相對復雜，這是因為該信號-能量供應管線須布設和固定在管內且驅動單元只能被安裝在相應縮小的結構空間里。此外，裝卸時須遵守嚴格的先后順序。管體內的空間狹小有礙于零部件的安裝或拆卸，由此一來，有時也需要附加工具。因此，這種機器人系統制造的自動化也幾乎是不可能的。

與這種作為殼體件的一體式管段相關的另一個問題在于，修理工作和或許故障查 尋還變得費事且困難，這是因為管段內部只有在又或許依次拆下若干肢節以便露出全部的機械部件、機電部件和/或電子部件之后才可接近。雖然此問題在現有技術中在一定范圍內被如此應對，即若干管段在兩個關節點之間的區域內或在關節點處直接配設有允許比較容易接近內部的可取下的殼體蓋，但這種蓋并非是針對傳遞力和/或扭矩設計的。與此相應，必須比較費事地設計其余部段或殼體的形狀和剛性。

技術實現要素：

鑒于此，本實用新型的任務是避免上述缺點并提供一種具有殼體件的機器人系統，它的特點是在重量最輕且傳力和扭矩的傳遞優良的同時可簡單安裝。

該任務將一方面通過一種機器人系統且另一方面通過一種用于機械臂的殼體件來完成。

本實用新型涉及一種機器人系統，它具有至少一個機械臂，該機械臂由多個肢節構成，這些肢節通過關節相互連接且具有用于容納機械部件、機電部件和/或電子部件的殼體，其中該殼體被構造成將傳入該肢節的扭矩和力傳遞給與之相連的肢節，并且該殼體由形狀互補的、以傳遞扭矩和力的方式相互連接的至少兩個殼體件組成。在這些殼體件之間至少局部形成榫槽接合。所述至少兩個殼體件優選以殼狀體形式制造(如鑄造)，并因此允許在安裝或修理工作過程中容易接近肢節內部。預裝組件尤其是關節單元可以通過簡單方式被置入一個打開的殼體件中或者可以首先在打開的殼體件中被單獨組裝和檢查。線纜可以通過簡單方式布設在殼狀殼體件內并且傳感器、電子電路板等被安裝在為其而設的位置，而機械的其余部件或殼體本身并不妨礙可接近性。

如果所有部件被安裝在第一殼體件內，則該肢節被第二殼體件封閉，在此，根據本實用新型，這兩個殼體件被配置和設計成它們在裝配后能夠在彼此之間傳遞力和扭矩并進而也將力和扭矩傳遞給各自連接的機械臂肢節。

根據本實用新型，在這兩個殼體件之間的分離線或接合線優選基本沿肢節的軸向延伸范圍延伸。

根據本實用新型，在殼體件之間的扭矩和力的傳遞或是通過面接觸以力配合方式進行和/或借助形狀配合件進行。

為了將這些殼體件安裝在一起，采用各種不同的如此構成的連接件，即它們一方 面允許殼體件之間以隨時可分離方式連接，另一方面照顧到機械臂的力學和運動學要求。

此外，在本實用新型的一個優選實施方式中規定，至少其中一個所述連接件如此構成且設置在一個殼體件內，即，借助驅動單元被傳入肢節的扭矩和力被傳遞給或傳遞入肢節的殼體。換句話說，與其它連接件一起用來將兩個殼體件相互固定的連接件也還應具有以下功能，即，將扭矩和力傳入隨后被安裝在一起的殼體件。

例如，肢節的殼體可以至少在它的其中一個端部處具有用于驅動單元的緊固件，所述肢節借助該驅動單元同與之相連的肢節或機器人系統的另一構件以可相對活動的方式連接，其中該緊固件被兩個殼體件包圍。

尤其是緊固件在此應在肢節殼體內與所述至少一個連接件如此合作，即，緊固件可通過連接件本身以傳遞扭矩和力的方式被固定在殼體內。

也就是說，根據本實用新型，只有通過組裝并用連接件連接所述殼體件而形成用于肢節的殼體結構才允許在隨即被殼體件包圍的用于驅動單元的緊固件與殼體結構之間的傳遞扭矩和力的連接。

因此，至少其中一個所述優選呈殼狀的殼體件具有至少一個支承件，該支承件內設在該殼體件的一端區域內并且與緊固件合作，使得該緊固件在徑向和軸向上都可以被明確地定位并可在該位置上被固定在殼體件內。

在一個優選實施方式中，該緊固件在此以凸緣環形式構成，在此，根據本實用新型也可以規定，這個或這些支承件插入在凸緣環的徑向周面區域內形成的相應凹空部或缺口中。

根據一個有利的改進方案，在支承件之間沿周向局部形成缺口，這實現了更好的殼體通風散熱。這些支承件可以在周向上成槽狀或壁狀形成并且具有尤其是梯形橫截面或傾斜的側面。與此對應，該凸緣環在其徑向周面區域具有互補形狀，這至少涉及相應設置用于支承件的缺口。但該凸緣環優選配設有環繞的徑向槽，其能基本上以力配合和/或形狀配合的方式容納該支承件。在凸緣環和支承件之間形成這樣的連接，即可以實現將力和/或扭矩從兩個驅動單元傳遞到與之相連的殼體件中。

如此設計的插入凸緣環的徑向環繞槽中的支承件帶來以下優點：防止在安裝時和隨后運行中的驅動單元的滑脫或傾斜。在此，傾斜側面相對于徑向的角度優選為20度至60度。壁狀支承件可以與殼體件一起優選由鑄鋁制造的。就此而言，鑄造材料 被證明相比于例如可用以制造用于驅動單元的凸緣環的鋁條具有更小的延展性。在此做到了徑向力導致寧可導致凸緣側邊軸向擴張，而不是導致內凸緣徑向變形，這允許加工時更大的容許誤差。

徑向接合也優選用于所述至少一個連接件，該連接件也用于以傳遞扭矩和力的方式將該凸緣環與至少一個殼體件連接起來。

該連接件優選以槽形塊形式構成，它一體設置在一個殼體件上。相互對接的殼體件隨后可以借助至少一個槽形塊相互連接。這有以下優點，除了凸緣環和殼體件之間的接觸面外，也可根據重心通過該槽形塊進行扭矩傳遞。

根據一個有利的改進方案，相鄰殼體件的接合面以榫槽機構形式構成。這種設計結構導致待連接部分有更高剛性；另外，在殼體件之間未留下分離縫并且由制造決定的容許誤差可被簡單補償。另外，由此可阻止絕大部分的電磁干擾且實現防止灰塵、污垢和濕氣進入內置部件的最佳保護。

榫槽型接合面可分別具有矩形、梯形或V形的橫截面。替代地或補充地，相鄰殼體件的接合面具有相互配合的銷連接和/或橋接。這兩種設計結構提高了殼體剛性并簡化了安裝。

根據一個替代的有利改進方案，這些殼狀殼體件相互螺紋連接。在此實施方式中，存在具有用于可插入的連接件的孔的光滑的殼體件接合面。光滑的接合面容易銑削，這尤其在空間復雜的殼體件(例如其分離線并非筆直延伸或是不在一個平面內延伸的殼體件)情況下是有利的。

螺紋連接在此可通過將配合套和配合榫頭插入為其而設于殼體結構內的孔來實現，在這里，螺釘被引導穿過配合套，借此將這些殼體件螺紋連接。

或者也可行的是，相鄰半殼體的接合面以榫槽形式構成且還借助螺紋連接來連接以獲得用于扭矩和力傳遞的很穩定的連接。也可以如此構成螺紋連接，即在一個半殼體中設置內孔，在該內孔中擰入被穿過相鄰半殼體的螺釘。

只要是至少其軸向部基本旋轉對稱地構成的機械臂的簡單肢節，則僅兩個形狀互補的半殼體就夠了，這允許簡單安裝。在肢節結構比較復雜的情況下，可以使用三個或甚至更多的分殼體。

所述實用新型可以被用在機械臂的若干或全部肢節上，其中該機械臂可以是各種機器人系統的一部分，例如像具有臂的活動平臺或類人機器人(Humanoid)。原則上 但并非唯一地，本實用新型針對輕型結構的機器人系統。

作為用于殼狀殼體件的材料，由金屬(例如鋁)、塑料或碳制成的鑄件是合適的，在這里，剛性可以根據機器人系統的應用目的通過適當選擇殼體件壁厚被提高。另外，本實用新型的殼體部段結構也適用于足連接、膝連接或類似四肢連接，因此例如也可以被用在機械手輔助假肢領域中。

顯然，用于機械臂肢節的殼體結構的本實用新型構造因為容易接近肢節的所有內置部件而允許容易和進而快速的安裝和維修，這降低了采用這種機械臂的機器人系統的制造和運行成本。另外，可以利用肢節殼體的多件式結構使肢節更好地適應于因內置部件和預定機器人系統運動軌跡而出現的形狀狀況，在這里，總是保證有足夠高的剛性用于傳遞扭矩和力。

殼體件具有用于與至少另一個殼體件以可分離方式連接而形成所述肢節的所述殼體的多個連接件，所述殼體件與所述另一個殼體件形狀互補地構成，并且至少其中一個所述連接件被構造用于在所述殼體件之間實現傳遞扭矩和力的連接。所述連接件被構造用于直接或間接與用于驅動單元的緊固件配合，所述肢節借助所述驅動單元以能相對運動的方式與相鄰的肢節或所述機器人系統的另一個構件連接。該殼體件具有至少一個支承件，該支承件被構造用于與該緊固件以形狀配合的方式合作和/或以力配合的方式合作。所述連接件與所述殼體件一體構成。用于所述另一個殼體件的接合面至少局部具有榫件和/或槽件。

附圖說明

從結合附圖所示的實施例的以下描述中得到其它的優點、特征和細節，其中：

圖1是包括具有多個肢節的機械臂的機器人系統的立體圖；

圖2是用在機械臂中的肢節的組裝殼體的立體圖；

圖3是根據本實用新型的殼狀殼體件的立體圖；

圖4是殼體件的第一細節立體圖；

圖5是殼體件的第二細節立體圖；

圖6是圖4的沿B-B的剖視圖；

圖7是殼體件的另一個實施方式的細節立體圖；以及

圖8是圖7的實施方式的細節立體圖。

具體實施方式

在圖1中示例性示出根據本實用新型的機器人系統1，該機械臂優選是輕型結構的機器人系統。

機器人系統1具有機械臂，它由相互鉸接相連的多個臂段或肢節10構成。在底座2和末端效應器3之間，共有六個肢節10通過相應的配設有驅動單元的關節機構連接，以便通過傳遞回轉力和/或平移力來允許在空間中引導末端效應器3，在這里是在提供七個自由度的情況下。

根據本實用新型，肢節10的殼體由兩個呈半殼狀的殼體件12a、12b連接而成，它們被設計成是形狀互補的，因而它們通過接合面14a、14b相互接觸。

在此，優選呈平面狀的接合面14a、14b位于接合線或分離線13的區域內，該接合線或分離線基本沿若干肢節10的軸向延伸范圍延伸，如圖1所示，在圖1中用虛線示例性示出接合線13。

在如圖2所示的組裝狀態中，這兩個殼體件12a、12b形成一個閉合的管狀殼體。根據機器人系統1的結構和應用目的的不同，這些殼體件12a、12b可由不同的材料制造，但出于剛性考慮優選由鑄鋁制造。

這兩個殼體件12a、12b通過多個或許就其功能性而言不同的連接件以可分離的方式相互連接。

在圖3中示出打開的殼體件12b。

在殼體件12b內，在鑄造體的對應孔中裝入多個配合套16，所述孔分別具有內螺紋用于容納多個連接螺釘18，連接螺釘被穿過另一個半殼12a中的相應孔20且易讓安裝工具接近。

為了獲得要沿接合面14a、14b連接的兩個殼體件12a、12b的更好定位，在其中一個殼體件12b的接合面14a、14b中局部形成長條形凸起22，所述凸起在殼體組裝狀態下嵌入未示出的設于另一殼體件12a內的對應凹陷中。由此提高由兩個殼體件12a、12b構成的管體的剛性以及也阻止所述殼體件在安裝時的彼此相對運動。

根據本實用新型，在兩個殼體件12a、12b的內表面上設有多個支承件24，其用于容納凸緣環26。

凸緣環26又用于安裝未示出的驅動單元，肢節10可借助驅動單元相對于另一個 與之相連的肢節10或機器人系統1的另一構件運動。

該驅動單元將回轉力和/或平移力傳導入肢節10，所述力隨后從肢節10被傳遞至與之相連的肢節10。由此產生的扭矩和力因此必須也從驅動單元被傳遞到肢節1的殼體。

在徑向局部環繞的支承件24之間設有多個缺口25，借此實現更好的殼體通風。但或者也可行的是設置連續的徑向環繞的支承件24。

圖3所示的殼體件12b在其兩端具有這樣的支承件24，其中出于概覽考慮在圖3的左側未示出凸緣環26。

根據本實用新型，在接合面14a、14b區域內，殼體件12b相互對置地具有呈槽形塊28形式的兩個連接件，它們與殼體件12b主體一體構成。

在圖4中以在圖3中用A標示的方向示出凸緣環26和槽形塊28的放大視圖。在圖5中示出支承件24連帶槽形塊28和兩個殼體件12a、12b但沒有凸緣環26的內部立體圖。在如圖5所示的肢節10的殼體的安裝狀態下，槽形塊28跨越兩個殼體件12a、12b之間的接合線或分離線13。

在圖6中以沿圖4的B-B的細節剖視圖示出本實用新型的優選實施方式。

槽形塊28具有可帶有相應的內螺紋(未示出)的通孔30，從而槽形塊28可從兩側分別被緊固螺釘(未示出)穿過以連接并夾緊兩個殼體件12a、12b，在此，該緊固螺釘被引導穿過該殼體中的對應孔20a、20b。

在一個優選實施方式中，這兩個殼體件12a、12b只能通過兩對螺釘連接，所述兩對螺釘與槽形塊28合作，確切說對置兩側各有兩個螺釘。或者，槽形塊28可以具有不帶內螺紋的通孔30，從而連接兩個殼體件12a、12b的螺釘被簡單穿過并隨后插入帶有內螺紋的孔20a或20b中。

在兩種情況下，兩個殼體件12a、12b的固定夾緊主要通過連接螺釘進行，連接螺釘插入通孔30(帶有或不帶內螺紋)中且同時通過殼體件12a、12b的壓合將支承件24壓靠凸緣環26或壓入凸緣環26的環繞的徑向槽27中。為此，凸緣環26的環繞的槽或溝槽27具有梯形橫截面，而支承件24具有相應傾斜的接合面，由此一來，殼體件12a、12b的組裝和夾緊造成在凸緣環26和支承件24之間的力配合接合，這種力配合接合還通過槽形塊28以形狀配合方式得到支持。

因此在本實用新型的這個實施方式中，在凸緣環26和支承件24之間只在因殼體 件12a、12b裝配而夾緊的過程中達成了力配合連接，其支持傳入肢節10中的力和扭矩的傳遞。

槽形塊28此時嵌入凸緣環26內的對應的徑向缺口中，如圖4所示。

在圖7和圖8中示出本實用新型的第二實施方式，其與圖2至圖6所示的實施方式的區別在于，一個殼體件12c的連接邊緣14c具有連貫的V形溝槽32。未示出的形狀互補的第二殼狀殼體件為此具有形狀互補的V形壁，V形壁與該溝槽一起允許兩個殼狀殼體件的明顯更堅固的連接。