CN207224012U - 一种机器人模块化关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种机器人模块化关节，包括设置在机器人关节外壳内的关节定子、关节转子、电机定子、电机转子、空心轴、谐波减速器及与机器人关节外壳对应的关节端盖，其中：电机转子转动设置在空心轴一端，电机定子位于电机转子外侧；谐波减速器位于空心轴另一端，包括椭圆凸轮、刚轮和柔轮，椭圆凸轮转动设置在空心轴上，柔轮套装在椭圆凸轮上，刚轮设置在柔轮外，且柔轮外齿和刚轮内齿啮合。本实用新型所述的一种机器人模块化关节，采用一体化融合设计，分别把电机定子、电机转子直接固定在关节上，删减了原电机模块的电机外壳、电机前后端盖等不必要的零件，减少了关节总体的零件数量，从而减小了关节尺寸，降低关节重量。

Description

一种机器人模块化关节

技术领域

本实用新型属于机器人制造领域，尤其是涉及一种机器人模块化关节。

背景技术

机器人关节是机器人的关键部件，关节设计的好坏直接影响到机器人整体性能。而现有的机器人关节，主要是应该用在工业机器人领域，体积大，重量重，目前工业用途的机器人大部分都比较笨重，只能在空间足够大的工厂车间里使用，机器人使用受到了极大的限制。而家用机器人在应用场景上有更苛刻的要求，它需要在窄小的空间里面能活动自如，帮助人们完成部分日常工作。因此，家用机器人整机设计的尺寸必须是小巧精致，而关节尺寸的大小是影响机器人整机尺寸的关键因素，研制内部结构紧密、尺寸紧凑、集成度高的模块化关节是机械臂在家庭领域普及前必须攻克的难题。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种机器人模块化关节，以满足结构简单合理、尺寸更紧凑、维护方便、成本更低的机器人关节的需求。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种机器人模块化关节，包括设置在机器人关节外壳内的关节定子、关节转子、电机定子、电机转子、空心轴、谐波减速器及与机器人关节外壳对应的关节端盖，其中：

电机转子转动设置在空心轴一端，电机定子位于电机转子外侧；

谐波减速器位于空心轴另一端，包括椭圆凸轮、刚轮和柔轮，椭圆凸轮转动设置在空心轴上，柔轮套装在椭圆凸轮上，刚轮设置在柔轮外，且柔轮外齿和刚轮内齿啮合；

满足：

关节定子同时和刚轮及电机定子固接，该关节定子固接在机器人关节外壳上；

椭圆凸轮和电机转子固接，在电机转子作用下带动柔轮转动，柔轮和关节端盖固接，关节端盖转动设置在空心轴上，所述关节转子和关节端盖固接。

进一步的，所述电机定子外设有定子压环。

进一步的，所述机器人模块化关节内还设有数个和电机转子对应的霍尔传感器，所述霍尔传感器通过霍尔支架安装在空心轴上。

进一步的，所述霍尔传感器数量为6个，该6个霍尔传感器均匀布置在以空心轴为中心的同一圆周上。

进一步的，所述机器人关节外壳内还设有电机控制板，该电机控制板套装在空心轴上。

进一步的，所述谐波减速器和空心轴间设有薄壁轴承。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种机器人模块化关节具有以下优势：

(1)、本实用新型所述的一种机器人模块化关节，采用一体化融合设计，分别把电机定子、电机转子直接固定在关节上，删减了原电机模块的电机外壳、电机前后端盖等不必要的零件，减少了关节总体的零件数量，从而减小了关节尺寸，降低关节重量。

(2)、本实用新型所述的一种机器人模块化关节采用一体化融合设计，分别把波发生器、柔轮、刚轮直接固定在关节上，去掉了原减速器外壳、前后端壳等不必要的零件，减少了关节总体零件数量，从而减小了关节尺寸，降低关节重量。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种机器人模块化关节结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种机器人模块化关节分解示意图。附图标记说明：

1-关节定子； 2-关节转子； 3-薄壁轴承；

4-刚轮支撑； 5-关节端盖； 6-柔轮；

7-刚轮； 8-谐波减速器； 10-波发生器支撑；

12-转子连接件； 13-电机定子； 14-定子压环；

15-电机转子； 16-霍尔支架； 17-电机控制板；

18-中空轴。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1、图2所述，一种机器人模块化关节，包括设置在机器人关节外壳内的空心轴18、关节转动组件、电机组件、谐波减速器8及与机器人关节外壳对应的关节端盖5，空心轴8用于走线用，关节转动组件包括关节定子1和关节转子2，电机组件设置在空心轴18一端，包括电机定子13和电机转子15，电机转子15转动设置在空心轴18上，电机定子13套装在电机转子15外侧，电机定子13外设有定子压环14，通过该定子压环14对电机定子13位置固定，防止其轴向移动，电机定子13和机器人关节外壳固定连接，关节定子1和电机定子13通过螺丝固接，本实施例中，为了节省空间，关节定子1和关节转子2分别套装在电机组件外侧。本实施例中，谐波减速器8设置在空心轴18另一端，包括椭圆凸轮、柔轮6和刚轮7，椭圆凸轮转动设置在空心轴18上，且椭圆凸轮和空心轴18间设有薄壁轴承3，柔轮6套装在椭圆凸轮上，椭圆凸轮使柔轮6发生弹性变形，柔轮6被弯曲成椭圆形状，刚轮7设置在柔轮6外，弯曲成椭圆形状的柔轮6在长轴方向与刚轮7的内齿啮合，柔轮6和关节端盖通过螺丝固接，关节端盖5转动设置在空心轴18上，且关节转子2通过螺丝和关节端盖5连接；为了装配需要，在关节定子1和谐波减速器8的刚轮7间设置了刚轮支撑4，刚轮7和刚轮支撑4通过螺丝连接，关节定子1通过螺丝和刚轮支撑4连接，由此实现刚轮7和关节定子1间位置的相对固定；同时在关节转动组件和谐波减速器8间依次设置了转子连接件12和波发生器支撑10，转子连接件12和波发生器支撑10分别转动设置在空心轴18上，且波发生器支撑10和空心轴18间设有薄壁轴承3，电机转子15和转子连接件12通过螺丝连接，转子连接件12和波发生器支撑10通过螺丝连接，谐波减速器8的椭圆凸轮和波发生器支撑10通过螺丝连接，由此电机转子15转动时，带动谐波减速器的凸轮转动，因柔轮6和刚轮7相啮合，在椭圆凸轮带动下，柔轮6反方向转动，因柔轮6和关节端盖5通过螺丝连接，关节转子2和关节端盖5通过螺丝连接，因此关节端盖5随柔轮6一起转动，同时关节端盖5带动关节转子2转动，实现关节转子2和关节定子1间相对转动，且电机转子15和关节转子2转速比例大小由谐波减速器8决定。

本实施例中，为了实时监测电机转子15的电角度值，所述电机转子15和空心轴18间设有6个霍尔传感器，该6个霍尔传感器均匀布置在以空心轴18为中心的同一圆周上，且6个所述霍尔传感器安装在霍尔支架16上，该霍尔支架16安装在空心轴18上。

本实施例中，所述机器人关节外壳内还设有电机控制板17，该电机控制板17套装在空心轴18上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种机器人模块化关节，其特征在于：包括设置在机器人关节外壳内的关节定子(1)、关节转子(2)、电机定子(13)、电机转子(15)、空心轴(18)、谐波减速器(8)及与机器人关节外壳对应的关节端盖(5)，其中：

电机转子(15)转动设置在空心轴(18)一端，电机定子(13)位于电机转子(15)外侧；

谐波减速器(8)位于空心轴(18)另一端，包括椭圆凸轮、刚轮(7)和柔轮(6)，椭圆凸轮转动设置在空心轴(18)上，柔轮(6)套装在椭圆凸轮上，刚轮(7)设置在柔轮(6)外，且柔轮(6)外齿和刚轮(7)内齿啮合；

满足：

关节定子(1)同时和刚轮(7)及电机定子(13)固接，该关节定子(1)固接在机器人关节外壳上；

椭圆凸轮和电机转子(15)固接，在电机转子(15)作用下带动柔轮(6)转动，柔轮(6)和关节端盖(5)固接，关节端盖(5)转动设置在空心轴(18)上，所述关节转子(2)和关节端盖(5)固接。

2.根据权利要求1所述的一种机器人模块化关节，其特征在于：所述电机定子(13)外设有定子压环(14)。

3.根据权利要求1所述的一种机器人模块化关节，其特征在于：所述机器人模块化关节内还设有数个和电机转子(15)对应的霍尔传感器，所述霍尔传感器通过霍尔支架(16)安装在空心轴(18)上。

4.根据权利要求3所述的一种机器人模块化关节，其特征在于：所述霍尔传感器数量为6个，该6个霍尔传感器均匀布置在以空心轴(18)为中心的同一圆周上。

5.根据权利要求1所述的一种机器人模块化关节，其特征在于：所述机器人关节外壳内还设有电机控制板(17)，该电机控制板(17)套装在空心轴(18)上。

6.根据权利要求1所述的一种机器人模块化关节，其特征在于：所述谐波减速器(8)和空心轴(18)间设有薄壁轴承(3)。