CN218488449U - 关节模组及机器人 - Google Patents

Abstract

本公开是关于一种关节模组及机器人。所述关节模组包括：外壳、电机、电机转轴、减速器、驱动器和盖体；外壳、电机、电机转轴、减速器、驱动器和盖体；其中，所述电机通过轴承安装于所述电机转轴的第一端，将安装有所述电机的所述电机转轴安装于所述外壳内，将的所述电机的定子固定于所述外壳内壁；所述盖体安装于所述外壳的第一端，使所述电机封设于所述外壳中；所述驱动器安装于所述盖体上，与所述电机转轴的第一端连接；所述减速器通过轴承安装于所述电机转轴的第二端。本公开集成度更高、体积更小，提升了关节模组的安装便捷性。

Description

关节模组及机器人

技术领域

本公开涉及机器人技术领域，尤其涉及关节模组及机器人。

背景技术

工业中常见的传统机器人，存在体积大、重量高、不方便安装等一系列缺点。对于双足协作机器人而言，必须保证其安全性高、便于安装、模块化等要求。而关节部位作为整个机器人的核心驱动部件，更需要结构紧凑、重量低、噪音小、传动效率高等，不然会导致整个机器人的体积及重量较大。

目前机器人关节存在集成度低，体积较大，重量大，传输精度低，模块化程度低等缺点。

实用新型内容

本公开提供一种关节模组及机器人，整体结构布设紧凑、体积较小。

根据本公开实施例的第一方面，提供一种关节模组，包括：外壳、电机、电机转轴、减速器、驱动器和盖体；其中，所述电机通过轴承安装于所述电机转轴的第一端，将安装有所述电机的所述电机转轴安装于所述外壳内；所述电机的定子固定于所述外壳内壁；

所述盖体安装于所述外壳的第一端，使所述电机封设于所述外壳中；

所述驱动器安装于所述盖体上，与所述电机转轴的第一端连接；

所述减速器通过轴承安装于所述电机转轴的第二端。

可选的，所述盖体具有凹部，所述驱动器安装于所述盖体的凹部中。

可选的，所述关节模组还包括编码器；

所述编码器设置于电机的空腔结构中。

可选的，所述编码器分别与所述减速器、所述驱动器、所述电机分别电连接。

可选的，所述关节模组还包括输出法兰和输出轴承，所述输出轴承安装于所述输出法兰上，并设置于所述外壳的第二端；

所述输出法兰与所述减速器连接。

可选的，所述外壳为中空圆柱状结构；

所述电机、所述减速器和所述驱动器均位于所述外壳的中空圆柱状结构的空间中。

可选的，所述凹部设置于所述盖体上靠近所述外壳的第一端的一侧。

可选的，所述电机还包括转子，所述转子固定安装于所述电机转轴上。

可选的，所述电机转轴上设置有键槽，所述电机的转子上安装有键；

所述电机的转子通过所述键插置于所述键槽的方式与所述电机转轴固定连接。

根据本公开实施例的第二方面，提供一种机器人，所述机器人中设置有所述的关节模组。

本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开的实施例中，通过将电机、减速器和驱动器均位于关节模组的外壳中，使本公开实施例的关节模组的集成度更高、体积更小，提升了关节模组的安装便捷性。从而使机器人整体体积较小，灵活性更佳。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1为本公开实施例示出的关节模组的整体结构示意图；

图2为本公开实施例示出的关节模组的电机安装结构示意图；

图3为本公开实施例示出的机器人关节的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本申请公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本申请的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请，而不应被这里阐述的具体实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本申请，并且能够将本申请公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本申请更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本申请可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本申请发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述；即，这里不描述实际实施例的全部特征，不详细描述公知的功能和结构。

在附图中，为了清楚，层、区、元件的尺寸以及其相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在……上”、“与……相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在……上”、“与……直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本申请教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。而当讨论的第二元件、部件、区、层或部分时，并不表明本申请必然存在第一元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在……下”、“在……下面”、“下面的”、“在……之下”、“在……之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在……下面”和“在……下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本申请的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

图1为本公开实施例示出的关节模组的整体结构示意图，图3为本公开实施例示出的机器人关节的整体结构示意图，如图1、图3所示，本公开实施例的关节模组包括：外壳7、电机5、电机转轴6、减速器12、驱动器4和盖体1。其中，电机5通过轴承安装于所述电机转轴6的第一端，将安装有所述电机5的所述电机转轴6安装于所述外壳7内，将所述电机5的定子固定于所述外壳7内壁。如图1所示，本公开实施例中电机转轴6的第一端位于图示的右侧一端。

盖体1安装于所述外壳7的第一端，使所述电机5封设于所述外壳7中。外壳7的第一端位于图示的右侧一端。

驱动器4安装于所述盖体1上，与所述电机转轴6的第一端连接

减速器12通过轴承安装于所述电机转轴6的第二端。电机转轴6的第二端与电机转轴6的第一端相对，即电机转轴6的第二端位于图示的左侧一端。本公开实施例中，通过将减速器12和驱动器4分设于电机转轴6的两端，使本公开实施例的关节模组的体积更小。

图2为本公开实施例示出的关节模组的电机安装结构示意图，如图1、图2所示，本公开实施例的减速器12采用谐波减速器。驱动器4采用埃莫(Elmo)驱动器。盖体1采用如图1及图2所示的关节后盖的盖体结构。如图1所示，所述盖体1具有凹部2，所述驱动器4安装于所述盖体1的凹部2中。

如图3所示，作为一种实现方式，本公开实施例示出的关节模组的外壳7为中空圆柱状结构。

本公开实施例中，本公开实施例的关节模组还包括编码器11；为使本公开实施例的关节模组具有更小的体积，所述编码器11设置于电机的空腔结构中。所述编码器11分别与所述减速器12、所述驱动器4、所述电机5分别电连接。编码器11将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式。本公开实施例中，编码器11是将电机的角位移或直线位移转换成电信号，根据电信号生成相应的指令，并传输给所述减速器12、所述驱动器4等。

如图3所示，本公开实施例中，所述关节模组还包括输出法兰8和输出轴承9，所述输出轴承9安装于所述输出法兰8上，并安装于所述外壳7的第二端；所述输出法兰8与所述减速器12连接。

如图3所示，本公开实施例中，所述外壳7为中空圆柱状结构；所述电机5、所述减速器12和所述驱动器4均位于所述外壳7的中空圆柱状结构的空间中。

本公开实施例中，所述凹部2设置于所述盖体上靠近所述外壳7的第一端的一侧。

如图2所示，本公开实施例中，所述电机包括定子50和转子51，所述转子51安装于所述电机转轴6上，所述转子51设置于所述转子和所述外壳7内表面之间。

作为一种实现方式，所述电机转轴6上设置有键槽，所述电机5的转子上安装有键；所述电机5的转子通过所述键插置于所述键槽的方式与所述电机转轴6固定连接。

将电机5的转子装在电机轴6上，然后一起安装进电机外壳7中，其中，电机轴6两端各安装有一个深沟球轴承，电机轴6靠近外壳7的第二端的深沟球轴承的外圈装入电机外壳7中，且轴承与外壳7之间采用过渡配合的方式安装。然后将电机定子50装入到外壳7中，电机定子50和外壳7之间采用粘接方式固定连接，最后将盖体1盖设于外壳7的第一端。作为一种实现方式，电机定子50和外壳7之间采用环氧导热型胶进行粘接。本领域技术人员应当理解，在不考虑整体重量的情况下，电机定子50和外壳7之间也可以采用其他固定方式连接，如通过螺钉、螺栓等进行连接。电机轴6靠近外壳7的第一端的深沟球轴承的轴承外圈采用过渡配合。

将电机5的定子50和转子51、编码器11的磁环通过过渡配合压装进电机轴6上，编码器11的读数头通过螺钉连接固定在盖体1上。

然后将驱动器4通过螺钉固定连接在盖体1上，并将盖体1固定在外壳7上。

通过将编码器11和驱动器4下沉进本公开实施例的关节模组的外壳7中，合理地优化了关节空间排列，减小了整体的体积，增大了关节功率密度。

将谐波减速器12的波发生器从外壳7的第二端压装进电机轴6上，谐波减速器12的波发生器和电机轴6的配合为过渡配合，电机轴6上开有键槽，通过波发生器和电机轴6之间通过键槽和键连接；谐波减速器12的波发生器与电机轴6一体固定。为进一步将谐波减速器12的波发生器与电机轴6固定连接，还可以通过螺钉将波发生器锁固于电机轴6上，将谐波减速器12的钢轮固定到壳体7上。这样，整个本公开实施例的关节模组通过与轴连接的波发生器转动，通过谐波减速器12的柔轮与钢轮的啮合将力矩传输出去，从而驱动机器人的手臂或腿部等。

本公开实施例将电机、减速器、编码器、Elmo驱动器整体结构进行重新布局设计，电机和减速器共用一个壳体，零件布局结构紧凑。通过编码器识别控制器发出的位置指令，将位置指令解析转变为关节的旋转运动，来驱动机器人手臂或者腿部的运动。

本公开实施例通过设置内凹型关节后盖，利用电机的空腔结构，将体积较大的Elmo驱动器和编码器集成到关节电机的内部，使关节模组的整体体积较小。采用本公开实施例的机器人整体重量轻，运动性能更稳定。

本公开的实施例中，通过将电机5、减速器12和驱动器4均置放于关节模组的外壳7中，并充分利用电机5中的原有空间，置放编码器。在盖体1上开设凹部2并置放驱动器4，使本公开实施例的关节模组的集成度更高、体积更小，提升了关节模组的安装便捷性。从而使机器人整体体积较小，灵活性更佳。

本公开实施例还记载了一种机器人，所述机器人中设置有所述的关节模组，上述关节模组可以设置在大腿、小腿等关节处。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本公开旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种关节模组，其特征在于，所述关节模组包括：外壳、电机、电机转轴、减速器、驱动器和盖体；其中，所述电机通过轴承安装于所述电机转轴的第一端，将安装有所述电机的所述电机转轴安装于所述外壳内；所述电机的定子固定于所述外壳内壁；

所述盖体安装于所述外壳的第一端，使所述电机封设于所述外壳中；

所述驱动器安装于所述盖体上，与所述电机转轴的第一端连接；

所述减速器通过轴承安装于所述电机转轴的第二端。

2.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述盖体具有凹部，所述驱动器安装于所述盖体的凹部中。

3.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组还包括编码器；

所述编码器设置于电机的空腔结构中。

4.根据权利要求3所述的关节模组，其特征在于，所述编码器分别与所述减速器、所述驱动器、所述电机分别电连接。

5.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组还包括输出法兰和输出轴承，所述输出轴承安装于所述输出法兰上，并设置于所述外壳的第二端；

所述输出法兰与所述减速器连接。

6.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述外壳为中空圆柱状结构；

所述电机、所述减速器和所述驱动器均位于所述外壳的中空圆柱状结构的空间中。

7.根据权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述凹部设置于所述盖体上靠近所述外壳的第一端的一侧。

8.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述电机还包括转子，所述转子固定安装于所述电机转轴上。

9.根据权利要求8所述的关节模组，其特征在于，所述电机转轴上设置有键槽，所述电机的转子上安装有键；

所述电机的转子通过所述键插置于所述键槽的方式与所述电机转轴固定连接。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人中设置有权利要求1至9任一项所述的关节模组。

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