CN220074737U - 一种关节模组及机械臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种关节模组及机械臂，关节模组包括：动力装置，包括电机和减速机，所述减速机包括行星摆线减速机构，所述行星摆线减速机构与所述电机传动连接，且所述行星摆线减速机构的输出部与目标物连接；力矩监测单元，设置在所述行星摆线减速机构的输出部与所述目标物之间，并用于监测所述目标物受到的外部力矩；以及，制动装置，用于在所述力矩监测单元所监测到的外部力矩发生突变时对所述电机进行制动。该关节模组能够承受大扭矩、高转速、高刚性的动力输出，当其应用于机械臂时，能够在机械臂发生碰撞事件时及时响应，使得机械臂停止运动，降低碰撞伤害。

Description

一种关节模组及机械臂

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种关节模组及机械臂。

背景技术

根据功能和应用场景的不同，机械臂被划分为协作机械臂和工业机械臂。协作机械臂的关节模组通常包括低压中空电机和中空谐波减速机，通过控制器控制低压中空电机运行以产生力矩，再由中空谐波减速机对力矩进行减速、放大后输出。谐波减速机的刚性较差，其中的柔轮在高强度冲击下极易损坏，进而导致谐波减速机失效，因此协作机器人在大负载、大冲击等恶劣工况下的使用寿命不理想，且位置精度不佳。工业机械臂包括高压电机和行星摆线减速机，其可以承受大扭矩、高转速和高刚性输出，但其存在的问题是，由于工业机械臂输出的力矩较大，因此在人机协作时若发生碰撞，将对会人造成较大的伤害。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种关节模组及机械臂，旨在改善关节模组性能，且在人机协作过程中降低碰撞对人的伤害，提高使用安全性。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种关节模组，包括：

动力装置，包括电机和减速机，所述减速机包括行星摆线减速机构，所述行星摆线减速机构与所述电机传动连接，且所述行星摆线减速机构的输出部与目标物连接；

力矩监测单元，设置在所述行星摆线减速机构的输出部与所述目标物之间，并用于监测所述目标物受到的外部力矩；以及，

制动装置，用于在所述力矩监测单元所监测到的外部力矩发生突变时对所述电机进行制动。

可选地，所述关节模组还包括第一编码器和第二编码器；所述第一编码器包括第一磁环，所述第一磁环设置在所述电机的输出轴上并随所述电机的输出轴同步旋转，以使得所述第一编码器监测所述电机的输出轴的转速；所述第二编码器用于监测所述目标物的位置和转速。

可选地，所述第二编码器包括第二磁环，所述第二磁环设置在所述目标物上，并随目标物同步旋转。

可选地，所述行星摆线减速机构包括行星齿轮；所述动力装置还包括第一齿轮，所述第一齿轮套设在所述电机的输出轴上，并与所述电机的输出轴保持相对静止；所述第一齿轮与所述行星齿轮啮合。

可选地，所述行星摆线减速机构包括行星齿轮；所述减速机包括传动部，所述传动部包括传动轴、第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和所述第三齿轮均套设在所述传动轴上，并与所述传动轴保持相对静止，所述第三齿轮与所述行星齿轮啮合；所述动力装置还包括第一齿轮，所述第一齿轮套设在所述电机的输出轴上，并与所述电机的输出轴保持相对静止，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

可选地，所述第二编码器包括第二磁环，所述第二磁环设置在所述传动轴上，以使得所述第二编码器监测所述传动轴的位置和速度，进而监测所述目标物的位置和速度。

可选地，所述力矩监测单元包括第一接合环、第二接合环和应变片，所述第一接合环同轴地环绕在所述第二接合环的外侧，所述应变片设置在所述第一接合环和所述第二接合环之间，并连接所述第一接合环和所述第二接合环；所述第一接合环与所述行星摆线减速机构的输出部连接，所述第二接合环与所述目标物连接。

可选地，所述关节模组还包括轴承，所述轴承的内圈与所述第一接合环连接，所述轴承的外圈与所述目标物连接。

可选地，所述行星摆线减速机构具有输入轴；所述制动装置包括碟片组件、摩擦片和对接头，所述碟片组件包括两个碟片，两个所述碟片相对且间隔地布置；所述碟片组件上设有连接孔，所述连接孔至少贯穿靠近所述行星摆线减速机构的输入轴的所述碟片；所述摩擦片部分地位于两个所述碟片之间，且所述摩擦片上设有与所述连接孔连通的对接口；所述对接头设置在所述行星摆线减速机构的输入轴上，所述对接头***所述对接口，并被配置为与所述摩擦片保持周向相对静止；

当所述制动装置与一电源连通时，两个所述碟片之间的间隙大于所述摩擦片的厚度，以允许所述摩擦片自转，当所述制动装置与所述电源断开连接时，两个所述碟片沿相互靠近的方向移动，并夹持所述摩擦片，以阻止所述摩擦片自转。

为实现上述目的，本实用新型还提供了一种机械臂，包括如前所述的关节模组，所述关节模组设置在所述机械臂的关节部位。

与现有技术相比，本实用新型的关节模组及机械臂具有如下优点：

前述的关节模组包括动力装置、力矩监测单元机制动装置，所述动力装置拗口电机和减速机；所述减速机包括行星摆线减速机构，所述行星摆线减速机构与所述电机传动连接，且所述行星摆线减速机构的输出部与目标物连接；所述力矩监测单元设置在所述行星摆线减速机构的输出部与所述目标物之间，并用于监测所述目标物受到的外部力矩；所述制动装置用于在所述力矩监测单元所监测到的外部力矩发生突变时对所述电机进行制动。采用行星摆线减速机构可以提高减速机的刚性，改善关节模组的性能。此外，所述关节力矩被设置在机械臂的关节处，于此情形下，所述行星摆线减速机构的输出部可直接或间接地与机械臂的连杆连接，也即，连杆构成所述目标物。那么在人机协作过程中，若机械臂与人发生碰撞，在碰撞发生的瞬间连杆所受到的外部力矩将发生突变，因此利用所述力矩监测单元来监测所述目标物所受到的力矩，就可以判断机械臂是否与外部的人或物发生碰撞，若判定发生碰撞，则立即利用制动装置对电机机进行制动，使得机械臂停止运动，降低对人或物的伤害。

附图说明

附图用于更好地理解本实用新型，不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的整体结构示意图；

图2是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的剖视图；

图3是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的各个部件之间的连接框图；

图4是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图示中主要示出电机；

图5是图4所示的关节模组的A处放大示意图；

图6是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图中主要示出减速机；

图7是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图中主要示出减速机与力矩传感器及目标物；

图8是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图中主要示出力矩传感器、目标物及轴承；

图9是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图中主要示出制动装置，图示中，对接头未***对接口；

图10是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图中示出第一编码器；

图11是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组在装配时利用塞尺调整第一编码器的磁环与磁环读头之间的间隙的示意图；

图12是本实用新型根据一实施例所提供的关节模组的局部结构示意图，图中示出第二编码器；

图13是本实用新型根据另一实施例所提供的关节模组的结构示意图；

图14是本实用新型根据另一实施例所提供的关节模组的剖视图；

图15是本实用新型根据另一实施例所提供的关节模组的局部剖视图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，以下说明内容的各个实施例分别具有一或多个技术特征，然此并不意味着使用本实用新型者必需同时实施任一实施例中的所有技术特征，或仅能分开实施不同实施例中的一部或全部技术特征。换句话说，在实施为可能的前提下，本领域技术人员可依据本实用新型的公开内容，并视设计规范或实作需求，选择性地实施任一实施例中部分或全部的技术特征，或者选择性地实施多个实施例中部分或全部的技术特征的组合，借此增加本实用新型实施时的弹性。

如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，复数形式“多个”包括两个以上的对象，除非内容另外明确指出外。如在本说明书中所使用的，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，除非内容另外明确指出外，以及术语“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或两个元件的相互作用关系。术语“第一”、“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不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。需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的目的在于提供一种关节模组，该关节模组应用于机械臂的关节处，其具有较好的性能，能够承受大扭矩、高转速和高刚性输出，且能够在机械臂与人或物发生碰撞时，及时地控制机械臂停止运动，降低碰撞伤害。

为使本实用新型的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

图1示出本实用新型一实施例所提供的关节模组100的整体结构示意图，图2示出关节模组100的剖视图。参考图1及图2，关节模组100包括动力装置1000、力矩监测单元2000和制动装置3000。其中，动力装置1000包括电机1100和减速机1200，减速机1200包括行星摆线减速机构，行星摆线减速机构与电机1100传动连接，且行星摆线减速机构的输出部1210(如图6所示)与目标物200(如图7所示)连接。力矩监测单元2000设置在行星摆线减速机构的输出部1210与目标物200之间，并用于监测目标物200所受到的外部力矩。制动装置3000用于在力矩监测单元2000所监测到的外部力矩发生突变时对电机1100进行制动。

关节模组100应用于机械臂，具体是应用于机械臂的关节部位。可以理解，机械臂包括多个依次连接的连杆，任意相邻两个连杆的相交处形成一个关节。因此，关节模组100至少应用于相邻的两个连杆的相交处，且行星摆线减速机构的输出部1210与相邻两个连杆中的一者直接或间接地连接。当行星摆线减速机构的输出部1210直接与相应的连杆连接时，目标物200即为连杆，力矩监测单元2000设置在行星摆线减速机构的输出部1210与连杆之间。当行星摆线减速机构的输出部1210通过输出法兰200与相应的连杆连接时，目标物包括输出法兰和连杆，此时，力矩监测单元2000设置在行星摆线减速机构的输出部1210与输出法兰之间。前文中述及的“外部力矩”是指来自于机械臂以外的人或构件的力矩，例如机械臂与人或物发生碰撞时产生的碰撞力。

本实用新型实施例所提供的关节模组100中，利用行星摆线减速机构对电机1100输出的力矩进行降速，能够提高减速机1200的刚性，改善关节模组100的性能，使得关节模组100可以承受大扭矩、高转速、高刚性输出。通过在行星摆线减速机构的输出部1210与目标物200之间设置力矩监测单元2000以实时地监测目标物200所受到的外部力矩，可以根据目标物200所受到的外部力矩的变化来判定机械臂是否与外部的人或构件发生碰撞。具体地，在机械臂正常运行的过程中，若机械臂未发生碰撞，则力矩监测单元2000所监测到的外部力矩保持不变或缓慢变化。机械臂一旦与人或物发生碰撞，在碰撞瞬间，人或物对机械臂的连杆产生外部力矩，力矩监测单元2000监测到突然增大的外部力矩。因此，如图3所示，实际工作时，力矩监测单元2000与一控制器300通信连接，该控制器300例如是关节控制器。控制器300用于接收力矩监测单元2000所监测的外部力矩，并根据外部力矩判断机械臂是否发生碰撞事件，一旦判定机械臂发生碰撞事件，控制器3000立即发送制动指令。制动装置3000在制动指令的控制下动作，以对电机1100进行制动，使得电机1100停止产生驱动力，由此动力装置1000停止动力输出，进而使得机械臂停止运动。通过这样的操作，便可以降低碰撞伤害，提高机械臂进行人机协作时的安全性。

进一步地，关节模组100还包括第一编码器4000和第二编码器5000。第一编码器4000用于监测电机1100的输出轴1140的转速，第二编码器5000用于监测目标物200的位置和转速，进而监测关节模组100所在的关节的空间位置和运动速度。应理解，控制器300还与第一编码器4000和第二编码器5000通信连接，并基于所述电机1100的输出轴1140的转速和所述目标物200的位置和转速控制所述电机1100的运行。通过第一编码器4000和第二编码器5000的使用，可以对机械臂的各个关节的运动进行闭环控制，既提高机械臂的控制精度，也避免因机械臂的运动速度、位置偏移而引发安全风险。

接下去结合具体实施例对关节模组100的详细结构进行描述。需要说明的是，以下仅针对于优选实施例进行描述，但其不是关节模组100的必须的结构，不应对本实用新型构成不当限定。

<实施例一>

本实施例中，优选电机1100为低压无框力矩电机。采用低压无框力矩电机，一方面由于工作电压低，在人机协作时不会发生触电危险，提高使用安全性，另一方面无框力矩电机为超扁平结构，因此可以达到结构紧凑、减小关节模组100的整体体积的效果。可选地，电机1100的工作电压为24V或48V。

详细地，请参考图4及图5，电机1100包括电机壳1110、定子1120、转子1130、输出轴1140。定子1120和转子1130均设置在电机壳1110内，且定子1120环绕转子1130布置。定子1120与电机壳1110通过粘接或其他任意合适的方式固定连接。输出轴1140部分地设置在电机壳1110内，并贯穿转子1130。输出轴1140还与转子1130固定连接，连接方式为粘接、过盈压接、螺栓连接中的任一种，当然，其他合适的连接方式亦可。

于本实施例中，电机1100的输出轴1140直接作为行星摆线减速机构的输入轴。具体地，如图6所示，减速机1200包括减速机壳1220，行星摆线减速机构至少部分地设置在减少机壳1220的内部。行星摆线减速机构包括多个行星齿轮1230，多个行星齿轮1230围绕一中心轴线中心对称地布置。行星摆线减速机构的输出部1210可以是齿盘，齿盘与中心轴线同轴布置。齿盘上设有与多个容纳孔(图中未标注)，多个容纳孔与多个行星齿轮1230一一对应地布置，且每个容纳孔内容纳一个行星齿轮1230。容纳孔的孔壁上设有与行星齿轮啮合的啮合齿。动力装置1000还包括第一齿轮1300，第一齿轮1300套设在电机1100的输出轴1140上，并与电机1100的输出轴1140保持相对静止。电机1100的输出轴1140沿中心轴线***减速机壳1220，第一齿轮1300与所有的行星齿轮1230啮合，如此，电机1100与减速机1200同轴布置。此外，齿盘上还设有多个第一接合孔1211，目标物200上设置有相应的多个第二接合孔(图中未示出)，通过销轴或螺钉穿设在第一接合孔1211和第二接合孔处，实现目标物200与齿盘的连接。由此，电机1100提供的驱动力经由输出轴1140、第一齿轮1300传递至行星摆线减速机构。行星摆线减速机构对电机1100提供的驱动力进行降速、放大后，便能够通过齿盘传输至目标物200，以带动目标物200旋转。此处，根据实际需要，第一齿轮1300是直齿轮或斜齿轮。

可选地，请参考图7及图8，力矩监测单元2000包括第一接合环2100、第二接合环2200和应变片2300。第一接合环2100与第二接合环2200同轴布置，且第一接合环2100环绕在第二接合环2200的外侧。应变片2300设置在第一接合环2100与第二接合环2200之间，且应变片2300连接第一接合环2100和第二接合环2200。第一接合环2100与行星摆线减速机构的输出部1210连接。第二接合环2200与目标物200连接。当目标物200受到外部力矩时，目标物200在外部力矩的作用下带动第二接合环2200扭转，进而带动应变片2300变形，且应变片2300的变形量与外部力矩的大小齿成正比。本领域技术人员知晓，应变片2300的变形量以电信号的形式传输至控制器300，由此控制器300可根据接收到的电信号来获取力矩监测单元2000所监测的外部力矩，进而判断机械臂是否发生碰撞事件。由于力矩监测单元2000直接与目标物200相连，其不会受到关节模组100的各个部件之间的摩擦力的干扰，因此其对于目标物200受到的外部力矩具有极高的灵敏性，有利于控制器300及时准确地判断机械臂是否发生碰撞事件，提高人机协作的安全性。

进一步地，请重点参考图8，关节模组100还包括轴承6000，轴承6000设置在力矩监测单元2000与目标物200之间。具体地，轴承6000的内圈与第一接合环2100连接，轴承6000的外圈与目标物连接。轴承6000的设置目的是承受目标物200所受到的弯矩，避免目标物200所受到的弯矩对力矩监测单元2000造成干扰，一方面提高力矩监测单元2000的对外部力矩监测的准确性，进而提高控制器300对于机械臂是否发生碰撞事件的判断准确性，另一方面也提高力矩监测单元2000的使用寿命。可选的轴承6000的种类包括但不限于交叉滚子轴承、角接触轴承、深沟球轴承中的任一种。

实际中，如图7及图8所示，目标物200包括接合块210和同轴地环绕在接合块210的外侧的第三接合环220。接合块210与力矩监测单元2000的第二接合环2200连接，第三接合环220与轴承6000的外圈连接。需要说明的是，当目标物200为连杆时，轴承6000的外圈上设有压板，连杆与压板连接，也即，目标物200通过压板与轴承6000的外圈间接连接。

制动装置3000可以是现有技术中任意合适的制动结构。在一种可选的实现方式中，参考图9，采用碟片式结构。具体地，制动装置3000包括碟片组件3100、摩擦片3200和对接头3300。其中，碟片组件3100位于电机壳1110内，并与电机壳1110连接。碟片组件3100包括两个碟片3110，两个碟片3110沿电机1100的输出轴1140的延伸方向相对且间隔地布置。碟片组件3100上设有连接孔3120，连接孔3120至少贯穿靠近减速机1200的碟片3110。摩擦片3200部分地设置在两个碟片3110之间，且摩擦片3200上设有与连接孔3120连通的对接口3210。对接头3300设置在电机上，且对接头3300***对接口3210，对接头3300与摩擦片3200保持周向相对静止。当一电源向制动装置3000提供电能时，两个碟片3110之间的间隙大于摩擦片3200的厚度，使得摩擦片3200与碟片组件3100之间间隙配合，从而允许摩擦片3200自转。当电源停止向制动装置3000供电时，两个碟片3110沿相互靠近的方向移动，直至两个碟片3110均抵靠在摩擦片3200上，以夹紧摩擦片3200，并阻止摩擦片3200自转。

基于此，制动装置3000与一电源电性连接，且电源与控制器300通信连接。当机械臂正常运行时，控制器300控制电源向制动装置3000供电，使得摩擦片3200能够在对接头3300的作用下随行星摆线减速机构的输入轴同步旋转。当机械臂发生碰撞事件时，控制器300发出的制动指令即为断电指令，电源在断电指令的控制下停止向制动装置3000供电，使得摩擦片3200被碟片组件3100夹紧而不能旋转，进而阻止行星摆线减速机构的输入轴转动，使得行星摆线减速机构停止工作。

为实现上述目的，制动装置3000还包括基体3400，且基体3400被被配置为电磁机构。基体3400设置在碟片组件3110远离电机1100的输出轴1140的一侧，且靠近基体3400的碟片3110与基体3400通过复位弹性件(图中未示出连接)，远离基体3400的碟片3110与基体3400保持相对静止。当电源向制动装置3000供电时，电源实际是向基体3400供电，此时基体3400产生电磁场，并对靠近基体3400的碟片3110产生相吸的磁力，进而使得靠近基体3400的碟片3110沿靠近基体3400的方向移动，由此两个碟片3110之间的间隙增大，并使得碟片组件3100与摩擦片3200之间间隙配合。与此同时，复位弹性件存储弹性势能。当电源停止向制动装置3000供电时，基体3400停止产生电磁场，复位弹性件释放弹性势能，以驱使与基体3400连接的碟片3110沿远离基体3400的方向移动，也即，与基体3400连接的碟片3110朝向远离基体3400的碟片3110移动，如此，可以认为两个碟片3110沿相互靠近的方向移动，这使得两个碟片3110之间的间隙减小。

此外，优选对接口3210的横截面为非圆形的形状。相应地，对接头3300的横截面也为非圆形的形状，且与对接口3210的形状相匹配。例如对接口3210和对接头3300的横截面均为矩形，并且对接头3300的横截面的面积与对接头3210的横截面的面积相匹配以使得对接头3300能够***对接口3210。

请再参考图10，第一编码器4000包括第一磁环4100和第一磁环读头4200。第一磁环4100设置在电机1100的输出轴1140上并随输出轴1140同步旋转，第一磁环读头4200可设置在电机壳1110上。可选地，第一磁环4100可通过一安装板4300连接至输出轴1140上，且安装板4200的材质为阻磁材料，以避免电机自身的磁场对第一磁环4100造成干扰。由于第一编码器4000仅需要监测电机1100的输出轴1140的转速而无需监测输出轴1140的位置变化(此处所述的位置变化是指输出轴1140因自转而导致的周向位置变化)，因此，第一编码器4000的类型可以是增量式编码器。

在装配第一编码器4000时，可采用标准厚度的塞尺400来调整第一磁环4100与第一磁环读头4200之间的间隙(如图11所示)，使得第一磁环4100与第一磁环读头4200之间的间隙满足要求。

请参考图12，第二编码器5000包括第二磁环(图12中未示出)和第二磁环读头(图12中未示出)。第二磁环设置在目标物200上，并随目标物200同步旋转。第二磁环读头设置在减速机壳1220上。由于第二编码器5000不仅要监测目标物200的转速，还要监测目标物200的位置，因此第二编码器5000的类型优选为绝对值式编码器。

需要说明的是，当目标物200包括输出法兰和连杆时，在装配关节模组100时，就可以将输出法兰与行星摆线减速机构的输出部1210连接，并完成第二编码器5000的布置。当目标物200为连杆时，所述第二编码器5000在组装机械臂时再完成装配，且在生产连杆时，需要预留第二磁环的安装位置。

<实施例二>

本实施例与实施例一的区别之一在于电机1100与行星摆线减速机构的连接方式不同。

请参考图13及图14，于本实施例中，减速机1200还包括传动部1240，传动部1240包括传动轴1241、第二齿轮1242和第三齿轮1243。传动轴1240部分地穿设在减速机壳1220内部。第二齿轮1242和第三齿轮1243均套设在传动轴1241上，并与传动轴1241保持相对静止。第三齿轮1243与行星摆线减速机构的行星轮(图13及图14中未示出)啮合。动力装置1100仍包括第一齿轮1300，第一齿轮1300套设在电机1100的输出轴1140上，并与输出轴1140保持相对静止。第一齿轮1300与第二齿轮1242啮合。也就是说，于本实施例中，电机1100产生的驱动力经由输出轴1140、第一齿轮1300传输至第二齿轮1242，然后依次经由第二齿轮1242、传动轴1241、第三齿轮1243传递至行星摆线减速机的行星轮。

基于上述结构，本实施例与实施例一的区别之二在于：第二编码器5000的设置位置不同。

参考图15，于本实施例中，第二编码器5000的第二磁环5100可设置在传动轴1241上，并随传动轴1241同步旋转。第二磁环读头5200可以设置在任意合适的位置，例如减速机1200还包括固定法兰1250，固定法兰1250设置在减速机壳1220靠近电机1100的一端上并与电机壳1110连接，第二磁环读头5200可以设置在固定法兰1250上。

由于传动轴1241的旋转时的角速度与第三齿轮1243的旋转时的角速度相同，而第三齿轮1243与行星摆线减速机构的行星轮的传动比、行星摆线减速机构的传动比均已知，因此，通过第二编码器5000监测传动轴1241的位置和速度，可以得到目标物200的位置和速度。这样的设置方式，可以提高关节模组100的紧凑性。

进一步地，本实用新型实施例还提供了一种机械臂，机械臂包括前述的关节模组。关节模组设置在机械臂的关节部位。

虽然本实用新型披露如上，但并不局限于此。本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种关节模组，其特征在于，包括：

动力装置，包括电机和减速机，所述减速机包括行星摆线减速机构，所述行星摆线减速机构与所述电机传动连接，且所述行星摆线减速机构的输出部与目标物连接；

力矩监测单元，设置在所述行星摆线减速机构的输出部与所述目标物之间，并用于监测所述目标物受到的外部力矩；以及，

制动装置，用于在所述力矩监测单元所监测到的外部力矩发生突变时对所述电机进行制动。

2.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第一编码器和第二编码器；所述第一编码器包括第一磁环，所述第一磁环设置在所述电机的输出轴上并随所述电机的输出轴同步旋转，以使得所述第一编码器监测所述电机的输出轴的转速；所述第二编码器用于监测所述目标物的位置和转速。

3.根据权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述第二编码器包括第二磁环，所述第二磁环设置在所述目标物上，并随目标物同步旋转。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的关节模组，其特征在于，所述行星摆线减速机构包括行星齿轮；所述动力装置还包括第一齿轮，所述第一齿轮套设在所述电机的输出轴上，并与所述电机的输出轴保持相对静止；所述第一齿轮与所述行星齿轮啮合。

5.根据权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述行星摆线减速机构包括行星齿轮；所述减速机包括传动部，所述传动部包括传动轴、第二齿轮和第三齿轮，所述第二齿轮和所述第三齿轮均套设在所述传动轴上，并与所述传动轴保持相对静止，所述第三齿轮与所述行星齿轮啮合；所述动力装置还包括第一齿轮，所述第一齿轮套设在所述电机的输出轴上，并与所述电机的输出轴保持相对静止，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合。

6.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，所述第二编码器包括第二磁环，所述第二磁环设置在所述传动轴上，以使得所述第二编码器监测所述传动轴的位置和速度，进而监测所述目标物的位置和速度。

7.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述力矩监测单元包括第一接合环、第二接合环和应变片，所述第一接合环同轴地环绕在所述第二接合环的外侧，所述应变片设置在所述第一接合环和所述第二接合环之间，并连接所述第一接合环和所述第二接合环；所述第一接合环与所述行星摆线减速机构的输出部连接，所述第二接合环与所述目标物连接。

8.根据权利要求7所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组还包括轴承，所述轴承的内圈与所述第一接合环连接，所述轴承的外圈与所述目标物连接。

9.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述行星摆线减速机构具有输入轴；所述制动装置包括碟片组件、摩擦片和对接头，所述碟片组件包括两个碟片，两个所述碟片相对且间隔地布置；所述碟片组件上设有连接孔，所述连接孔至少贯穿靠近所述行星摆线减速机构的输入轴的所述碟片；所述摩擦片部分地位于两个所述碟片之间，且所述摩擦片上设有与所述连接孔连通的对接口；所述对接头设置在所述行星摆线减速机构的输入轴上，所述对接头***所述对接口，并被配置为与所述摩擦片保持周向相对静止；

当所述制动装置与一电源连通时，两个所述碟片之间的间隙大于所述摩擦片的厚度，以允许所述摩擦片自转，当所述制动装置与所述电源断开连接时，两个所述碟片沿相互靠近的方向移动，并夹持所述摩擦片，以阻止所述摩擦片自转。

10.一种机械臂，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的关节模组，所述关节模组设置在所述机械臂的关节部位。