一种机器人集成关节单元及应用其的足式机器人制造技术

本实用新型专利技术公开了一种机器人集成关节单元及应用其的足式机器人，属于机器人关节技术领域。现有的双关节线路布置方式影响机器人结构安全以及美观，并且线材很容易损坏，影响线材的使用寿命。本实用新型专利技术包括第一电机及减速器总成、第二电机总成、第二减速器总成、第一输出连杆。本实用新型专利技术的双关节的双电机处于关节的同一侧，避免了电机动力线缆需要穿过关节，能够有效减缓电机动力线缆的疲劳损坏，延长电机电缆线材的使用寿命。本实用新型专利技术电机组件及关节连杆不需要预留专门的穿线孔以及线缆安置机构，使其结构更加可靠；进一步提升了双关节单元的集成度，降低了关节单元的轴向尺寸，结构更加美观。

A robot integrated joint unit and its foot robot

【技术实现步骤摘要】
一种机器人集成关节单元及应用其的足式机器人
本技术涉及一种机器人集成关节单元及应用其的足式机器人，属于机器人关节

技术介绍
目前，用于机器人的动力单元，一般采用独立的关节单元串联或并联等的结构。尤其是足式机器人领域，机器人的每条腿通常是使用独立的关节单元串联的结构。对于结构要求紧凑的双关节单元，尤其是用于足式机器人的场合，现有双关节单元的两个电机布置在回转关节的两侧，为了确保双电机的正常运转，必须考虑线路布置方式。现有的线路布置方式主要两种：一种是采用非中空走线的方式，线材直接外挂在机器人关节外面，但影响机器人结构安全以及美观，并且线材很容易损坏，同时如果线路布置不合理的话，会影响关节的活动范围；另一种采用中空走线的方式，但电机组件及关节连杆需要预留专门的穿线孔以及线缆安置机构，增加了关节的复杂性以及空间尺寸，同时关节的运动会对线材造成磨损和疲劳损伤，影响线材的使用寿命。进一步，由于地面的地形复杂多变或来自外界的冲击干扰力，当机器人关节电机的驱动力矩大于关节减速器能够承受的最大力矩或者来自外界的通过减速器输出轴传递到减速器的最大力矩大于关节减速器能够承受的最大力矩时，机器人关节的减速器将处于超负荷工作状态，将导致减速器齿轮等关节零部件损坏。并且，由于很多工况下机器人关节长时间工作于往复模式，并且需要承担来自地面或外部环境的冲击载荷，故其减速器各齿的啮合齿面会出现较为严重的磨损不均匀现象。
技术实现思路
针对现有技术的缺陷，本技术的目的在于提供一种双电机装配在回转关节的同一侧，避免电机线路需要穿接回转关节，能够延长电机电缆线材的使用寿命的结构更加可靠和美观的机器人集成关节单元及应用其的足式机器人。本技术的另一目的在于提供一种能够摩擦打滑，实现力矩限制的，适用于多种复杂工况的，关节承受冲击载荷时不会导致关节零部件损坏的机器人集成关节单元及应用其的足式机器人。为实现上述目的，本技术的技术方案为：一种机器人集成关节单元包括第一电机及减速器总成、第二电机总成、第二减速器总成、第一输出连杆；所述第一电机及减速器总成在其输出轴端这侧安装有第一输出连杆；所述第一电机及减速器总成的另一侧安装固定有所述第二电机总成；所述第二减速器总成设置在所述第一输出连杆内；所述第二电机总成的输出轴，穿过所述第一电机及减速器总成，与第二减速器总成的输入端固定连接。本技术的双关节的双电机处于关节的同一侧，避免了电机动力线缆需要穿过关节，能够有效减缓电机动力线缆的疲劳损坏，延长电机电缆线材的使用寿命。本技术电机组件及关节输出连杆不需要预留专门的穿线孔以及线缆安置机构，使其结构更加可靠；进一步提升了双关节单元的集成度，降低了关节单元的轴向尺寸，结构更加美观。作为优选技术措施，所述第一电机及减速器总成与第二电机总成装配在第一输出连杆的内侧。所述第一输出连杆在外侧，能够对关节电机进行有效保护，避免关节电机被外物撞击损坏，延长第一电机及减速器总成与第二电机总成的使用寿命。实现本技术另一技术的目的的技术方案：所述第一电机及减速器总成以及第二减速器总成分别配有力矩限制器。本技术对减速器总成所承受的力矩进行限制，从而防止减速器总成本身因为承受来自电机端或关节单元输出端的较大力矩，而导致减速器总成的损坏，使得本技术能够适用于各种复杂工况，避免了关节输出端受到的外部冲击扭矩对关节单元内部减速器等零部件的损坏，并且在力矩限制器工作时的打滑现象，可以均衡减速器日常运行的磨损，避免出现减速器各齿的啮合齿面磨损不均匀的情况。作为优选技术措施，所述第一电机及减速器总成的力矩限制器包括第一摩擦盘、第一盘垫和第一摩擦力生成器；所述第二减速器总成的力矩限制器包括第二摩擦盘、第二盘垫和第二摩擦力生成器；所述第一摩擦力生成器与第二摩擦力生成器包括但不限于碟簧、波形弹簧、螺旋弹簧，结构简单，紧凑可靠，成本低。作为优选技术措施，所述第一电机及减速器总成具有第一电机编码器和第一输出编码器；所述第二电机总成具有第二电机编码器；所述第二减速器总成具有第二输出编码器；所述第一电机编码器包括第一电机编码器定子和第一电机编码器转子；所述第一输出编码器包括第一输出编码器定子和第一输出编码器转子；所述第二电机编码器包括第二电机编码器定子和第二电机编码器转子；所述第二输出编码器包括第二输出编码器定子和第二输出编码器转子。使用双编码器可以更精确的同时检测电机的转角和关节输出端的转角，提高关节的被控性能。并且双编码器可以实现在关节力矩限制器发生限制作用时，即减速器总成发生打滑时，也能对关节输出端的转角进行准确检测。作为优选技术措施，还包括用于给第一输出连杆上的组件及后续与第一输出连杆相连的别的组件供电、通讯的无线电能传输组件和无线信号传输组件，所述无线电能传输组件包括电能发射线圈和电能接收线圈；所述无线信号传输组件采用的无线传输方式包括但不限于无线电、红外、激光。所述无线电能传输组件，根据实际需要也可以承担无限通讯的功能。实现了旋转关节之间的无线电能传输和无线信息传输，省去了关节跨接线缆，并且能够实现了关节的连续旋转，增大了关节的工作空间。作为优选技术措施，所述无线电能传输组件和无线信号传输组件，安置在所述第一电机及减速器总成与第一输出连杆之间；或安置在所述第一电机及减速器总成的内部。实现了电能与信号的无线传输，并根据实现需要，选择安装位置，适用范围广，有利于提升关节单元的集成度。作为优选技术措施，所述第一电机及减速器总成与第二电机总成上，固定有电机驱动器和电机导热散热组件。关节单元的集成度进一步提升，关节单元的散热状况更加良好，有利于关节单元大功率输出。作为优选技术措施，所述第一电机及减速器总成的外壳上，固定有关节转接件；所述关节转接件与所述第一电机及减速器总成相固定连接的一端具有凹型结构。只需拧下关节转接件与所述第一电机及减速器总成上固定用的螺丝，就能实现双关节单元与节转接件的拆装，结构紧凑可靠重量轻。作为优选技术措施，所述第一减速器总成与第二减速器总成分别是行星减速器；所述第一减速器总成与第二减速器总成的行星齿轮采用双联齿轮；所述第一减速器总成和第二减速器总成的内齿圈的外圈分别与第一摩擦盘和第二摩擦盘摩擦连接。行星减速器结构简单，成本低，采用双联齿轮的行星减速器相比于一般的单级行星减速器，减速比可调整范围更大。行星减速器的内齿圈的外圈直接与摩擦盘摩擦连接，结构简洁、紧凑、可靠。作为优选技术措施，第一电机及减速器总成和第二电机总成采用外转子电机。外转子电机工艺简单，成本低。作为优选技术措施，足式机器人包括上述的机器人集成关节单元。足式机器人的双关节的双电机处于关节的同一侧，避免了电机动力线缆需要穿过关节，能够有效减缓电机动力线缆的疲劳损坏，延长电机电缆线材的使用寿命。本技术电机组件及关节连杆不需要预留专门的穿线孔以及线缆安置机构，使其结构更加可靠；进一步提升了机器人的集成度，降低了关节单元的轴向尺寸，结构更加美观。...

【技术保护点】
1.一种机器人集成关节单元，其特征在于，包括第一电机及减速器总成（3）、第二电机总成（4）、第二减速器总成（40）、第一输出连杆（1）；/n所述第一电机及减速器总成（3）在其输出轴端这侧安装有第一输出连杆（1）；所述第一电机及减速器总成（3）的另一侧安装固定有所述第二电机总成（4）；所述第二减速器总成（40）设置在所述第一输出连杆（1）内；所述第二电机总成（4）的输出轴，穿过所述第一电机及减速器总成（3），与第二减速器总成（40）的输入端固定连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人集成关节单元，其特征在于，包括第一电机及减速器总成（3）、第二电机总成（4）、第二减速器总成（40）、第一输出连杆（1）；
所述第一电机及减速器总成（3）在其输出轴端这侧安装有第一输出连杆（1）；所述第一电机及减速器总成（3）的另一侧安装固定有所述第二电机总成（4）；所述第二减速器总成（40）设置在所述第一输出连杆（1）内；所述第二电机总成（4）的输出轴，穿过所述第一电机及减速器总成（3），与第二减速器总成（40）的输入端固定连接。


2.如权利要求1所述的一种机器人集成关节单元，其特征在于，所述第一电机及减速器总成（3）与第二电机总成（4）装配在第一输出连杆（1）的内侧。


3.如权利要求1所述的一种机器人集成关节单元，其特征在于，所述第一电机及减速器总成（3）以及第二减速器总成（40）分别配有力矩限制器。


4.如权利要求3所述的一种机器人集成关节单元，其特征在于，所述第一电机及减速器总成（3）的力矩限制器包括第一摩擦盘（311）、第一盘垫（310）和第一摩擦力生成器（39）；所述第二减速器总成（40）的力矩限制器包括第二摩擦盘（46）、第二盘垫（47）和第二摩擦力生成器（45）；所述第一摩擦力生成器（39）与第二摩擦力生成器（45）包括但不限于碟簧、波形弹簧、螺旋弹簧。


5.如权利要求4所述的一种机器人集成关节单元，其特征在于，所述第一电机及减速器总成（3）具有第一电机编码器和第一输出编码器；所述第二电机总成（4）具有第二电机编码器；所述第二减速器总成（40）具有第二输出编码器；所述第一电机编码器包括第一电机编码器定子（91）和第一电机编码器转子（92）；所述第一输出编码器包括第一输出编码器定子（95）和第一输出编码器转子（96）；所述第二电机编码器包括第二电机编码器定子（93）和第二电机编码器转子（94）；所述第二输出编码器包括第二输出编码器定子（97...

【专利技术属性】
技术研发人员：王兴兴，杨知雨，
申请(专利权)人：杭州宇树科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33