机器人及其集成关节制造技术

一种机器人及其集成关节，属于类人形服务机器人技术领域。该机器人集成关节(100)将电机组件(10)、谐波减速器(20)、输出轴(30)、电机端编码器(61)、输出端编码器(62)与电机驱动器(63)集成一体。电机组件(10)提供动力，电机轴(12)高速转动，并将动力传递至谐波减速器(20)。谐波减速器(20)的波发生器(21)带动柔轮(22)柔性变形，柔轮(22)与刚轮(23)啮合传动，并且刚轮(23)固定在电机框(11)，柔轮(22)低速转动，柔轮(22)带动输出轴(30)转动以输出动力。输出轴(30)通过第一轴承(51)支承在轴承支撑结构(40)上。电机端编码器(61)用于检测电机轴(12)的转角，输出端编码器(62)用于检测输出轴(30)的转角，并通过电机驱动器(63)来驱动电机轴(12)转动以输出预定位移、速度与力矩。该机器人集成关节(100)结构简单紧凑，快速装配制造，电气连接方便，重量较小，成本较低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】机器人及其集成关节
本申请属于类人形服务机器人
，涉及机器人及其集成关节。
技术介绍
机器人关节是机器人的重要组成部分，其性能的好坏直接影响机器人的性能。传统的机器人关节采用成品电机、减速机、编码器和驱动器等成熟器件来设计，在设计过程中往往遇到因器件过多而导致的结构布局复杂、结构件设计复杂重量大、电气器件接线安装复杂、成本较高、整机调试困难等问题。这些问题严重制约着机器人产品的快速迭代。专利技术概述技术问题本申请实施例的目的在于提供一种机器人集成关节及机器人，以解决现有机器人关节结构布局复杂、结构件设计复杂重量大、不易实施的技术问题。问题的解决方案技术解决方案为解决上述技术问题，本申请实施例采用的技术方案是：第一方面，提供一种机器人集成关节，包括：电机组件，其包括电机框及转动安装于所述电机框上的电机轴；谐波减速器，其包括由所述电机轴驱动的波发生器、由所述波发生器驱动变形的柔轮，以及固定于所述电机框上且与所述柔轮相啮合的刚轮；输出轴，其同轴安装于所述柔轮上；轴承支撑结构，其安装于所述电机框上；第一轴承，其支承所述输出轴在所述轴承支撑结构；电机端编码器，其用于检测所述电机轴的转角；输出端编码器，其用于检测所述输出轴的转角；以及电机驱动器，其与所述电机端编码器、所述输出端编码器电连接。在一个实施例中，所述输出轴具有沿轴向延伸的第一贯通孔，所述电机轴具有沿轴向延伸的第二贯通孔，所述输出轴连接有同轴设置的中空轴，所述中空轴穿过所述第二贯通孔设置。在一个实施例中，所述电机轴的一端部安装有转接法兰，所述转接法兰具有沿所述中空轴的轴向延伸的过孔，所述中空轴穿过所述过孔，所述波发生器安装于所述转接法兰上。在一个实施例中，所述电机轴与所述中空轴之间设置有密封结构。在一个实施例中，所述密封结构包括安装于所述中空轴的外表面上的第一密封圈和/或第二轴承；在所述密封结构包括所述第一密封圈与所述第二轴承时，所述第一密封圈与所述第二轴承沿所述中空轴的轴向间隔设置。在一个实施例中，所述轴承支撑结构包括固定于所述电机框的轴承座、安装于所述轴承座上的外圈压板、安装于所述输出轴上的内圈压板，所述外圈压板抵设于所述第一轴承的外圈，所述内圈压板抵设于所述第一轴承的内圈，所述外圈压板与所述内圈压板之间设置有第二密封圈。在一个实施例中，所述电机组件还包括固定于所述电机框的定子，固定于所述电机轴上的转子、安装于所述电机框的一端的盖体、支承所述电机轴在所述电机框上的第三轴承，以及支承所述电机轴在所述盖体上的第四轴承，所述电机轴穿过所述盖体设置。在一个实施例中，所述电机端编码器安装于所述电机轴穿出所述盖体的部分；所述输出端编码器安装于所述中空轴穿出所述盖体的部分，所述输出端编码器与所述电机端编码器间隔设置。在一个实施例中，所述电机驱动器位于所述中空轴远离所述输出轴的一端，所述电机端编码器、所述输出端编码器与所述电机驱动器沿所述电机轴的轴向依次设置，所述电机驱动器与所述输出端编码器与所述电机端编码器外部设置有壳体，所述壳体安装于所述电机框上。在一个实施例中，所述中空轴远离于所述输出轴的一端通过第五轴承支承在所述壳体上，所述壳体在设有所述第五轴承处开设有安装孔，所述中空轴的一端穿过所述安装孔。在一个实施例中，所述壳体为金属件，所述电机驱动器具有功率管，所述功率管产生的热量通过导热件传导至所述壳体的表面，所述导热件的两端分别抵设于所述功率管与所述壳体。在一个实施例中，所述输出端编码器与所述电机驱动器之间设置有电磁屏蔽板。在一个实施例中，所述电机框上设置有电气安装座，所述电气安装座设置有与所述电机驱动器电连接的接口电路板，所述接口电路板设有插接件和指示灯。第二方面，提供一种机器人，包括上述的机器人集成关节。本申请实施例提供的机器人集成关节及机器人的有益效果在于：该机器人集成关节将电机组件、谐波减速器、输出轴、电机端编码器、输出端编码器与电机驱动器集成一体。电机组件提供动力，电机轴高速转动，并将动力传递至谐波减速器。谐波减速器的波发生器带动柔轮柔性变形，柔轮与刚轮啮合传动，并且刚轮固定在电机框，柔轮低速转动，柔轮带动输出轴转动以输出动力。其中，输出轴通过第一轴承支承在轴承支撑结构上。电机端编码器用于检测电机轴的转角，输出端编码器用于检测输出轴的转角，并通过电机驱动器来驱动电机轴转动以输出预定位移、速度与力矩，实现精准的运动控制。通过电机驱动器的置入，与外界装置连接只需要电源线和通讯线两种线缆，大大减少了机器人上走线的复杂程度。该机器人集成关节结构简单紧凑，快速装配制造，电气连接方便，重量较小，成本较低，并且可以实现单关节的单独调试，调试通过后再安装到整机上进行调试。专利技术的有益效果对附图的简要说明附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的机器人集成关节的立体装配图；图2为图1的机器人集成关节的另一角度立体装配图；图3为图1的机器人集成关节的侧视图；图4为图3的机器人集成关节的沿A-A线的剖视图；图5为图1的机器人集成关节的立体分解图；图6为图5的机器人集成关节中应用的轴承支撑结构、第一轴承与输出轴的立体分解图；图7为图5的机器人集成关节中应用的谐波减速器的立体分解图；图8为图5的机器人集成关节的进一步立体分解图，其中，轴承支撑结构、第一轴承、输出轴、电机端编码器、输出端编码器、电机驱动器、壳体未示；图9为图5的机器人集成关节中应用的电机端编码器、输出端编码器、电机驱动器与支座的立体分解图；图10为本申请实施例提供的机器人的立体装配图；图11为本申请另一实施例提供的机器人的立体装配图；图12为本申请另一实施例提供的机器人的立体装配图。专利技术实施例本专利技术的实施方式为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”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本文档来自技高网...

【技术保护点】
机器人集成关节，其特征在于，包括：/n电机组件，其包括电机框及转动安装于所述电机框上的电机轴；/n谐波减速器，其包括由所述电机轴驱动的波发生器、由所述波发生器驱动变形的柔轮，以及固定于所述电机框上且与所述柔轮相啮合的刚轮；/n输出轴，其同轴安装于所述柔轮上；/n轴承支撑结构，其安装于所述电机框上；/n第一轴承，其支承所述输出轴在所述轴承支撑结构；/n电机端编码器，其用于检测所述电机轴的转角；/n输出端编码器，其用于检测所述输出轴的转角；以及/n电机驱动器，其与所述电机端编码器、所述输出端编码器电连接。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】机器人集成关节，其特征在于，包括：
电机组件，其包括电机框及转动安装于所述电机框上的电机轴；
谐波减速器，其包括由所述电机轴驱动的波发生器、由所述波发生器驱动变形的柔轮，以及固定于所述电机框上且与所述柔轮相啮合的刚轮；
输出轴，其同轴安装于所述柔轮上；
轴承支撑结构，其安装于所述电机框上；
第一轴承，其支承所述输出轴在所述轴承支撑结构；
电机端编码器，其用于检测所述电机轴的转角；
输出端编码器，其用于检测所述输出轴的转角；以及
电机驱动器，其与所述电机端编码器、所述输出端编码器电连接。


如权利要求1所述的机器人集成关节，其特征在于，所述输出轴具有沿轴向延伸的第一贯通孔，所述电机轴具有沿轴向延伸的第二贯通孔，所述输出轴连接有同轴设置的中空轴，所述中空轴穿过所述第二贯通孔设置。


如权利要求2所述的机器人集成关节，其特征在于，所述电机轴的一端部安装有转接法兰，所述转接法兰具有沿所述中空轴的轴向延伸的过孔，所述中空轴穿过所述过孔，所述波发生器安装于所述转接法兰上。


如权利要求2所述的机器人集成关节，其特征在于，所述电机轴与所述中空轴之间设置有密封结构。


如权利要求4所述的机器人集成关节，其特征在于，所述密封结构包括安装于所述中空轴的外表面上的第一密封圈和/或第二轴承；在所述密封结构包括所述第一密封圈与所述第二轴承时，所述第一密封圈与所述第二轴承沿所述中空轴的轴向间隔设置。


如权利要求1至5任一项所述的机器人集成关节，其特征在于，所述轴承支撑结构包括固定于所述电机框的轴承座、安装于所述轴承座上的外圈压板、安装于所述输出轴上的内圈压板，所述外圈压板抵设于所述第一轴承的外圈，所述内圈压板抵设于所述第一轴承的内圈，所述外圈压板与所述内圈压板之间设置有第二密...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海雷，赵明国，贺小玉，董浩，熊友军，
申请(专利权)人：深圳市优必选科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44