一种紧凑型机器人柔顺关节制造技术

本实用新型专利技术涉及一种紧凑型机器人柔顺关节，包括扁平结构的外壳体，其内部并列设置有传动部和输出部；传动部的结构为：包括位于外壳体内底面左侧的电机，电机向上的输出端端头安装有谐波减速机，位于电机上方的谐波减速机底面固装有主动齿轮；输出部的结构为：包括与主动齿轮啮合的弹性复合齿轮，弹性复合齿轮上部和下部均固装有光电编码器，位于下方光电编码器下部的弹性复合齿轮上固装有输出法兰；本实用新型专利技术将并列设置的传动部和输出部安装容纳于扁平结构的外壳体内，并在输出部设置有弹性复合齿轮以及测量形变的光电编码器，从而在缩小整体体积的同时，有效提高了关节的柔顺性，并且力矩控制精准，实用性好。实用性好。实用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种紧凑型机器人柔顺关节


[0001]本技术涉及机器人
，尤其是一种紧凑型机器人柔顺关节。

技术介绍

[0002]现有技术中，机器人关节内部的作动器和负载之间的接口通常被设计成尽可能的刚性，因为增加刚度能提高控制精度、稳定性和位置控制带宽；然而，刚性关节接口的机器人在受到意想不到的接触和外部扰动时将不可避免地会伤害用户。
[0003]另一方面，机器人关节一般工作于低速、大力矩的环境下，关节的运动涉及到力控技术。在一个直驱作动器中，高速的伺服电机与负载直接相连，利用电磁转矩与电机电流的关系来控制输出转矩；由于伺服电机在低转速和高转矩的情况下效率极低，因此机器人关节中现有的力控制技术，即使用直驱和减速器的电流来控制输出转矩，会严重影响力矩控制的精度。
[0004]再者，一个关节产生一个自由度，复杂的多自由度机器人则需要多个关节的组合，单关节的体积和质量决定了整个机器人的体积和质量。在工业场合中，机器人更注重于功能的实现，对空间没有太大的限制，现有的机器人亦体积较大；但在服务机器人领域，一个多自由度的人机协作机器人则需要小型化，尤其是核心关节，需要紧凑小巧。

技术实现思路

[0005]本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的紧凑型机器人柔顺关节，从而在缩小关节整体体积的同时，有效提高了关节的柔顺性，并且保证了力矩控制的精准，实用性好。
[0006]本技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种紧凑型机器人柔顺关节，包括扁平结构的外壳体，外壳体内部并列设置有传动部和输出部；
[0008]所述传动部的结构为：包括位于外壳体内底面左侧的电机，电机向上的输出端端头安装有谐波减速机，位于电机上方的谐波减速机底面固装有主动齿轮；
[0009]所述输出部的结构为：包括与主动齿轮啮合的弹性复合齿轮，弹性复合齿轮上部和下部均固装有光电编码器，位于下方光电编码器下部的弹性复合齿轮上固装有输出法兰。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进：
[0011]所述弹性复合齿轮的结构为：包括与主动齿轮啮合的刚性齿轮，刚性齿轮下方沿着轴向间隔设置有支撑体，位于刚性齿轮和支撑体之间的间隔内固装有弹性体。
[0012]所述弹性体通过粘连工艺粘接于刚性齿轮和支撑体之间，构成一体式结构的弹性复合齿轮。
[0013]所述主动齿轮顶部的中心和支撑体底部的中心均沿着轴向向外延伸构成支撑轴，位于主动齿轮上方和支撑体下方的支撑轴上均套装有光电编码器；所述支撑轴中部沿着轴
向开有贯穿弹性复合齿轮的通孔。
[0014]所述外壳体包括从上至下依次叠装的上壳体、中壳体和下壳体，其中中壳体为传动部和输出部安装的支撑框架。
[0015]所述中壳体左侧固装有法兰盘一，电机固装于法兰盘一的下方，电机的输出端向上贯穿法兰盘一；位于法兰盘一上方的中壳体内壁面嵌装有动力轴承，动力轴承通过其内壁面套装于谐波减速机外部；所述电机输出端与谐波减速机之间通过轴套衔接；
[0016]所述中壳体右侧的上部嵌装有上轴承，下壳体右侧的底壁面上嵌装有下轴承，所述上轴承通过其内壁面套装于弹性复合齿轮的上部，下轴承通过其内壁面套装于输出法兰的外部。
[0017]位于电机下方与下壳体左侧内底面之间安装有电控板，电控板上部四个角处均安装有立柱，立柱顶部与法兰盘一底面固装；位于电控板左侧外部的下壳体壁面上开有内外贯穿的凹口，电控板通过凹口与外部接线；所述电机、谐波减速机和光电编码器均与电控板电性连接。
[0018]所述谐波减速机上方固装有上板，谐波减速机下方固装有法兰盘二，所述动力轴承套装于上板和法兰盘二之间的谐波减速机上，动力轴承内壁面的直径小于上板和法兰盘二的外直径。
[0019]所述下壳体右侧的外壁面上安装有下端盖，下轴承位于下端盖内侧，所述输出法兰向下贯穿下端盖。
[0020]所述光电编码器的结构为：包括套装于弹性复合齿轮的光栅，光栅圆周处配装有读头；所述读头固装于外壳体内部，读头面向光栅的壁面上开有凹槽，光栅边缘嵌装至凹槽内。
[0021]本技术的有益效果如下：
[0022]本技术结构紧凑、合理，操作方便，通过将传动部和输出部并列安装容纳于扁平结构的外壳体内，并合理巧妙布局传动部和输出部各自的结构，从而将关节整体高度集成化、小型化，大大缩小其整体体积；通过输出部上弹性复合齿轮的引入，有效降低了关节刚度，提高了关节的柔顺性；通过在输出部两端安装光电编码器，来监测弹性复合齿轮弹性体的形变，通过形变来评估力矩的大小，从而保证了力矩控制的精准；本技术体积小巧，力控成本低，实用性好，尤其适用于小型多自由度机器人的搭建。
[0023]本技术还包括如下优点：
[0024]下壳体壁面上的凹口，用于电控板与外部控制器的线路连接。
附图说明
[0025]图1为本技术的结构示意图。
[0026]图2为图1的爆炸图。
[0027]图3为本技术弹性复合齿轮的结构示意图。
[0028]其中：1、外壳体；2、电控板；3、电机；4、主动齿轮；5、谐波减速机；6、弹性复合齿轮；7、上轴承；8、光电编码器；9、下轴承；11、上壳体；12、中壳体；13、下壳体；131、凹口；14、挡块；15、下端盖；21、立柱；31、法兰盘一；32、轴套；51、谐波发生器；52、柔轮；53、钢轮；54、法兰盘二；55、上板；56、动力轴承；61、刚性齿轮；62、弹性体；63、支撑体；64、输出法兰；81、读
头；82、光栅。
具体实施方式
[0029]下面结合附图，说明本技术的具体实施方式。
[0030]如图1和图2所示，本实施例的一种紧凑型机器人柔顺关节，包括扁平结构的外壳体1，外壳体1内部并列设置有传动部和输出部；
[0031]传动部的结构为：包括位于外壳体1内底面左侧的电机3，电机3向上的输出端端头安装有谐波减速机5，位于电机3上方的谐波减速机5底面固装有主动齿轮4；
[0032]输出部的结构为：包括与主动齿轮4啮合的弹性复合齿轮6，弹性复合齿轮6上部和下部均固装有光电编码器8，位于下方光电编码器8下部的弹性复合齿轮6上固装有输出法兰64，输出法兰64与外部负载衔接安装，通过输出法兰64向外部负载传递动力。
[0033]通过将传动部和输出部并列安装容纳于扁平结构的外壳体1内，并合理巧妙布局传动部和输出部各自的结构，选用扁平形式的电机3和谐波减速机5，从而有效减小轴向长度，将关节整体高度集成化、小型化，大大缩小其整体体积；通过输出部上弹性复合齿轮6的引入，有效降低了关节刚度，提高了关节的柔顺性，能够有效缓解外界冲击，大大降低机器人在人机协作过程中对人及关节本身的损伤风险；通过在输出部两端安装光电编码器8，来监测弹性复合齿轮6弹性体62的形变，通过形变来评估力矩的大小，从而保证了力矩控制的精准。
[0034]如图3所示，弹性复合齿轮6的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紧凑型机器人柔顺关节，其特征在于：包括扁平结构的外壳体(1)，外壳体(1)内部并列设置有传动部和输出部；所述传动部的结构为：包括位于外壳体(1)内底面左侧的电机(3)，电机(3)向上的输出端端头安装有谐波减速机(5)，位于电机(3)上方的谐波减速机(5)底面固装有主动齿轮(4)；所述输出部的结构为：包括与主动齿轮(4)啮合的弹性复合齿轮(6)，弹性复合齿轮(6)上部和下部均固装有光电编码器(8)，位于下方光电编码器(8)下部的弹性复合齿轮(6)上固装有输出法兰(64)。2.如权利要求1所述的一种紧凑型机器人柔顺关节，其特征在于：所述弹性复合齿轮(6)的结构为：包括与主动齿轮(4)啮合的刚性齿轮(61)，刚性齿轮(61)下方沿着轴向间隔设置有支撑体(63)，位于刚性齿轮(61)和支撑体(63)之间的间隔内固装有弹性体(62)。3.如权利要求2所述的一种紧凑型机器人柔顺关节，其特征在于：所述弹性体(62)通过粘连工艺粘接于刚性齿轮(61)和支撑体(63)之间，构成一体式结构的弹性复合齿轮(6)。4.如权利要求2所述的一种紧凑型机器人柔顺关节，其特征在于：所述主动齿轮(4)顶部的中心和支撑体(63)底部的中心均沿着轴向向外延伸构成支撑轴，位于主动齿轮(4)上方和支撑体(63)下方的支撑轴上均套装有光电编码器(8)；所述支撑轴中部沿着轴向开有贯穿弹性复合齿轮(6)的通孔。5.如权利要求1所述的一种紧凑型机器人柔顺关节，其特征在于：所述外壳体(1)包括从上至下依次叠装的上壳体(11)、中壳体(12)和下壳体(13)，其中中壳体(12)为传动部和输出部安装的支撑框架。6.如权利要求5所述的一种紧凑型机器人柔顺关节，其特征在于：所述中壳体(12)左侧固装有法兰盘一(31)，电机(3)固装于法兰盘一(31)的下方，电机(3)的输出端向上贯穿法兰盘一(31)；位于法兰盘一(31)上方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙成，
申请(专利权)人：无锡智动力机器人有限公司，
类型：新型
国别省市：