一种四足机器人关节动力单元制造技术

一种四足机器人关节动力单元，涉及机器人技术领域。为解决机器人关节动力存在单元整体重量和尺寸较大，抗冲击能力弱，由于齿轮传动齿隙所造成的输出端位置不可控，在长时间运转下散热能力差，各关节与控制器之间通信速度慢的问题。采用将减速器、电机和驱动器看作三部分进行顺序安装，关节动力单元内部空间利用率较高，整体的体积较小，重量较轻，抗冲击能力较强；电机外转子采用两端支撑的方式，提高散热效果，所述输出端轴承固定于前壳体，承称关节动力单元所受到的大部分外力，采用交叉滚子轴承，抗冲击能力强；驱动器采用EtherCAT通信协议进行各关节动力单元与控制器间的总线实时通信，提高各关节与控制器之间通信速度。本发明专利技术适用于机器人领域。

【技术实现步骤摘要】
一种四足机器人关节动力单元
本专利技术涉及机器人
，具体涉及一种四足机器人关节动力单元。
技术介绍
近些年来，四足机器人发展迅速，引起了相关企业及学者的广泛研究兴趣。机器人关节动力单元是机器人的核心部件，机器人一般具有多个关节，其结构、重量、集成度、可靠性、散热能力、各关节和控制器之间总线通信速度的快慢等问题对机器人的整体性能影响十分明显。但是，目前大多数机器人关节动力存在单元整体重量和尺寸较大，抗冲击能力弱，由于齿轮传动齿隙所造成的输出端位置不可控，在长时间运转下散热能力差，各关节与控制器之间通信速度慢等问题。
技术实现思路
本专利技术为解决大多数机器人关节动力存在单元整体重量和尺寸较大，抗冲击能力弱，由于齿轮传动齿隙所造成的输出端位置不可控，在长时间运转下散热能力差，各关节与控制器之间通信速度慢的问题，而提出一种四足机器人关节动力单元。本专利技术的一种四足机器人关节动力单元，其组成包括外壳、电机和减速器；外壳内部从左到右依次设有减速器和电机，电机的输出端与减速器的输入端连接，减速器的输出端嵌入在外壳的端面通孔处；进一步的，所述的外壳包括前壳体、后壳体、电机驱动板、后端保护盖和压线盖板；前壳体的一侧沿圆周方向均匀设有多个螺纹孔，后壳体的侧面沿圆周方向设有多个通孔，前壳体的另一个侧面边缘处设有前壳体定位槽，后壳体的另一侧面边缘处设有后壳体定位凸台，前壳体另一个侧面上的前壳体定位槽与后壳体的另一侧面的后壳体定位凸台配合连接，并且前壳体的一侧通过多个固定螺栓与后壳体的侧面固定连接，所述的固定螺栓穿过后壳体的侧面上的通孔，与前壳体的一侧的螺纹孔配合连接，后壳体侧面上设有后壳体出线孔，后壳体的一侧中央处设有后壳体容纳腔，后壳体容纳腔内部从左到右依次嵌设有电机驱动板、压线盖板和后端保护盖，后壳体容纳腔的内部电机驱动板的端面处为线圈安装面；进一步的，所述的前壳体外表面处设有多个前壳体散热孔，所述的后壳体外表面设有多个后壳体散热孔；进一步的，所述的减速器包括太阳轮、行星轮、行星轮轴承、行星轮轴、内齿圈、行星轮架、动力输出盘、输出端轴承、输出端轴承固定环和位置检测轴；所述的前壳体侧面设有圆形通孔，且通孔的内部嵌设有输出端轴承，输出端轴承的内圈嵌设有动力输出盘，动力输出盘的侧面沿圆周方向的边缘处均匀的设有三个圆柱凸起，内齿圈沿圆周方向设有多个螺纹孔,每两个螺纹孔之间设有一个通孔，输出端轴承固定环沿圆周方向设有多个通孔，定位销穿过前壳体和输出端轴承固定环上的通孔之后，与内齿圈上的通孔配合连接，沉头螺钉穿过前壳体和输出端轴承固定环上的通孔之后，与内齿圈上的螺纹孔配合连接，行星轮架的一侧沿圆周方向的边缘处均匀的设有三个定位套，每两个定位套之间设有一个传动轴支架，行星轮架的一侧中央处设有一个通孔，每一个传动轴支架上设有一个行星轮轴，每个行星轮轴上套设有行星轮，且行星轮内孔嵌设有行星轮轴承，行星轮架的通孔内部设有位置检测轴，三个行星轮之间设有一个太阳轮，且太阳轮与三个行星轮同时啮合，内齿圈的内圈与三个行星轮同时啮合，位置检测轴的一端与动力输出盘侧面的中央处固定连接，且输出盘通过圆柱凸起和定位套配合与行星轮架固定连接；进一步的，所述的输出端轴承固定环与前壳体的内部侧面之间设有前防尘网；进一步的，所述的位置检测轴的另一端上设有编码器磁铁；进一步的，所述的电机包括定子线圈、定子压环、外转子、转子后端轴承、前端轴承垫圈和编码器磁环；外转子的一侧中央处设有编码器磁环，外转子的两侧中央处分别设有一个圆柱形凸起，且外转子一侧的圆柱形凸起上从左到右依次套设有前端轴承垫圈和太阳轮，外转子另一侧的圆柱形凸起依次穿过转子后端轴承和定子压环之后，与定子线圈的中央通孔连接；进一步的，所述的动力输出盘与电机外转子的连接处设有一个转子前端轴承；进一步的，所述的外转子另一侧的圆柱形凸起端面上设有检测轴铜套；进一步的，所述的电机的定子线圈与外壳的后壳体之间设有后防尘网；进一步的，在使用时，将电机驱动板安装于后壳体的后端容纳腔内，后端保护盖位于后壳体后端，并且对驱动电路板起到散热作用，压线盖板对从后壳体侧面引出的电源线及通信线起到固定作用，定子线圈通过定子压环安装于后壳体的线圈安装面上，外转子内圈均布有磁体，磁体环绕在定子线圈外侧，转子前端轴承安装于动力输出盘内，转子后端轴承安装于后壳体内，两者对所述外转子起到回转支撑作用，并起到轴向和周向定位作用，编码器磁环固设于所述外转子内侧，用于检测外转子的转动信息；定子线圈安装于壳体内侧，并且与壳体相对固连，外转子与外壳转动连接并套设在定子线圈周侧，外转子上安装的编码器磁环提供了外转子的相对外壳的转动信息，驱动电路板安装于后壳体内容纳腔内，驱动电路板通过编码器磁环检测外转子相对壳体的转动信息，并控制外转子相对于外壳的转动，通过减速器，由动力输出盘输出期望运动；安装于动力输出盘内的位置检测轴后端内侧设置有编码器磁铁，编码器磁铁提供了关节动力单元输出端相对外壳的运动信息，驱动器电路板上设置有检测编码器磁铁的芯片，对关节动力单元输出的运动进行精确控制；所述后壳体后端设有容纳腔，所述驱动电路板安装于容纳腔内，容纳腔后端设有后端保护盖，对驱动电路板起到物理保护作用，同时后端保护盖与驱动电路板上发热芯片直接或间接接触，后端保护盖上设有散热翅，增大的散热面积将大部分由驱动电路板产生的热量传递到外界环境中；所述驱动电路板集成EtherCAT通信协议，实现各关节与控制器之间的实时通信，仅通过一根EtherCAT总线即可实现对总线上所有关节动力单元的调试和设置。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术克服了现有技术的缺点，采用在安装时可以将减速器、电机和驱动器看作三部分进行顺序安装，关节动力单元内部空间利用率较高，整体的体积较小，重量较轻，抗冲击能力较强；电机外转子采用两端支撑的方式，且电机输出端与减速器间距离较短；所述驱动电路板通过后端保护盖上的散热翅进行散热，电机定子线圈可通过后壳体将产生的热量传递给外壳进行散热，而且前壳体和后壳体上的散热孔进一步增加关节动力单元内部的散热效果；所述转子上的编码器磁环与所述驱动电路板上的编码器读头构成了电机外转子转动信息的测量单元，所述输出端位置检测轴上的编码器磁铁与所述驱动电路板上的编码器芯片构成了输出端转动信息的测量单元；所述输出端轴承固定于前壳体上，承受关节动力单元所受到的大部分外力，采用交叉滚子轴承，抗冲击能力强；所述驱动器采用EtherCAT通信协议进行各关节动力单元与控制器间的总线实时通信，提高各关节与控制器之间通信速度。附图说明图1是本专利技术所述的一种四足机器人关节动力单元的前视角结构示意图；图2是本专利技术所述的一种四足机器人关节动力单元的后视角结构示意图；图3是本专利技术所述的一种四足机器人关节动力单元中三个部件的爆炸图；图4是本专利技术所述的一种四足机器人关节动力单元的前视角零件爆炸图；图5是本专利技术所述的一种本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种四足机器人关节动力单元，其特征在于：它包括外壳(1)、电机(2)和减速器(3)；外壳(1)内部从左到右依次设有减速器(3)和电机(2)，电机(2)的输出端与减速器(3)的输入端连接，减速器(3)的输出端嵌入在外壳(1)的端面通孔处；/n所述的外壳(1)包括前壳体(11)、后壳体(12)、电机驱动板(13)、后端保护盖(14)和压线盖板(15)；/n前壳体(11)的一侧沿圆周方向均匀设有多个螺纹孔(125)，后壳体(12)的侧面沿圆周方向设有多个通孔(126)，前壳体(11)的另一个侧面边缘处设有前壳体定位槽(128)，后壳体(12)的另一侧面边缘处设有后壳体定位凸台(129)，前壳体(11)另一个侧面上的前壳体定位槽(128)与后壳体(12)的另一侧面的后壳体定位凸台(129)配合连接，并且前壳体(11)的一侧通过多个固定螺栓(127)与后壳体(12)的侧面固定连接，所述的固定螺栓(127)穿过后壳体(12)的侧面上的通孔(126)，与前壳体(11)的一侧的螺纹孔(125)配合连接，后壳体(12)侧面上设有后壳体出线孔(133)，后壳体(12)的一侧中央处设有后壳体容纳腔(123)，后壳体容纳腔(123)内部从左到右依次嵌设有电机驱动板(13)、压线盖板(15)和后端保护盖(14)，后壳体容纳腔(123)的内部电机驱动板(13)的端面处为线圈安装面(124)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种四足机器人关节动力单元，其特征在于：它包括外壳(1)、电机(2)和减速器(3)；外壳(1)内部从左到右依次设有减速器(3)和电机(2)，电机(2)的输出端与减速器(3)的输入端连接，减速器(3)的输出端嵌入在外壳(1)的端面通孔处；
所述的外壳(1)包括前壳体(11)、后壳体(12)、电机驱动板(13)、后端保护盖(14)和压线盖板(15)；
前壳体(11)的一侧沿圆周方向均匀设有多个螺纹孔(125)，后壳体(12)的侧面沿圆周方向设有多个通孔(126)，前壳体(11)的另一个侧面边缘处设有前壳体定位槽(128)，后壳体(12)的另一侧面边缘处设有后壳体定位凸台(129)，前壳体(11)另一个侧面上的前壳体定位槽(128)与后壳体(12)的另一侧面的后壳体定位凸台(129)配合连接，并且前壳体(11)的一侧通过多个固定螺栓(127)与后壳体(12)的侧面固定连接，所述的固定螺栓(127)穿过后壳体(12)的侧面上的通孔(126)，与前壳体(11)的一侧的螺纹孔(125)配合连接，后壳体(12)侧面上设有后壳体出线孔(133)，后壳体(12)的一侧中央处设有后壳体容纳腔(123)，后壳体容纳腔(123)内部从左到右依次嵌设有电机驱动板(13)、压线盖板(15)和后端保护盖(14)，后壳体容纳腔(123)的内部电机驱动板(13)的端面处为线圈安装面(124)。


2.根据权利要求1所述的一种四足机器人关节动力单元，其特征在于：所述的前壳体(11)外表面处设有多个前壳体散热孔(121)。


3.根据权利要求1所述的一种四足机器人关节动力单元，其特征在于：所述的后壳体(12)外表面设有多个后壳体散热孔(122)。


4.根据权利要求1所述的一种四足机器人关节动力单元，其特征在于：所述的减速器(3)包括太阳轮(31)、行星轮(32)、行星轮轴承(33)、行星轮轴(34)、内齿圈(35)、行星轮架(36)、动力输出盘(37)、输出端轴承(38)、输出端轴承固定环(39)和位置检测轴(41)；
所述的前壳体(11)侧面设有圆形通孔，且通孔的内部嵌设有输出端轴承(38)，输出端轴承(38)的内圈嵌设有动力输出盘(37)，动力输出盘(37)的侧面沿圆周方向的边缘处均匀的设有三个圆柱凸起，内齿圈(35)沿圆周方向设有多个螺纹孔,每两个螺纹孔之间设有一个通孔，输出端轴承固定环(39)沿圆周方向设有多个通孔，定位销(132)穿过前壳体(11)和输出端轴承固定环(39)上的通孔之后，与内齿圈(35)上的通孔配合连接，沉头螺钉(131)穿过前壳体(11)和输出端轴承固定环(39)上的通孔之后，与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张松源，付宜利，齐彬，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23