CN105397836A - 一种高度集成模块化机器人关节 - Google Patents

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贾琪
罗文豹
李绍安
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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Abstract

本发明属于机器人设计领域，具体是一种高度集成的模块化机器人关节，包括关节定子，以及关节定子外圈上的一对转动轴承，轴承上安装关节输出法兰，所述的关节输出法兰内侧安装力矩传感器和位置传感器，并且与柔轮的输出端固联，所述关节定子内圈上安装一对转动轴承，轴承上安装关节转子，所述的关节转子的一端设计有波发生器，波发生器安装在柔轮上，柔轮的外齿与关节定子内圈上设计的齿圈内齿啮合，关节驱动电路板和关节控制电路板通过螺钉固定在关节定子上，所述套筒固定在轴承端盖上。本发明采用融合设计的方法，将电机、谐波减速机以及结构件等进行一体化设计，关节结构更简单、精度高、设计更合理。

Description

一种高度集成模块化机器人关节
技术领域
本发明属于机器人设计领域，具体是一种高度集成的模块化机器人关节。
背景技术
随着中国制造2025战略的实施，机器人领域即将迎来快速发展阶段。机器人的关节设计是机器人本体的核心技术。由于目前在机器人关节设计的过程中受制于电机、谐波减速器等核心部件的选型限制。机器人的关节设计受到了极大的局限。导致机器人的重量、尺寸以及成本受到非常大的影响，从而使得机器人产品缺乏市场竞争力。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供一种高度集成的模块化机器人关节，将传统的机器人关节由电机、谐波减速器以及支撑结构等机械简单的组合设计的方案进行改进；采用融合设计的方法，将电机、谐波减速机以及结构件等进行一体化设计，关节结构更简单、精度高、设计更合理。
为实现上述技术目的，本发明提供的方案是：一种高度集成的模块化机器人关节，包括，包括关节定子，以及关节定子外圈上的一对转动轴承，轴承上安装关节输出法兰，所述的关节输出法兰内侧安装力矩传感器和位置传感器，并且与柔轮的输出端固联，所述关节定子内圈上安装一对转动轴承，轴承上安装关节转子，所述的关节转子的一端设计有波发生器，波发生器安装在柔轮上，柔轮的外齿与关节定子内圈上设计的齿圈内齿啮合，关节驱动电路板和关节控制电路板通过螺钉固定在关节定子上，所述套筒固定在轴承端盖上。
而且，所述关节定子设计有与柔轮啮合的齿圈；所述关节定子上设计有螺纹安装孔，用于关节固定端支撑；所述关节转子的一端设计有一体化的波发生器；所述关节输出法兰上设计有螺纹安装孔，用于关节动力输出；所述关节输出法兰内侧安装力矩传感器和位置传感器，用力关节力矩和位置反馈；所述关节定子内圈上安装有驱动电路板和控制电路板；所述关节上设计有套筒，用于关节内部走线。
本发明的有益效果在于：
本发明将传统的机器人关节由电机、谐波减速器以及支撑结构等机械简单的组合设计的方案进行改进；采用融合设计的方法，将电机、谐波减速机以及结构件等进行一体化设计，关节结构更简单、精度高、设计更合理。
采用模块化关节设计的机器人产品后期的维护更方便、成本低。
该发明打破了核心器件选型的限制，关节设计更合理，提高机器人产品的设计效率，提升机器人产品的竞争力。
附图说明
图1为本发明的总体结构主视图。
图2为本发明的总体结构左视图。
图3为本发明的总体结构右视图。
其中，1、关节输出法兰，2、力矩传感器，3、输出法兰轴承，4、关节定子，5、轴承端盖，6、关节驱动电路板，7、关节控制电路板，8、套筒，9、关节转子，10、转子轴承，11、柔性齿轮，12、位置传感器，13、固定端连接螺纹孔，14、输出端连接螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。
本实施例提供一种高度集成的模块化机器人关节，包括关节定子4，以及关节定子4外圈上的一对转动轴承3，轴承3上安装关节输出法兰1，所述的关节输出法兰1内侧安装力矩传感器2和位置传感器12，并且与柔轮11的输出端固联，所述关节定子4内圈上安装一对转动轴承10，轴承10上安装关节转子9，所述的关节转子9的一端设计有波发生器，波发生器安装在柔轮11上，柔轮11的外齿与关节定子4内圈上设计的齿圈内齿啮合，关节驱动电路板6和关节控制电路板7通过螺钉固定在关节定子4上，所述套筒8固定在轴承端盖上。
进一步的，所述关节定子4上设计有与柔轮啮合的齿圈；所述关节定子4上设计有螺纹安装孔13，用于关节固定端支撑；所述关节转子9一端设计有一体化的波发生器；所述关节输出法兰1上设计有螺纹安装孔14，用于关节动力输出；所述关节输出法兰1内侧安装力矩传感器2和位置传感器12，用力关节力矩和位置反馈；所述关节定子4内圈上安装有驱动电路板6和控制电路板7；所述关节上设计有套筒8，用来关节内部走线。
本高度集成的模块化机器人关节的工作过程是：关节通电后，由驱动和控制电路共同驱动关节转子旋转，关节转子上的波发生器上的凸轮在柔轮内运动，使柔轮上的外齿与关节定子内圈上齿圈的内齿啮合，由齿差传动的原理，柔轮减速增矩后进行动力输出。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进或变形，这些改进或变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种高度集成的模块化机器人关节，包括关节定子，以及关节定子外圈上的一对转动轴承，轴承上安装关节输出法兰，所述的关节输出法兰内侧安装力矩传感器和位置传感器，并且与柔轮的输出端固联，所述关节定子内圈上安装一对转动轴承，轴承上安装关节转子，所述的关节转子的一端设计有波发生器，波发生器安装在柔轮上，柔轮的外齿与关节定子内圈上设计的齿圈内齿啮合，关节驱动电路板和关节控制电路板通过螺钉固定在关节定子上，所述套筒固定在轴承端盖上。
2.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节定子设计有与柔轮啮合的齿圈。
3.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节定子上设计有螺纹安装孔，用于关节固定端支撑。
4.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节转子的一端设计有一体化的波发生器。
5.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节输出法兰上设计有螺纹安装孔，用于关节动力输出。
6.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节输出法兰内侧安装力矩传感器和位置传感器，用力关节力矩和位置反馈。
7.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节定子内圈上安装有驱动电路板和控制电路板。
8.根据权利要求1所述的一种高度集成的模块化机器人关节，其特征在于：所述关节上设计有套筒，用于关节内部走线。
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