CN111670097B - 并联式集成驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种并联式集成驱动装置，包括：驱动单元，其由沿驱动单元的长度方向连续堆叠的多个电动机构成，并且各电动机均设有固定在驱动单元的外侧的定子和位于其内侧的转子，转子相对旋转；多个轴；散热壳体，其具有围绕驱动单元的外表面形成的圆筒状，其内周面与多个定子热连接，并且在其外周面上具有多个流路；以及鼓风机，其安装在驱动单元的一端侧，具有与散热壳体的一端侧相邻的翼部，通过旋转产生对流，以使流经散热壳体的流路的空气与驱动单元外部的空气之间进行热交换。

Description

并联式集成驱动装置

技术领域

本发明涉及一种四自由度并联式集成驱动装置，其使用在机器人等的关节中以实现四个自由度，更具体涉及以下这种四自由度并联式集成驱动装置，其能够有效地执行电动机的散热，并且散热部件具有紧凑的尺寸。

背景技术

可以根据设计方法及其分析，将应用于机器人等的关节的机械构造的旋转装置分为串联式和并联式，并且可以根据每种类型的特征来测量旋转装置的性能。串联式适用于较大的工作空间，且相对易于设计和分析，因而得到了广泛的应用。

然而，由于串联式结构因驱动关节误差的累积而导致精度降低，并且在该结构的远端处无法提供较大的动力，因此近来研究了具有并联型结构的装置以解决该问题。并联式结构具有高刚性，由于驱动装置能够放置在基部上的设计而具有低惯性，具有高精度，并且使驱动装置能够在其远端产生很大的动力，从而可以具有良好的旋转装置的性能。然而，并联式结构具有许多难以控制的独特特征，因此工作空间小且难以分析。因此，为了解决该问题并提高性能，添加了冗余的连杆结构，添加了过驱动，或者进行串并联组合式设计。

这种并联式结构存在一定的问题，针对旋转运动而衍生出的结构之一是球形并联结构，其中球形并联结构中所有关节的旋转轴与其中的固定点重合，并进行纯粹的点-中心旋转运动。但是，由于基于球形并联结构远端的台式设备无法识别机器人的特定关节运动，且无法提供位置和运动感，因而对于特定的关节运动不直观。

而外骨骼类型的结构可以通过利用人体关节的运动直观地控制。然而，由于设计约束高，并且当关节轴不一致时可能导致运动不协调，因此旋转装置的关节轴的布置是旋转装置的重要设计考虑因素。

上述内容仅旨在帮助理解本发明的背景，并不意味着本发明落入本领域技术人员已知的相关技术的范围。

相关技术的示例可以参考韩国专利第10-1693246B1号。

发明内容

技术问题

提出本发明以解决这种问题，并且提供一种并联式集成驱动装置，其能够：减小其整个结构的体积，同时最大程度地减少关节的干扰，使运动部件具有低惯性，并且直观地实现关节运动。

另外，本发明提供一种并联式集成驱动装置，其能够有效地执行电动机的散热，并且散热部件具有紧凑的尺寸。

技术方案

为了实现本发明的目的，提供一种并联式集成驱动装置，包括：驱动单元，其由沿驱动单元的长度方向连续堆叠的多个电动机构成，并且各电动机均设有固定在驱动单元的外侧的定子和分别位于其内侧的转子，转子相对于彼此旋转；多个轴，分别设有在各转子的内侧分别连接到各转子的一端部，各轴通过中空结构彼此插入并形成同轴，各轴能够在插入状态下相对于彼此旋转，并且各轴设有朝驱动单元的外侧延伸的另一端部；末端部，其设置在驱动单元的外侧，并且其上安装有操作机构；散热壳体，其具有围绕驱动单元的外表面形成的圆筒状，其内周面与多个定子热连接，并且在其外周面上设有多个流路；以及鼓风机，其安装在驱动单元的一端侧，设有与散热壳体的一端侧相邻的翼部，旋转产生对流，以使流经散热壳体的流路的空气与驱动单元外部的空气之间进行热交换。

鼓风机的风扇电动机安装在驱动单元的一端侧的中央，鼓风机通过将中央部和风扇电动机彼此连接而旋转，并且翼部沿中央部的周边而形成。

散热壳体的流路沿散热壳体的长度方向而形成，并且鼓风机是离心风扇，使得散热壳体的流路侧的空气与其周向的外部空气产生对流。

散热壳体设有多个外部换热翅片，多个外部换热翅片在散热壳体的外周面上沿散热壳体的长度方向延伸并沿其周向布置，并且在多个外部换热翅片之间形成有流路。

散热壳体设有围绕驱动单元外表面的圆筒状的筒部，在筒部的内周面上形成有多个内部换热翅片，内部换热翅片热连接到多个定子。

在散热壳体的筒部的内周面与多个定子之间形成有封闭空间，在封闭空间中填充有传热流体。

在驱动单元的各定子之间形成有分隔空间，每个分隔空间均连接到封闭空间，使得传热流体也填充在封闭空间中。

散热壳体在其外周面上设有形成流路的多个外部换热翅片，使得鼓风机的翼部布置成与散热壳体的外部换热翅片的一端侧相邻。

驱动单元的电动机驱动器安装在散热壳体的外周面上。

两个驱动单元彼此连接，使得驱动单元的一端部彼此面对，驱动单元的各轴在各驱动单元的另一端部沿相反的方向延伸，在各驱动单元的一端部之间安装有一个鼓风机，各驱动单元共用一个鼓风机。

各驱动单元分别设有散热壳体，并且鼓风机的翼部在两侧分别与两侧的所述散热壳体的流路相邻。

鼓风机的翼部设有沿鼓风机的周边形成的多个翼板，并且具有沿鼓风机的周边向外延伸的凸缘状，以便形成分隔板以将翼板分成两部分，并且分隔板将各驱动单元的散热进行分离。

驱动单元具有第一电动机、第二电动机、第三电动机和第四电动机；轴由分别连接到第一转子、第二转子和第三转子的第一轴、第二轴和第三轴构成，第一转子、第二转子和第三转子分别是第一电动机、第二电动机和第三电动机的转子；并且并联式集成驱动装置进一步包括第一连杆部、第二连杆部和第三连杆部，各连杆部分别将第一轴、第二轴和第三轴连接到末端部，并将第一轴、第二轴和第三轴的旋转力传递到末端部，从而使末端部沿俯仰、横摆和滚转方向旋转；以及万向连杆部，其将作为第四电动机的转子的第四转子与末端部彼此连接。

有益效果

根据本发明的并联式集成驱动装置，在实现具有四个自由度的关节时，能够在避免装置之间发生碰撞的同时再现自由运动。

特别地，能够有效地执行电动机的散热，并使散热部件具有紧凑的尺寸。

另外，通过实现俯仰、横摆和滚转三个基本自由度，并同时增加附加的滚动，可以在关节末端同时实现机械手的另一种动作。

在实现四个自由度的同时，可以最大程度地减小整个关节执行机构的体积和重量。

附图说明

图1是示出根据本发明示例性实施例的并联式集成驱动装置的截面图；

图2和图3是示出图1所示的并联式集成驱动装置的透视图；

图4至图10是示出图1所示的并联式集成驱动装置的操作过程的视图；

图11至图17是示出图1所示的并联式集成驱动装置的另外的视图；

图18和图19是示出根据本发明另一示例性实施例的并联式集成驱动装置的截面图；

图20至图22是示出本发明的并联式集成驱动装置的散热壳体的视图；

图23是示出本发明的并联式集成驱动装置的鼓风机的视图。

具体实施方式

图1是示出根据本发明示例性实施例的并联式集成驱动装置的截面图，图2和图3是示出图1所示的并联式集成驱动装置的透视图，图4至图10是示出图1所示的并联式集成驱动装置的操作过程的视图，图11至图17是示出图1所示的并联式集成驱动装置的另外的视图，图18和图19是示出根据本发明另一示例性实施例的并联式集成驱动装置的截面图，图20至图22是示出本发明的并联式集成驱动装置的散热壳体的视图，而图23是示出本发明的并联式集成驱动装置的鼓风机的视图。

首先，图18和图19是示出根据本发明另一示例性实施例的并联式集成驱动装置的截面图，图20至图22是示出本发明的并联式集成驱动装置的散热壳体的视图，而图23是示出本发明的并联式集成驱动装置的鼓风机的视图。

参照附图，根据本发明的并联式集成驱动装置包括：驱动单元，其包括沿驱动单元的长度方向依次堆叠的多个电动机，并且各电动机具有固定在驱动单元外部的定子120和分别位于其内部的转子140，转子相对于彼此旋转；多个轴，其中各轴具有在各转子140的内部分别与各转子140连接的一端部，其中各轴通过中空结构彼此插入并形成同轴，各轴能够在插入状态下相对于彼此旋转，并且各轴具有朝向驱动单元外部延伸的另一端部；末端部，其布置在驱动单元的外部，并且其上安装有操作机构；散热壳体600，其具有围绕驱动单元的外表面形成的圆筒状，并且其内周面热连接到多个定子120，在其外周面上形成有多个流路；以及鼓风机700，其安装在驱动单元的一端侧，并设有与散热壳体600的一端侧相邻设置的翼部740，旋转产生对流，以在流经散热壳体600的流路的空气与驱动单元外部的空气之间进行热交换。

本发明的并联式集成驱动装置包括多个电动机，其中三个电动机负责控制并联式集成驱动装置的俯仰、横摆和滚转方向，而其余电动机用于执行单独的独立滚动。由此，并联式集成驱动装置具有四个自由度，从而能够有效地模拟人体的关节。

另外，本发明的并联式集成驱动装置具有如下优点：通过堆叠四个电动机而使尺寸紧凑，并且通过使驱动模块中的多个连杆交叠而使尺寸更加紧凑。

特别地，如上所述，本发明的驱动单元包括多个电动机，各电动机沿驱动单元的长度方向依次堆叠，并且各电动机具有固定在驱动单元外部的定子120和位于其内部的转子140，并且转子相对于彼此旋转。另外，设有多个轴，各轴具有在各转子140内侧分别与各转子140连接的一端部，并且各轴通过中空结构彼此插入以形成同轴，各轴能够在插入状态下相对于彼此旋转，并且各轴具有朝向驱动单元的外侧延伸的另一端部。另外，末端部布置在驱动单元的外侧，并且其上安装有操作机构。

本发明的并联式集成驱动装置被设计成对驱动单元的电动机和电动机驱动器601执行散热，并且基于此目的，提供一种散热壳体600。散热壳体600具有围绕驱动单元外表面而形成的圆筒状，其内周面与多个定子120热连接，并且在其外周面上设有多个流路。

另外，鼓风机700安装在驱动单元的一端侧，并设有与散热壳体600的一端侧相邻设置的翼部740，其中旋转产生对流，以在流经散热壳体600的流路的空气与驱动单元外部的空气之间进行热交换。

换句话说，通过具有围绕驱动单元外侧的圆筒状的散热壳体600，可以同时对多个电动机和电动机驱动器601进行冷却。另外，由于散热壳体600能够仅使用位于散热壳体一侧的一个鼓风机700执行散热，因此具有整体冷却的尺寸紧凑且构造简单的优点。另外，由于多个电动机通过散热壳体600彼此间接地热连接，因此热质量非常大。因此，即使在集中驱动某些电动机的环境中，也具有通过其余电动机充分吸收和消热的优点。

特别地，鼓风机700的风扇电动机FM可以安装在驱动单元的一端侧的中央，鼓风机700可以通过将中央部720和风扇电动机FM彼此连接来旋转，并且翼部740可以沿中央部720的周边形成。通过这种结构，最大程度地减小了鼓风机700的尺寸，并且用于驱动的风扇电动机FM安装在驱动单元内部以减小总长度。

另外，散热壳体600的流路沿散热壳体600的长度方向形成，并且鼓风机700可以是使散热壳体600的流路中的空气与其周向的外部空气产生对流的离心风扇。因此，多个电动机的热量通过流动路径一起对流地热传递，从而可以一起对多个电动机进行冷却，并且整个电动机可以用作热质量。

同时，在散热壳体600的外周面上，可以设有沿长度方向延伸并沿其周向布置的多个外部换热翅片640，并且可在外部换热翅片640之间形成流路642。由此，散热壳体600的整个周边与鼓风机的翼部740相匹配以增加热交换面积，并且通过直线状的流路642减小了阻力，从而能够进行快速冷却。

另外，散热壳体600设有围绕驱动单元的外表面的具有圆筒状的筒部620，并且在筒部620的内周面上形成有多个内部换热翅片660，其中内部换热翅片660可以与多个定子120热连接。在此，在散热壳体600的筒部的内周面与多个定子120之间可以形成有封闭空间644，并且封闭空间644中可填充有传热流体。这增加了散热壳体600与多个电动机之间的热交换面积，从而能够进行有效的热交换。

另外，在驱动单元的定子120之间形成有分隔空间646，并且每个分隔空间646连接到封闭空间644，使得传热流体也可以填充在封闭空间中。由此，可以更高效地在电动机之间进行热交换，以解决电动机之间的热失衡。当某些电动机发生过热时，其余电动机吸收热量，从而与散热壳体600一起起到冷却的作用。通过均匀地保持电动机的耐久性并降低取决于电动机之间温度的输出变化，就整体机械控制而言，可以减少控制误差，并确保简便性和准确性。

同时，散热壳体600设有多个外部换热翅片，该多个外部换热翅片在外周面上形成流路，并且鼓风机700的翼部740可以布置成与散热壳体600的外部换热翅片的一端侧相邻。换句话说，由于散热壳体600的内部换热翅片在封闭空间中与电动机进行热交换，因此鼓风机700的翼部740仅与散热壳体600的外部换热翅片640热交换，以进行外部热交换。另外，如上所述，驱动单元的电动机驱动器601可以安装在散热壳体600的外周面上。由此，不仅可以冷却电动机，而且可以一起冷却电动机驱动器601，并且可以减小电动机驱动器601之间的温度偏差。

具体地，如图19所示，两个驱动单元彼此结合，以便在其一端部彼此面对。每个驱动单元的各个轴在各驱动单元的另一端部沿彼此相反的方向延伸。在各驱动单元的一端部之间可以安装一个鼓风机700，并且各驱动单元可以共用一个鼓风机700。在这种情况下，各驱动单元可设有散热壳体600，并且鼓风机700的翼部740可以在两侧分别与两侧的散热壳体600的流路相邻。

另外，鼓风机700的翼部740设有沿鼓风机700的周缘形成的多个翼板740，并且具有沿鼓风机700的周边向外延伸的凸缘形状。因此，形成有分隔板742以将翼板740分为两个部分744和746，以通过分隔板742将驱动单元的散热进行分离。因此，仅通过一个鼓风机700同时对两个驱动单元进行冷却，并且通过分隔板将对流流动分隔开，从而将对每个驱动单元的冷却分开，保证了流量并提高鼓风机700的效率。

另外，本发明可以如下应用于工业目的：

本发明的驱动单元设有第一电动机、第二电动机、第三电动机和第四电动机。轴由分别连接到第一转子、第二转子和第三转子的第一轴、第二轴和第三轴构成，其中第一转子、第二转子和第三转子分别是第一电动机、第二电动机和第三电动机的转子。通过将第一轴、第二轴和第三轴分别连接到末端部，第一轴、第二轴和第三轴的旋转力传递至末端部。因此，本发明的驱动单元可进一步包括：第一连杆部、第二连杆部和第三连杆部，该第一连杆部、第二连杆部和第三连杆部使得末端部沿俯仰、横摆和滚转方向旋转；以及万向连杆部，其将作为第四电动机的转子的第四转子连接到末端部。

特别地，图1是示出根据本发明示例性实施例的并联式集成驱动装置的截面图，其中，根据本发明的并联式集成驱动装置包括：驱动单元，其由沿驱动单元的长度方向依次堆叠的第一电动机100、第二电动机、第三电动机300和第四电动机400构成，并且各电动机具有固定在驱动单元外侧的定子和位于其内侧的转子，转子相对于彼此旋转；第一轴160、第二轴260和第三轴360，各轴具有在各转子的内侧分别连接到第一转子140、第二转子240和第三转子340的一端部，各转子是第一电动机100、第二电动机200、第三电动机300的转子，各轴通过中空结构彼此插入并形成同轴，各轴能够在插入状态下相对于彼此旋转，并且各轴具有朝驱动单元外侧延伸的另一端部；末端部500，其布置在驱动单元的外侧，并且其上安装有操作机构；第一连杆部620、第二连杆部640和第三连杆部660，各连杆部分别将第一轴160、第二轴260和第三轴360连接到末端部500，并将第一轴160、第二轴260和第三轴360的旋转力传递至末端部500，从而使末端部500在俯仰、横摆和滚转方向上旋转；以及万向连杆部460，其将作为第四电动机400的转子的第四转子440与末端部500彼此连接。

本发明的并联式集成驱动装置由多个电动机构成，其中三个电动机负责控制并联式集成驱动装置的俯仰、横摆和滚转方向，其余电动机用于执行单独的独立滚动(rolling)。因而，并联式集成驱动装置具有四个自由度，从而能够有效地模拟人体的关节。

另外，本发明的并联式集成驱动装置具有如下优点：通过堆叠四个电动机而使尺寸紧凑，并且通过使驱动模块中的多个连杆交叠而使尺寸更加紧凑。

特别地，第一电动机100、第二电动机200、第三电动机300和第四电动机400可以堆叠使得各转子的旋转轴重合。此外，通过使各定子和转子具有相同尺寸，可以使第一电动机100、第二电动机200、第三电动机300和第四电动机400具有紧凑的尺寸。此外，可以共用具有圆柱形的单个壳体H。

第一电动机100、第二电动机200、第三电动机300和第四电动机400沿长度方向连续堆叠，第一电动机100、第二电动机200、第三电动机300和第四电动机400中的每一个均在各电动机的外侧设有被固定至壳体H的定子，并且设有分别置于其内侧的转子，其中转子相对于彼此旋转。

轴分别与各转子连接并随转子旋转。具体地，在第一轴160、第二轴260和第三轴360通过中空结构彼此插入并形成同轴，并且能够在插入状态下相对于彼此旋转的情况下，一端部162、262和362分别在各转子内部连接到第一转子140、第二转子240和第三转子340。此外，轴的另一端部164、264和364朝驱动单元外侧延伸。换句话说，通过以中空结构的形式连接三个轴，使得整个轴单元的直径变得较小，并使整体尺寸变得紧凑。

此外，通过实际驱动力而旋转的末端部500设置在驱动单元的外侧，并且所需机构以各种方式安装于末端部500。第一连杆部620、第二连杆部640和第三连杆部660分别将第一轴160、第二轴260、第三轴360连接到末端部500，并将第一轴160、第二轴260和第三轴360的旋转力传递至末端部500，以使得末端部500在俯仰、横摆和滚转方向上旋转。最后，设有将第四电动机400的第四转子440与末端部500彼此连接的万向连杆部460，以在末端部500侧另外地执行单独的独立滚动。因此，当将本发明的并联式集成驱动装置应用于机器人等的关节时，实现了该关节基本的俯仰、横摆和滚转；同时，还可以使用另外的独立滚动动作来驱动其他关节。例如，当将本发明的并联式集成驱动装置应用于机器人的肩关节时，实现具有两个自由度的肩部的固有运动，并且通过使用另外的滚动，可以一起执行手臂的上部、下部肌肉的弯曲运动。在这种情况下，肘部上不需要单独的致动机构，从而具有减小整个驱动单元的尺寸和重量的优点。

同时，第一连杆部620、第二连杆部640和第三连杆部660可以分别由多个连杆构成。特别地，各连杆的后端部可以连接到每个对应轴的前端部，并且各连杆的前端部可以沿末端部500的后端部的周缘间隔开，并与其连接。在此，各连杆的前端部以相同的高度沿末端部500的周缘彼此间隔开，并且可以连接到末端部500。因此，可以减小末端部500的长度，并且尽可能减小末端部500的体积。优选地，各连杆的前端部可以在末端部500的相同高度处以120度的间隔彼此间隔开，并连接到末端部500。

以下将详细说明连杆，各连杆由第一连杆节720和第二连杆节740构成，其中第一连杆节720的后端部可以可旋转地结合至轴，第二连杆节740的后端部可以可旋转地连接到第一连杆节720的前端部，并且第二连杆节740的前端部可以可旋转地连接到末端部500。特别地，如图2所示，在第一连杆节720的后端部连接到轴的状态下，第一连杆节720沿倾斜方向向外侧弯曲并延伸，并且在第二连杆节740的后端部连接到第一连杆节720的前端部的状态下，第二连杆节740可以在向侧面延伸之后再次朝末端部500向内弯曲而连接到末端部500。连杆的这种结构可以防止在滚转、俯仰和横摆的各种运动过程中相互干扰。

同时，关于轴的相互连接方法，第二轴260可以插入第一轴160的内部，并且第三轴360可以插入第二轴260的内部。换句话说，这三个轴以中空结构的形式相互插入，从而整体上形成一个大轴。因此，第三电动机300可以位于最后侧，第二电动机200可以设置在第三电动机300的前方，并且第一电动机100可以依次设置在第二电动机200的前方。

在轴和电动机的这种组合中，第三轴360的长度可以是最大的，并且轴的长度可以按照第二轴260和第一轴160的顺序依次缩短。此外，第三轴360的后端部可以设置在最后端，第二轴260的后端部可以设置在第三轴的前方，第一轴160的后端部可以设置在第二轴的前方，并且每个轴的后端部可以连接到相应电动机的转子。另外，第三轴360的前端部可以延伸成最接近末端部500，并且第二轴260的前端部以及第一轴160的前端部可以沿远离末端部500的方向依次放置在各自的位置。通过该结构，各轴插入中空结构，同时各电动机的尺寸可以相同，并且即使当连接到末端部500时，轴也以不同的角度不同的高度彼此连接，因而具有如下优点：当执行诸如滚转、俯仰和横摆之类的运动时，最大程度地减小了连杆之间的干扰，并且最终增大能够由末端部500表现出的限界角度。

在执行运动时，第一转子140、第二转子240和第三转子340中的任何一个转子可以是固定的，而其余转子可以旋转，使得末端部500可以进行俯仰运动。图4至图6示出了末端部500的俯仰运动。在该情况下，第一转子140是固定的且不移动，因此第一连杆也不移动。在该状态下，当第二连杆和第三连杆通过第二转子240和第三转子340的旋转而彼此分离时，末端部500向右侧倾斜，如图4和图5所示。而当第二连杆和第三连杆彼此靠近时，末端部500向左侧倾斜，如图5和图6所示。因此，第一转子140、第二转子240和第三转子340中的任何一个可以是固定的，而其余转子旋转，使得末端部500可以执行俯仰运动。

同时，如图6至图9所示，当不存在万向连杆部460时，第一转子140、第二转子240和第三转子340以相同的大小和方向旋转，使得末端部500可以进行横摆运动。然而，在本发明的情况下，由于存在万向连杆部460，因此万向连杆部460也应当一起旋转，以用于所需的横摆运动。换句话说，如图12至图14所示，第一转子140、第二转子240、第三转子340和第四转子440以相同的幅度和方向旋转，因此末端部500可以进行横摆运动。当第一连杆、第二连杆、第三连杆和万向连杆部460以相同的方式旋转时，末端部500以整体进行横摆运动。此外，当在第四转子440固定的同时，第一转子140、第二转子240和第三转子340同时旋转时，实现了末端部500的滚转运动，如图14至图16所示。换句话说，当第一转子140、第二转子240和第三转子340同时旋转时，在不存在万向连杆部460的情况下，则如图6至图9所示实现横摆，而在存在万向连杆部460的情况下，则如图14至图16所示，在万向连杆部460处于固定的状态下实现滚转。另外，在存在万向连杆部460的情况下，还需要万向连杆部460一起旋转以实现横摆运动。

同时，万向连杆部460被形成为其末端部500穿过其中心，并且万向连杆部460可以设有关节部468以及连接部462，关节部468可相对旋转地结合到末端部500，连接部462的一侧连接到第四转子440并与第四转子440一起旋转，而另一侧则连接到关节部468，以相对旋转。此外，关节部468可以围绕末端部500的长度方向轴线相对于末端部500旋转，并且可以围绕垂直于末端部500的长度方向轴线的轴线相对于连接部462旋转。此外，连接部462具有围绕关节部468外侧的环形，并且可配置为包括：环部466，其被连接以围绕垂直于末端部500的长度方向轴线的轴线相对于关节部468旋转；以及传动部464，该传动部464将环部466与第四转子440彼此连接并连接到环部466，以围绕与将关节部468和环部466彼此连接的轴线相垂直的轴线相对于环部466旋转。通过该结构，实现了末端部500的滚转和横摆，并且如图11和图12所示，在俯仰过程中万向连杆部460不会受到干扰，并起到万向节的作用。

同时，如图16和图17所示，第一转子140、第二转子240和第三转子340是固定的，因此末端部500不旋转，而第四转子440旋转。因此，关节部可以相对于末端部500旋转。此外，通过该过程，能够实现关节部的单独且独立的滚动，并且该滚动可以与末端部500的滚转、俯仰和横摆运动同时实现。这种单独滚动是通过另一机构产生的，从而在一个关节中输出具有四个自由度的运动。

根据本发明的并联式集成驱动装置，在实现具有四个自由度的关节时，能够在避免装置之间发生碰撞的同时再现自由运动。

特别地，有效地执行了电动机的散热，并使散热部件具有紧凑的尺寸。

另外，通过实现俯仰、横摆和滚转三个基本自由度，同时增加了滚动，可以在关节末端同时实现机械手的另一种动作。

在实现四个自由度的同时，可以最大程度地减小整个关节操作机构的体积和重量。

尽管已经出于说明的目的对本发明的优选实施例进行说明，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离所附权利要求书中公开的本发明的技术范围和精神的情况下，还进行各种修改、添加和替换。

附图的说明：

100：第一电动机 200：第二电动机

300：第三电动机 400：第四电动机

500：末端部 600：散热壳体

700：鼓风机

Claims (13)

1.一种并联式集成驱动装置，包括：

驱动单元，其由沿所述驱动单元的长度方向连续堆叠的多个电动机构成，并且各电动机均设有固定在所述驱动单元的外侧的定子和分别位于其内侧的转子，所述转子相对于彼此旋转；

多个轴，分别设有在各转子的内侧分别连接到各转子的一端部，各轴通过中空结构彼此插入并形成同轴，各轴能够在插入状态下相对于彼此旋转，并且各轴设有朝所述驱动单元的外侧延伸的另一端部；

末端部，其设置在所述驱动单元的外侧，并且其上安装有操作机构；

散热壳体，其具有围绕所述驱动单元的外表面形成的圆筒状，其内周面与多个定子热连接，并且在其外周面上设有多个流路；以及

鼓风机，其安装在所述驱动单元的一端侧，设有与所述散热壳体的一端侧相邻的翼部，旋转产生对流，以使流经所述散热壳体的流路的空气与所述驱动单元外部的空气之间进行热交换。

2.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，所述鼓风机的风扇电动机安装在所述驱动单元的一端侧的中央，所述鼓风机通过将中央部和所述风扇电动机彼此连接而旋转，并且所述翼部沿所述中央部的周边而形成。

3.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，所述散热壳体的流路沿所述散热壳体的长度方向而形成，并且所述鼓风机是离心风扇，使得所述散热壳体的流路侧的空气与其周向的外部空气产生对流。

4.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，所述散热壳体设有多个外部换热翅片，所述多个外部换热翅片在所述散热壳体的外周面上沿所述散热壳体的长度方向延伸并沿其周向布置，并且在所述多个外部换热翅片之间形成有流路。

5.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，所述散热壳体设有围绕所述驱动单元外表面的圆筒状的筒部，在所述筒部的内周面上形成有多个内部换热翅片，所述内部换热翅片热连接到所述多个定子。

6.如权利要求5所述的并联式集成驱动装置，其中，在所述散热壳体的筒部的内周面与所述多个定子之间形成有封闭空间，在所述封闭空间中填充有传热流体。

7.如权利要求6所述的并联式集成驱动装置，其中，在所述驱动单元的各定子之间形成有分隔空间，每个分隔空间均连接到所述封闭空间，使得所述传热流体也填充在所述封闭空间中。

8.如权利要求6所述的并联式集成驱动装置，其中，所述散热壳体在其外周面上设有形成流路的多个外部换热翅片，使得所述鼓风机的翼部布置成与所述散热壳体的外部换热翅片的一端侧相邻。

9.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，所述驱动单元的电动机驱动器安装在所述散热壳体的外周面上。

10.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，两个驱动单元彼此连接，使得所述驱动单元的一端部彼此面对，所述驱动单元的各轴在各驱动单元的另一端部沿相反的方向延伸，在各驱动单元的一端部之间安装有一个鼓风机，各驱动单元共用一个鼓风机。

11.如权利要求10所述的并联式集成驱动装置，其中，各驱动单元分别设有散热壳体，并且所述鼓风机的翼部在两侧分别与两侧的所述散热壳体的流路相邻。

12.如权利要求10所述的并联式集成驱动装置，其中，所述鼓风机的翼部设有沿所述鼓风机的周边形成的多个翼板，并且具有沿鼓风机的周边向外延伸的凸缘状，以便形成分隔板以将所述翼板分成两部分，并且所述分隔板将各驱动单元的散热进行分离。

13.如权利要求1所述的并联式集成驱动装置，其中，所述驱动单元具有第一电动机、第二电动机、第三电动机和第四电动机；

所述轴由分别连接到第一转子、第二转子和第三转子的第一轴、第二轴和第三轴构成，所述第一转子、所述第二转子和所述第三转子分别是所述第一电动机、所述第二电动机和所述第三电动机的转子；并且

所述并联式集成驱动装置进一步包括第一连杆部、第二连杆部和第三连杆部，各连杆部分别将所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴连接到所述末端部，并将所述第一轴、所述第二轴和所述第三轴的旋转力传递到所述末端部，从而使所述末端部沿俯仰、横摆和滚转方向旋转；以及万向连杆部，其将作为所述第四电动机的转子的第四转子与所述末端部彼此连接。

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