CN113843776A - 一种模块化执行器、机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模块化执行器、机械臂及机器人，模块化执行器包括：驱动模块与从动模块；所述驱动模块包括电机外壳、位于所述电机外壳内的电机以及由所述电机驱动且从所述电机外壳漏出的主驱动件；所述从动模块包括与所述电机外壳可拆卸连接的减速器外壳，以及位于所述减速器外壳内的减速组件；所述减速组件包括主传动件，所述主传动件沿竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接，所述减速器外壳拆离所述电机外壳时所述主传动件沿竖向与所述主驱动件分离。本发明的有益效果是：当应对不同环境时，根据不同需求可以在驱动模块上更换不同的从动模块，从而在电机性能相同情况下实现不同转速输出，提高了执行器的通用性与实用性。

Description

一种模块化执行器、机械臂及机器人

技术领域

本发明涉及到模块化执行器技术领域，尤其涉及到一种模块化执行器、机械臂及机器人。

背景技术

随着智能机器人技术的不断发展，机器人涉及的领域越来越广泛，这需要机器人去适应多变的环境。目前的智能机器人所使用的智能柔性执行器会有这样的问题：结构过于单一，每个执行器都有各自不同性能参数的电机和不同减速比的减速器，通用性低，不利于组成合适的机械臂和应对多变的应用环境。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供了一种模块化执行器、机械臂及机器人。

解决了现有的智能柔性执行器结构过于单一，每个执行器都有各自不同性能参数的电机和不同减速比的减速器，通用性低，不利于组成合适的机械臂和应对多变的应用环境的问题。

本发明是通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种模块化执行器，该模块化执行器包括：驱动模块与从动模块；

所述驱动模块包括电机外壳、位于所述电机外壳内的电机以及由所述电机驱动且从所述电机外壳漏出的主驱动件；

所述从动模块包括与所述电机外壳可拆卸连接的减速器外壳，以及位于所述减速器外壳内的减速组件；其中，所述减速组件包括主传动件，所述主传动件沿竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接，所述减速器外壳拆离所述电机外壳时所述主传动件沿竖向与所述主驱动件分离。

优选的，所述电机外壳的上端设有第一对接结构，所述减速器外壳的下端设有第二对接结构，所述减速器外壳通过所述第二对接结构与第一对接结构的对接配合实现与所述电机外壳的定位。

优选的，所述第一对接结构包括环形的承载面与内肋部，所述内肋部连接于所述承载面内侧，所述第二对接结构包括环形的外肋部，所述外肋部套于所述内肋部之外并承载在所述承载面上。

优选的，所述内肋部设有第一安装孔，所述外肋部设有与所述第一安装孔相对的第二安装孔，所述第一对接结构与第二对接结构对接后通过插入所述第一安装孔与第二安装孔的螺纹连接件锁紧。

优选的，所述驱动模块还包括与所述电机外壳可拆卸连接的电机尾盖，所述电机尾盖的侧壁底端开设有多个沉头孔，所述多个沉头孔用于与机器人的其它执行器或机器人的结构快速相连接。

优选的，所述减速组件包括主传动件、行星齿轮传动组件及与所述行星齿轮传动组件传动连接的输出件；其中，所述减速器外壳开设有第一安装端、第二安装端及驱动固定端，所述第一安装端用于安装所述主传动件，所述输出件安装于所述第二安装端，所述行星齿轮传动组件设于所述第一安装端和所述第二安装端之间，所述驱动固定端用于固定所述驱动模块。

优选的，所述主传动件包括一级太阳齿轮，所述行星齿轮传动组件包括中间行星架与枢接在所述中间行星架一侧的一级行星齿轮；所述一级行星齿轮与所述一级太阳齿轮啮合，所述减速器外壳的内壁设有内齿圈，所述一级行星齿轮与所述内齿圈啮合；所述中间行星架与所述输出件传动连接。

优选的，所述行星齿轮传动组件还包括固定在所述中间行星架另一侧的二级太阳齿轮以及枢接在所述输出件上的二级行星齿轮，所述二级行星齿轮与所述二级太阳齿轮啮合，所述二级行星齿轮与所述内齿圈啮合。

优选的，所述从动模块具有沿轴向贯穿所述减速组件且两端开口的中空通道，所述驱动模块和\或所述从动模块的外壁设有与所述中空通道连通的走线结构。

优选的，所述从动模块还包括安装在所述减速器外壳一端的端盖，所述主传动件所述走线结构包括设于所述端盖的第一导线槽以及设于所述电机外壳的第二导线槽，所述驱动模块具有被所述第二导线槽露出的连接端子，所述第一导线槽的两端分别连通所述主传动件中空通道与所述第二导线槽。

优选的，还包括一种机械臂，其特征在于，包括所述模块化执行器。

优选的，还包括一种机器人，其特征在于，包括所述模块化执行器。

本发明的有益效果是：当应对不同的环境时，根据不同的需求可以在驱动模块上更换不同的从动模块，从而在电机性能相同的情况下实现不同的转速输出，提高了执行器的通用性与实用性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种模块化执行器的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种模块化执行器的剖视结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种模块化执行器的电机尾盖的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种模块化执行器的电机外壳的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种模块化执行器的减速器外壳的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种模块化执行器的从动模块的爆炸结构示意图；

图7是本发明实施例提供的一种模块化执行器的另一实施例的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了方便理解本申请实施例提供的一种模块化执行器与机械臂，首先说明一下其应用场景，本申请实施例提供的一种模块化执行器用于提供一种适用于多变的应用环境的执行器；而现有的智能柔性执行器结构过于单一，每个执行器都有各自不同性能参数的电机和不同减速比的减速器，通用性低，不利于组成合适的机械臂和应对多变的应用环境。下面结合附图对本申请实施例提供的一种模块化执行器进行说明。

首先参考图1，图1是本发明实施例提供的一种模块化执行器的结构示意图。根据图1可知，本发明提供了一种模块化执行器，该模块化执行器包括驱动模块1，以及从动模块3。其中，从动模块3可通过螺纹连接件2与驱动模块1相连接时。使用本申请时，由于从动模块3通过螺纹连接件2与驱动模块1相连接，因此本申请在应对不同的环境时，可根据不同的需求更换不同的从动模块3与驱动模块1相连接，从而方便应对不同的环境需求。本申请中的螺纹连接件2在具体设置时包括但不限于现有技术中常用的顶丝。

其中，驱动模块1在具体设置时，驱动模块1包括电机尾盖4和电机外壳5。电机尾盖4在具体设置时可参考图3，图3是本发明实施例提供的一种模块化执行器的电机尾盖的结构示意图。根据图3可知，电机尾盖3的侧壁底端开设有多个沉头孔7，电机尾盖3的侧壁顶端开设有多个第一螺纹孔15。电机外壳5在具体设置时，可参考图4，图4是本发明实施例提供的一种模块化执行器的电机外壳的结构示意图。电机外壳5的侧壁底端开设有与多个第一螺纹孔15一一对应的多个第二螺纹孔16，电机外壳5的侧壁顶端开设有第一对接结构，该第一对接结构在具体设置时包括环形的承载面6与内肋部9，该内肋部9连接于承载面6内侧，且内肋部9设有多个第一安装孔17。参考图2，图2是本发明实施例提供的一种模块化执行器的剖视结构示意图，根据图2可知，电机外壳5内固定连接有驱动电机，该驱动电机的输出轴固定连接有驱动齿轮70。驱动模块1在具体设置时，电机尾盖4的侧壁底端的沉头孔7用于与机器人的其他执行器或机器人结构快速的连接，然后将电机外壳5的侧壁底端的第二螺纹孔16与对应的第一螺纹孔15通过螺纹连接件2连接在一起，从而将电机外壳5和电机尾盖4连接在一起。

从动模块3在具体设置时可继续参考图2和图5，图5是本发明实施例提供的一种模块化执行器的减速器外壳的结构示意图。根据图2和图5可知，从动模块3包括与电机外壳5相连接的减速器外壳8，具体连接时，减速器外壳8的侧壁底端开设有第二对接结构，该第二对接结构在具体设置时包括环形的外肋部14，该外肋部14设有与多个第一安装孔17一一对应的多个第二安装孔18。减速器外壳8与电机外壳5相连接时，可将第一对接结构和第二对接结构对接在一起，此时外肋部14套于内肋部9之外并承载在承载面6上，并将第一安装孔17和对应的第二安装孔18对应在一起，然后通过螺纹连接件2将第一安装孔17对应的第二安装孔18连接在一起，从而将外肋部14和内肋部9固定连接在一起，从而将减速器外壳8与电机外壳5连接起来，从而将从动模块3与驱动模块1连接在一起，组成完整的执行器。

继续参考图2，减速器外壳8内固定连接有减速器组件，当从动模块3与驱动模块1连接在一起时，驱动模块1的驱动齿轮70可插入减速器外壳8内与端面齿轮31啮合连接，当应对不同的环境时，根据不同的需求更换不同的从动模块3，更换从动模块3时，可将第一安装孔17和第二安装孔18之间的顶丝2卸下，然后将旧的从动模块3拆下，然后换上新的从动模块3，从而根据不同的环境通过不同的从动模块3适应不同的需求。当在不同的环境中改动特别大时，可以快速拆卸整个执行器，换上其他执行器。

从动模块3在具体设置时可参考图6，图6是本发明实施例提供的一种模块化执行器的从动模块的爆炸结构示意图。根据图5可知，从动模块3包括减速器外壳20、主传动件30、行星齿轮传动组件40及与行星齿轮传动组件40固定连接的输出传动轴50。减速器外壳20包括第一安装端21、第二安装端22及驱动固定端23，第一安装端21与第二安装端22相对设置；第一安装端21用于安装主传动件30，减速器外壳20及第二安装端22用于安装行星齿轮传动组件40；驱动固定端23用于固定驱动模块60。主传动件30与驱动齿轮70啮合连接，以将驱动齿轮70的转动通过主传动件30的传动转为垂直方向上的转动，即驱动齿轮70与主传动件30的转动轴心相互垂直设置。行星齿轮传动组件40用于将主传动件30的转动减速传递给输出传动轴50，继续参考图5，减速器外壳20的内壁设有内齿，以对应啮合所述行星齿轮传动组件40。本申请中，主传动件30与所述第一安装端21枢接；行星齿轮传动组件40与第二安装端22枢接。

传动模块10还包括安装在第一安装端21上的端盖13，该端盖13盖设在主传动件30上。该端盖13上设有第一导线槽130，该第一导线槽130的两端分别连通主传动件30及行星齿轮传动组件40的中部及驱动模块60，以安装导线。

继续参考图6，主传动件30朝向减速器外壳20的一面的周缘部分为端面齿轮31，该端面齿轮31与驱动齿轮70啮合。主传动件30的中心朝向减速器外壳20延伸一个一级太阳齿轮32。主传动件30还包括设置在端面齿轮31及一级太阳齿轮32之间的定位环台33；传动模块10还包括套设在该定位环台33上的第一轴承11，该第一轴承11安装在所述第一安装端21上以承接主传动件30。在本实施例中，主传动件30沿轴心方向呈中空设置，以供所述输出传动轴50穿设。

继续参考图6，行星齿轮传动组件40包括一级行星架中间行星架41、枢接在该一级行星架中间行星架41上的至少两个一级行星齿轮42、与一级行星架中间行星架41固定连接的二级太阳齿轮43；所述一级行星齿轮421与一级太阳齿轮32啮合。进一步地，一级行星齿轮42的数量为五个，圆周分布并分别枢接在一级行星架中间行星架41上，各一级行星齿轮42与一级太阳齿轮32啮合的同时，也与减速器外壳20的内齿啮合，以保持一级行星齿轮42的稳定运转。一级行星齿轮42围绕并啮合在一级太阳齿轮32周围；当驱动齿轮70转动，带动主传动件30转动时，一级太阳齿轮32转动并利用啮合关系驱使一级行星齿轮42自转，而由于与减速器外壳20的内齿啮合，一级行星齿轮42在自转的同时也会沿减速器外壳20的内齿移动，即绕一级太阳齿轮32公转，这一公转就通过一级行星齿轮42带动了一级行星架中间行星架41转动，从而驱动二级太阳齿轮43转动。

继续参考图6，行星齿轮传动组件40还包括二级行星架44及枢接在该二级行星架44上的至少两个二级行星齿轮45。在本实施例中，二级行星齿轮45的数量为五个，二级行星齿轮45圆周分布并分别枢接在二级行星架44上。二级行星齿轮45围绕并啮合在二级太阳齿轮43的周围。二级太阳齿轮43转动时，通过二级行星齿轮45带动二级行星架44转动，从而带动输出传动轴50转动。在本实施例中，各二级行星齿轮45与二级太阳齿轮43啮合的同时，也与减速器外壳20的内齿啮合。

输出传动轴50与二级行星架44固定连接。具体地，输出传动轴50靠近第二安装端22的一端周面径向向外延伸有固定盘51，该固定盘51通过卡接或者螺纹连接的方式与二级行星架44固定。输出传动轴50贯穿所述主传动件30及行星齿轮传动组件40；所述输出传动轴50设有中空通道60以供导线穿过。中空通道60靠近第一安装端21的位置连通第一导线槽130，中空通道60靠近第二安装端22的位置用于与其它的执行器连接；进一步的，本申请中，电机外壳5的外壁开设有第二导线槽61，驱动模块1具有被第二导线槽61露出的连接端子，第一导线槽130的两端分别连通主传动件30的中空通道60与第二导线槽61，导线可依次穿过第一导线槽130、中空通道60、以及第二导线槽61与连接端子相连接，从而避免了导线从外部连接，使导线缠绕或者破损的问题。

参考图7，图7是本发明实施例提供的一种模块化执行器的另一实施例的结构示意图。根据图7可知，区别于上述实施例中的驱动模块1和从动模块3上下连接的结构，本实施例中的驱动模块1和从动模块3并排设置，驱动模块1用于驱动从动模块3，从动模块3用于与机器人的机械臂本体相连接，从而驱动机器人的机械臂本体做运动。

本申请还提供了一种机械臂，该机械臂包括机械臂本体以及设置在机械臂本体上的模块化执行器，本申请中的模块化执行器用于驱动机械臂本体运动，从而达到机器人想要实现运动的目的。

在上述实施例中，本申请实施例提供的一种模块化执行器将执行器之间的连接方式换成一种可以快速拆装的方式，这样可以根据不同的需求，快速的更换不同的执行器或者执行器减速模块，从而解决了现有的执行器结构过于单一，不利于组成合适的机械臂和应对多变的应用环境的问题。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定。在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域普通人员对本发明的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。

Claims (12)

1.一种模块化执行器，其特征在于，包括：驱动模块与从动模块；

所述驱动模块包括电机外壳、位于所述电机外壳内的电机以及由所述电机驱动且从所述电机外壳漏出的主驱动件；

所述从动模块包括与所述电机外壳可拆卸连接的减速器外壳，以及位于所述减速器外壳内的减速组件；其中，所述减速组件包括主传动件，所述主传动件沿竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接，所述减速器外壳拆离所述电机外壳时所述主传动件沿竖向与所述主驱动件分离。

2.根据权利要求1所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述电机外壳的上端设有第一对接结构，所述减速器外壳的下端设有第二对接结构，所述减速器外壳通过所述第二对接结构与第一对接结构的对接配合实现与所述电机外壳的定位。

3.根据权利要求2所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述第一对接结构包括环形的承载面与内肋部，所述内肋部连接于所述承载面内侧，所述第二对接结构包括环形的外肋部，所述外肋部套于所述内肋部之外并承载在所述承载面上。

4.根据权利要求3所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述内肋部设有第一安装孔，所述外肋部设有与所述第一安装孔相对的第二安装孔，所述第一对接结构与第二对接结构对接后通过插入所述第一安装孔与第二安装孔的螺纹连接件锁紧。

5.根据权利要求1所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述驱动模块还包括与所述电机外壳可拆卸连接的电机尾盖，所述电机尾盖的侧壁底端开设有多个沉头孔，所述多个沉头孔用于与机器人的其它执行器或机器人的结构快速相连接。

6.根据权利要求1所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述减速组件包括主传动件、行星齿轮传动组件及与所述行星齿轮传动组件传动连接的输出件；其中，所述减速器外壳开设有第一安装端、第二安装端及驱动固定端，所述第一安装端用于安装所述主传动件，所述输出件安装于所述第二安装端，所述行星齿轮传动组件设于所述第一安装端和所述第二安装端之间，所述驱动固定端用于固定所述驱动模块。

7.根据权利要求6所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述主传动件包括一级太阳齿轮，所述行星齿轮传动组件包括中间行星架与枢接在所述中间行星架一侧的一级行星齿轮；所述一级行星齿轮与所述一级太阳齿轮啮合，所述减速器外壳的内壁设有内齿圈，所述一级行星齿轮与所述内齿圈啮合；所述中间行星架与所述输出件传动连接。

8.根据权利要求7所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述行星齿轮传动组件还包括固定在所述中间行星架另一侧的二级太阳齿轮以及枢接在所述输出件上的二级行星齿轮，所述二级行星齿轮与所述二级太阳齿轮啮合，所述二级行星齿轮与所述内齿圈啮合。

9.根据权利要求1所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述从动模块具有沿轴向贯穿所述减速组件且两端开口的中空通道，所述驱动模块和\或所述从动模块的外壁设有与所述中空通道连通的走线结构。

10.根据权利要求9所述的一种模块化执行器，其特征在于，所述从动模块还包括安装在所述减速器外壳一端的端盖，所述主传动件所述走线结构包括设于所述端盖的第一导线槽以及设于所述电机外壳的第二导线槽，所述驱动模块具有被所述第二导线槽露出的连接端子，所述第一导线槽的两端分别连通所述主传动件中空通道与所述第二导线槽。

11.一种机械臂，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述模块化执行器。

12.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～10任一项所述模块化执行器。

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