CN115042221B - 机器人关节模组及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人关节模组及机器人。机器人关节模组包括用于安装电机的关节主体、输出轴、驱控组件、安装支柱以及保护件。关节主体设有供线缆布设的线束通道；输出轴穿设于关节主体；驱控组件与关节主体沿输出轴的轴向并列设置，且与关节主体的端面沿输出轴的轴向相对间隔设置；安装支柱支撑于驱控组件和关节主体之间，使驱控组件和关节主体之间形成安装空间；保护件固定设置于安装空间内，保护件设有走线腔，走线腔贯通保护件的相对两端，并与线束通道连通。上述机器人关节模组在驱控组件和关节主体之间设置出线及护线，缩短了机器人关节模组的轴向尺寸。

Description

机器人关节模组及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人关节模组及机器人。

背景技术

现阶段，随着机器人技术的日趋进步和完善，协作机器人作为一种与传统工业机器人在设计及应用理念上完全不同的机器人类型，凭借其所具备的人机安全性，广泛应用于汽车零部件、金属加工以及医疗器械、消费餐饮、科研教育等诸多领域，提高了劳动作业效率，改善了消费生活模式。

在关节模组的整机结构设计上，首先应严格保证关节轴系零部件配置的可靠性以及输出端的承载能力和支撑刚性。关节模组中线缆的出线位置通常在其端部，然而，从端部引出的线缆常常在关节模组运转时与转动中的结构例如壳体等部件发生刮蹭，导致线缆损坏影响传动。

发明内容

本申请提供一种机器人关节模组，本申请还提供一种具有上述机器人关节模组的机器人。

第一方面，本申请提供一种机器人关节模组，包括用于安装电机的关节主体、输出轴、驱控组件、安装支柱以及保护件。关节主体设有供线缆布设的线束通道；输出轴穿设于关节主体；驱控组件与关节主体沿输出轴的轴向并列设置，且与关节主体的端面沿输出轴的轴向相对间隔设置；安装支柱支撑于驱控组件和关节主体之间，使驱控组件和关节主体之间形成安装空间；保护件固定设置于安装空间内，保护件设有走线腔，走线腔贯通保护件的相对两端，并与线束通道连通。

第二方面，本申请还提供一种机器人，包括机体以及上述的机器人关节模组，机器人关节模组连接于机体。

相对于现有技术，本申请提供的机器人关节模组中，安装支柱支撑于驱控组件和关节主体之间，以在二者之间形成安装空间。机器人关节模组的线缆通过线束通道，在驱控组件和关节主体之间出线。保护件设置于安装空间内，保护件设有与线束通道连通的走线腔，线缆从线束通道出线后再从走线腔内伸出，不会与转动中的结构发生刮蹭，因此，保护件能够对线缆进行有效防护。本申请提供的机器人关节模组，充分利用驱控组件和关节主体之间的安装空间，大大缩短了机器人关节模组的轴向尺寸，减小其占用的体积空间。保护件为关节主体内的线缆出线提供保护，减少了线缆被磨损的可能性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提供的机器人的模块框图。

图2是本申请一实施例提供的机器人关节模组的简化示意图。

图3是图2所示机器人关节模组的剖面结构示意图。

图4是图3中A区域的放大图。

图5是图2所示机器人关节模组的部分结构的立体示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种机器人关节模组100，机器人关节模组100应用于机器人200中。

本说明书对机器人200的具体类型不作限制，例如，机器人200可以为工业机器人，也可以为协作机器人，在本实施例中，机器人200为协作机器人。机器人200包括机体201、执行端203以及机器人关节模组100。机器人关节模组100连接于执行端203和机体201之间，其用于驱使执行端203相对于机体201运动。在一些实施例中，机器人200可以包括多个执行端203，相应地，机器人200也包括与多个执行端203一一对应的机器人关节模组100，每个执行端203均通过对应的机器人关节模组100连接于机体201。

请参阅图2，机器人关节模组100包括关节主体10、输出轴20、驱控组件30以及保护件70。输出轴20穿设于关节主体10，驱控组件30与关节主体10沿输出轴20的轴向并列设置，保护件70设置于关节主体10和驱控组件30之间。在本实施例中，机器人关节模组100的出线方式为中出线，即机器人关节模组100的线缆从其多个部件之间出线，保护件70用于保护从关节主体10和驱控组件30之间出线的线缆，减小线缆受损的可能性。

请同时参阅图2和图3，关节主体10用于安装电机，本说明书对关节主体10的具体结构不作限制，例如，关节主体10可以包括制动组件15、电机组件17、输出组件19等，制动组件15、电机组件17、输出组件19沿输出轴20的轴向依次并列设置。在本实施例中，制动组件15包括主体12以及固定壳14，主体12套设于输出轴20，主体12内设有供线缆布设的线束通道121，线束通道121可以由电机组件17处延伸至经过制动组件15与外界连通；固定壳14连接于主体12远离电机组件17的一端，固定壳14套设于输出轴20，其远离主体12的一端的端面大致呈圆形。线束通道121沿输出轴20的轴向贯穿固定壳14，与关节主体10的外界连通。关节主体10的制动组件15的刹车线缆和电机组件17的电机线揽通过线束通道121实现中出线。

输出轴20用于驱使执行端203相对于机体201运动。在一些实施例中，输出轴20可以连接于关节主体10的电机组件17，以在电机的驱动下转动，从而实现机器人200部分关节的运动。

驱控组件30连接于固定壳14，驱控组件30包括驱动板32以及安装板34。驱动板32和安装板34均大致呈圆板状，驱动板32和安装板34沿输出轴20的轴向相对间隔设置，且二者均大致与输出轴20同轴设置，安装板34连接于驱动板32朝向关节主体10的一侧。驱控组件30用于与机器人关节模组100的编码器组件的磁环配合，以调控输出轴20的速度或/及转动角度；例如，安装板34上可以设有检测读头，检测读头与编码器组件的磁环相对，用于读取磁环反馈的输出轴20的转速信息或/及转角信息。

在本实施例中，机器人关节模组100还包括安装支柱50，驱控组件30通过安装支柱50连接于关节主体10。安装支柱50支撑于驱控组件30和关节主体10之间，使驱控组件30和关节主体10之间形成安装空间16。

安装支柱50包括连接件52和支撑件54，连接件52连接于支撑件54靠近驱控组件30的一端，连接件52和支撑件54沿输出轴20的轴向延伸设置。

连接件52包括抵持部521以及第一固定部523，抵持部521连接于第一固定部523和支撑件54之间。第一固定部523穿设于驱动板32，且连接于抵持部521朝向驱动板32的一端。抵持部521抵持于驱动板32和安装板34之间使驱动板32和安装板34相对间隔，以在驱动板32和安装板34之间留有其他元件的安装空间。抵持部521抵持于驱动板32和安装板34之间，能够限定驱动板32和安装板34之间的间隔大小，该间隔大小可以通过更换不同尺寸的抵持部521来调节；选用不同尺寸的抵持部521，实现不同大小的间隔，以利于配合驱动板32和安装板34之间不同尺寸的元件的安装，提高了机器人关节模组100的适应性。

为了便于更换不同尺寸的抵持部521，在本实施例中，第一固定部523为螺栓，第一固定部523穿过驱动板32的一端螺纹连接于抵持部521。抵持部521远离第一固定部523的一端通过第一配合柱5212与支撑件54插接配合。第一配合柱5212连接于抵持部521远离驱动板32的一端，第一配合柱5212的横截面的面积小于抵持部521的横截面的面积，第一配合柱5212沿输出轴20的轴向延伸，且贯穿安装板34，第一配合柱5212贯穿安装板34的一端嵌设于支撑件54的一端。

在本实施例中，支撑件54大致呈柱状，支撑件54沿输出轴20的长度方向延伸设置，且大致平行于输出轴20。支撑件54连接于第一配合柱5212的一端抵紧于安装板34，另一端抵紧于固定壳14以使安装板34和固定壳14相对间隔设置形成安装空间16。支撑件54抵持于安装板34和固定壳14之间，能够限定安装板34和固定壳14之间安装空间16的大小，安装空间16的大小可以通过更换不同尺寸（沿输出轴20轴向的尺寸）的支撑件54来调节；选用不同尺寸的支撑件54，实现不同大小的安装空间16，以利于配合不同尺寸的元件安装在安装空间中，例如，不同尺寸或不同类型的编码器组件。

为了便于更换不同尺寸的支撑件54，在本实施例中，支撑件54远离连接件52的一端设有第二配合柱541，第二配合柱541的横截面的面积小于支撑件54的横截面的面积，第二配合柱541嵌设于固定壳14。支撑件54和连接件52实现了驱控组件30和关节主体10的两段式安装，不仅提高了拆装地便捷性，还提高了机器人关节模组100的适应性。

本说明书对安装支柱50的数量不作限制，安装支柱50可以设置为多个，在本实施例中，安装支柱50的数量设置有三个，三个安装支柱50沿驱动板32的周向大致等间距地排列。三个安装支柱50提高了驱控组件30安装的稳定性，同时提高了安装空间16的稳定性。

在一些实施例中，机器人关节模组100还包括编码器组件40，编码器组件40设置于安装空间16内并连接于输出轴20，其用于与驱控组件30配合控制输出轴20的运动参数。编码器组件40包括安装座42以及磁环44，安装座42套设于输出轴20且与输出轴20止转连接，安装座42连接于固定壳14。其中，安装座42和输出轴20之间的“止转连接”应理解为，安装座42与输出轴20之间相对固定，安装座42可随输出轴20的转动而转动。磁环44套设于安装座42外且与安装板34相对设置，以与安装板34上的检测读头配合共同控制输出轴20的转速和转动角度。

请同时参阅图3和图4，在本实施例中，保护件70固定设置于安装空间16内，保护件70设有走线腔72，走线腔72贯通保护件70的相对两端，并与线束通道121连通。保护件70设置于安装空间16内，充分利用了驱控组件30和关节主体10之间的安装空间16，大大缩短了机器人关节模组100的轴向尺寸，减小其占用的体积空间。保护件70对从线束通道121内出线的线缆提供防护，减小线缆磨损的可能性，提高机器人关节模组100的稳定性。

由于线束通道121贯穿固定壳14会在固定壳14处形成出口，为了避免固定壳14上的出口边缘划损线缆，在本实施例中，机器人关节模组100还包括护线件90。护线件90的一端固定设置于线束通道121内，另一端位于安装空间16内，护线件90设有过线通道92，过线通道92贯穿护线件90的相对两端，过线通道92使得线束通道121和走线腔72相互连通。

本说明书对护线件90的具体材质不作限制，例如，护线件90可以采用橡胶或者树脂等柔性材料制成，从而起到保护线缆，减小磨损的作用。护线件90包括连接部94以及保护部96，连接部94嵌设于线束通道121内，保护部96连接于连接部94的一端且位于安装空间16内。保护部96朝向连接部94的侧面的面积大于连接部94朝向保护部96的端面的面积，保护部96朝向连接部94的一侧与固定壳14的表面相抵，从而起到遮挡固定壳14上线束通道121的开口、保护线缆出线的作用。

为了减小编码器组件40损伤线缆的可能性，线束通道121与输出轴20间隔设置，从而使线缆出线时尽量避让编码器组件40。在本实施例中，线束通道121位于关节主体10靠近固定壳14边缘处，由于护线件90的一端固定设置于线束通道121内，故护线件90设置于固定壳14接近其边缘处，且护线件90与编码器组件40沿输出轴20的径向间隔设置。

在本实施例中，保护件70包括让位壳74和导出壳76，让位壳74连接于导出壳76和固定壳14之间。进一步地，保护件70还可以包括第二固定部7412（如图5所示），让位壳74通过第二固定部7412连接于固定壳14，其中，第二固定部7412可以通过螺栓固定于固定壳14。

在本实施例中，让位壳74具有相对的第一端741和第二端743，第一端741通过第二固定部7412连接于固定壳14，且第一端741的至少部分结构位于保护部96和编码器组件40之间。第二端743连接于导出壳76，且第二端743和编码器组件40沿输出轴20的径向间隔设置。第一端741沿输出轴20径向的尺寸大于第二端743沿输出轴20径向的尺寸，以在输出轴20的轴向上避让编码器组件40。让位壳74相对于输出轴20呈倾斜状，具体地，第一端741与输出轴20之间的距离小于第二端743与输出轴20之间的距离，例如，让位壳74的纵截面轮廓线与输出轴20之间的距离沿自所述第一端741至第二端743的方向逐渐增加。第二端743罩设于保护部96，从而保护从保护部96处出线的线缆。

在本实施例中，走线腔72成形于保护件70背离编码器组件40的一侧，保护件70背离编码器组件40的一侧为敞口结构，因此走线腔72为开放式腔体，在达到有效保护线缆出线的同时，还便于布置线缆。在另一些实施例中，保护件70可以为只有两端开放的管道结构，为线缆出线提供更周密的保护。

在本实施例中，走线腔72包括成形于让位壳74的第一防护空间745以及成形于导出壳76的第二防护空间761，第一防护空间745和第二防护空间761相互连通。让位壳74具有朝向编码器组件40的弧形面744（如图5所示），弧形面744的弧形横截面的圆心落在让位壳74远离输出轴20的一侧，具体而言，弧形面744可以是锥状的让位壳74的外表面。弧形面744绕设于保护部96的至少部分结构，弧形面744与固定壳14之间形成第一防护空间745。其中，关于“弧形面744绕设于保护部96的至少部分结构”，保护部96大致呈两端贯通的立方结构，可以理解为保护部96具有六个侧面，其中，第一侧连接于固定壳14，其他五个侧面分别为与第一侧相对的第二侧，互为相对的第三侧和第四侧、互为相对的第五侧和第六侧，第三侧、第五侧、第四侧及第六侧首尾相连共同形成保护部96的周壁。其中，第三侧可以为保护部96朝向编码器组件40的一侧。上述“弧形面744绕设于保护部96的至少部分结构”可以理解为，弧形面744至少绕设于保护部96的第三侧外，在本实施例中，弧形面744绕设于保护部96的第三侧、第五侧、第六侧以及与固定壳14相对的第二侧外（如图5所示），大范围地为保护部96内出线的线缆提供了保护，提高了线缆出线的安全性。

导出壳76的一端与让位壳74的第一端741一体成型，导出壳76的另一端延伸至驱控组件30处。为了避让导出壳76，驱控组件30开设有让位缺口36（如图5所示）。让位缺口36沿输出轴20的轴向贯穿驱动板32以及安装板34，让位缺口36位于驱动板32和安装板34靠近边缘处。导出壳76远离让位壳74的一端穿设于让位缺口36，且导出壳76可以与让位缺口36的内壁固定连接。让位缺口36能够限制导出壳76的安装位置，提高导出壳76安装的稳定性。在本实施例中，导出壳76大致呈拱形状，导出壳76朝向编码器组件40的一侧拱起以在其背离编码器组件40的一侧形成第二防护空间761。

机器人关节模组100还可以包括线缆，线缆可以包括制动组件15的刹车线缆、电机组件17的电机线揽等其他各部件的线缆。线缆的一端连接于其对应组件，另一端先穿设于线束通道121，然后经过过线通道92进入第一防护空间745，最后从第二防护空间761导出，完成出线。

本申请实施例提供的机器人关节模组100，充分利用驱控组件30和关节主体10之间的安装空间16，在安装空间16进行机器人关节模组100的线缆的出线，并且在安装空间16内安装保护件70用以保护线缆，大大缩短了机器人关节模组100的轴向尺寸，减小其占用的体积空间。线缆出线的路径为线束通道121至过线通道92，然后进入第一防护空间745，最后从第二防护空间761导出该机器人关节模组100。护线件90和保护件70共同为关节主体10内的线缆出线提供保护，减少了线缆被编码器组件40以及其他部件磨损的可能性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种机器人关节模组，其特征在于，包括：

用于安装电机的关节主体，所述关节主体设有供线缆布设的线束通道；

输出轴，穿设于所述关节主体；

驱控组件，与所述关节主体沿所述输出轴的轴向并列设置，且与所述关节主体的端面沿所述输出轴的轴向相对间隔设置；

安装支柱，支撑于所述驱控组件和所述关节主体之间，使所述驱控组件和所述关节主体之间形成安装空间；

护线件，所述护线件的一端固定设置于所述线束通道内，另一端位于所述安装空间内；所述护线件设有过线通道，所述过线通道的两端分别与所述线束通道以及所述安装空间连通；

以及保护件，固定设置于所述安装空间内，所述保护件的一端穿设于所述驱控组件，所述保护件的另一端设置于所述关节主体朝向所述安装空间的一侧，使所述保护件横跨所述安装空间；所述保护件设有走线腔，所述走线腔开设于所述保护件背离所述驱控组件的一侧并贯通所述保护件的相对两端，使所述保护件背离所述输出轴的一侧为敞口结构，所述走线腔通过所述过线通道与所述线束通道连通。

2.如权利要求1所述的机器人关节模组，其特征在于，所述机器人关节模组还包括编码器组件，所述编码器组件设置于所述安装空间并连接于所述输出轴；所述线束通道与所述输出轴间隔设置。

3.如权利要求2所述的机器人关节模组，其特征在于，所述保护件和所述编码器组件沿所述输出轴的径向间隔设置，所述走线腔形成于所述保护件背离所述编码器组件的一侧。

4.如权利要求2所述的机器人关节模组，其特征在于，所述保护件包括让位壳，所述让位壳连接于所述关节主体，所述让位壳朝向所述关节主体的一端沿所述输出轴径向的尺寸大于其另一端沿所述输出轴径向的尺寸，以让位于所述编码器组件。

5.如权利要求4所述的机器人关节模组，其特征在于，所述走线腔包括第一防护空间，所述让位壳具有朝向所述编码器组件的弧形面，所述弧形面与所述关节主体之间形成所述第一防护空间。

6.如权利要求5所述的机器人关节模组，其特征在于，所述走线腔还包括连通于所述第一防护空间的第二防护空间，所述保护件还包括导出壳，所述导出壳连接于所述让位壳远离所述关节主体的一侧，所述导出壳朝向所述编码器组件的一侧拱起以在背离所述编码器组件的一侧形成所述第二防护空间。

7.如权利要求1所述的机器人关节模组，其特征在于，所述驱控组件设有让位缺口，所述让位缺口沿所述输出轴的轴线方向贯穿所述驱控组件，所述保护件穿设于所述让位缺口。

8.如权利要求1~7中任一所述的机器人关节模组，其特征在于，所述驱控组件包括安装板和驱动板，所述安装板和所述驱动板沿所述输出轴的轴向并列设置；所述安装支柱包括连接件和支撑件，所述支撑件设置于所述关节主体和所述安装板之间，所述连接件一端连接于所述驱动板，另一端穿设于所述安装板且连接于所述支撑件。

9.一种机器人，其特征在于，包括：

机体；以及如权利要求1~8中任一所述的机器人关节模组，所述机器人关节模组连接于所述机体。

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