CN115847383A - 一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，包括关节集成组件和减速保护机构，所述关节集成组件包括后端盖、前端盖、三相伺服电机和同步带；本发明通过将三相伺服电机和减速机进行平行布置，然后利用同步带对三相伺服电机和减速机之间进行同步传动，从而降低了外骨骼机器人关节集成模组的厚度，避免了外骨骼四肢在设计时出现错位的情况，保证了外骨骼机器人整体的协调性，然后当外骨骼机器人关节集成模组内的温度过高时，通过微型循环泵将储水箱内的冷却水排出至换热管的内部，然后通过换热管利用冷却水吸收三相伺服电机和减速机工作时产生的热量，用以为三相伺服电机和减速机快速进行散热。

Description

一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组

技术领域

本发明涉及外骨骼机器人技术领域，特别涉及一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组。

背景技术

机器人是一种能够半自主或全自主工作的智能机器，机器人能够通过编程和自动控制来执行诸如作业或移动等任务，外骨骼机器人是融合传感、控制、信息、融合、移动计算，为作为操作者的人提供一种可穿戴的机械机构的综合技术，是指套在人体外面的机器人，也称可穿戴的机器人，关节集成模组是外骨骼机器人的重要组成部分之一，主要对外骨骼机器人的各个关节间的连接，以便外骨骼机器人可以跟随操作者一同进行运动。

传统的外骨骼机器人关节集成模组在进行使用时，由于电机与大减速比减速箱的安装方式通常为轴向安装，从而导致外骨骼机器人关节集成模组的厚度较大，外骨骼四肢在设计时容易出现错位，影响了外骨骼机器人整体的协调性，且为了避免粉尘对外骨骼机器人关节集成模组的正常工作造成影响，通常将外骨骼机器人关节集成模组设计为封闭状态，进而导致电机和减速箱工作时无法快速进行散热，影响了外骨骼机器人关节集成模组的使用寿命，为此，提出一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组。

发明内容

有鉴于此，本发明希望提供一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，以解决或缓解现有技术中存在的技术问题，至少提供有益的选择。

本发明实施例的技术方案是这样实现的：一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，包括关节集成组件和减速保护机构，所述关节集成组件包括后端盖、前端盖、三相伺服电机和同步带；

所述减速保护机构包括减速机、风轮、储水箱、温度传感器、微型循环泵和换热管；

所述三相伺服电机安装于所述后端盖的内侧壁底部，所述前端盖与所述后端盖卡扣连接，所述同步带设于所述前端盖远离后端盖的一侧，所述减速机安装于所述后端盖的内侧壁顶部，所述风轮的内侧壁固定连接于所述减速机输出轴的外侧壁，所述储水箱固定连接于后端盖的内侧壁中部，所述温度传感器安装于所述储水箱的一侧，所述微型循环泵安装于所述储水箱的另一侧，所述微型循环泵的进水口连通于所述储水箱内部，所述换热管绕设于所述三相伺服电机和减速机的外侧，所述换热管的一端连通于所述微型循环泵的排水口，所述换热管的另一端连通于所述储水箱的一侧。

进一步优选的，所述三相伺服电机的输出轴贯穿前端盖的内侧壁且固定连接有同步主动轮，所述同步主动轮的外侧壁与所述同步带的内侧壁一侧啮合连接。

进一步优选的，所述减速机的输出轴贯穿前端盖的内侧壁且固定连接有同步从动轮，所述同步从动轮的外侧壁与所述同步带的内侧壁另一侧啮合连接。

进一步优选的，所述储水箱远离微型循环泵的一侧对称连通有两个管体，两个所述管体的内侧壁远离储水箱的一侧均固定连接有防护网。

进一步优选的，两个所述管体的内侧壁远离防护网的一侧均固定连接有导冷块，两个所述管体的内侧壁中部均固定连接有导热块。

进一步优选的，两个所述管体的内部均设有半导体制冷片，所述半导体制冷片的冷端粘接于所述导冷块远离储水箱的一侧，所述半导体制冷片的热端粘接于所述导热块靠近导冷块的一侧。

进一步优选的，所述导热块远离半导体制冷片的一侧安装有散热扇，所述同步带的外侧壁罩设有防护罩，所述防护罩靠近同步带的一侧固定连接于所述前端盖远离后端盖的一侧。

进一步优选的，所述前端盖的内侧壁顶部安装有驱动器，所述驱动器的电性输出端通过导线电性连接于减速机的电性输入端。

进一步优选的，所述驱动器远离前端盖的一侧安装有PLC控制器，所述驱动器远离前端盖的另一侧均匀安装有继电器。

进一步优选的，所述温度传感器的信号输出端通过导线电性连接于PLC控制器的信号输入端，所述PLC控制器的电性输出端通过导线电性连接于继电器的电性输入端，所述继电器的电性输出端通过导线电性连接于微型循环泵、半导体制冷片和散热扇的电性输入端。

本发明实施例由于采用以上技术方案，其具有以下优点：本发明通过将三相伺服电机和减速机进行平行布置，然后利用同步带对三相伺服电机和减速机之间进行同步传动，从而降低了外骨骼机器人关节集成模组的厚度，避免了外骨骼四肢在设计时出现错位的情况，保证了外骨骼机器人整体的协调性，然后当外骨骼机器人关节集成模组内的温度过高时，通过微型循环泵将储水箱内的冷却水排出至换热管的内部，然后通过换热管利用冷却水吸收三相伺服电机和减速机工作时产生的热量，用以为三相伺服电机和减速机快速进行散热，降低了高温对外骨骼机器人关节集成模组的影响，保证了外骨骼机器人关节集成模组的使用寿命。

上述概述仅仅是为了说明书的目的，并不意图以任何方式进行限制。除上述描述的示意性的方面、实施方式和特征之外，通过参考附图和以下的详细描述，本发明进一步的方面、实施方式和特征将会是容易明白的。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述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例，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为本发明的结构图；

图2为本发明的半剖结构示意图；

图3为本发明图2的轴侧结构示意图；

图4为本发明的侧剖结构示意图；

图5为本发明后端盖的内部结构示意图；

图6为本发明三相伺服电机和减速机的轴侧结构示意图；

图7为本发明驱动器的轴侧结构示意图。

附图标记：1、关节集成组件；2、减速保护机构；101、后端盖；102、前端盖；103、三相伺服电机；104、同步带；201、减速机；202、风轮；203、储水箱；204、温度传感器；205、微型循环泵；206、换热管；41、同步主动轮；42、同步从动轮；43、驱动器；44、管体；45、防护网；46、导冷块；47、半导体制冷片；48、导热块；49、散热扇；50、防护罩；51、PLC控制器；52、继电器。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

如图1-7所示，本发明实施例提供了一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，包括关节集成组件1和减速保护机构2，关节集成组件1包括后端盖101、前端盖102、三相伺服电机103和同步带104；

减速保护机构2包括减速机201、风轮202、储水箱203、温度传感器204、微型循环泵205和换热管206；

三相伺服电机103安装于后端盖101的内侧壁底部，前端盖102与后端盖101卡扣连接，同步带104设于前端盖102远离后端盖101的一侧，减速机201安装于后端盖101的内侧壁顶部，风轮202的内侧壁固定连接于减速机201输出轴的外侧壁，储水箱203固定连接于后端盖101的内侧壁中部，温度传感器204安装于储水箱203的一侧，微型循环泵205安装于储水箱203的另一侧，微型循环泵205的进水口连通于储水箱203内部，换热管206绕设于三相伺服电机103和减速机201的外侧，换热管206的一端连通于微型循环泵205的排水口，换热管206的另一端连通于储水箱203的一侧。

在一个实施例中，三相伺服电机103的输出轴贯穿前端盖102的内侧壁且固定连接有同步主动轮41，同步主动轮41的外侧壁与同步带104的内侧壁一侧啮合连接，减速机201的输出轴贯穿前端盖102的内侧壁且固定连接有同步从动轮42，同步从动轮42的外侧壁与同步带104的内侧壁另一侧啮合连接；通过三相伺服电机103的输出轴带动同步主动轮41转动，转动的同步主动轮41利用同步带104带动同步从动轮42转动，转动的同步从动轮42带动减速机201的输出轴同步转动。

在一个实施例中，储水箱203远离微型循环泵205的一侧对称连通有两个管体44，两个管体44的内侧壁远离储水箱203的一侧均固定连接有防护网45，两个管体44的内侧壁远离防护网45的一侧均固定连接有导冷块46，两个管体44的内侧壁中部均固定连接有导热块48，两个管体44的内部均设有半导体制冷片47，半导体制冷片47的冷端粘接于导冷块46远离储水箱203的一侧，半导体制冷片47的热端粘接于导热块48靠近导冷块46的一侧；通过半导体制冷片47利用导冷块46吸收储水箱203内冷却水的热量，从而对冷却水进行降温处理，然后通过导热块48吸收半导体制冷片47热端的热量，然后通过工作的散热扇49为导热块48进行散热处理。

在一个实施例中，导热块48远离半导体制冷片47的一侧安装有散热扇49，同步带104的外侧壁罩设有防护罩50，防护罩50靠近同步带104的一侧固定连接于前端盖102远离后端盖101的一侧；通过防护罩50为同步主动轮41、同步从动轮42和驱动器43进行防尘保护。

在一个实施例中，前端盖102的内侧壁顶部安装有驱动器43，驱动器43的电性输出端通过导线电性连接于减速机201的电性输入端；通过驱动器43根据控制指令控制三相伺服电机103的开启和关闭。

在一个实施例中，驱动器43远离前端盖102的一侧安装有PLC控制器51，驱动器43远离前端盖102的另一侧均匀安装有继电器52，温度传感器204的信号输出端通过导线电性连接于PLC控制器51的信号输入端，PLC控制器51的电性输出端通过导线电性连接于继电器52的电性输入端，继电器52的电性输出端通过导线电性连接于微型循环泵205、半导体制冷片47和散热扇49的电性输入端；通过PLC控制器51接收温度传感器204的数据，通过继电器52控制微型循环泵205、半导体制冷片47和散热扇49的开启和关闭。

在一个实施例中，温度传感器204的型号为D6T-1A-01；PLC控制器51的型号为DF-96D；半导体制冷片47的型号为TEC1-12703AC。

本发明在工作时：通过驱动器43根据控制指令启动三相伺服电机103工作，三相伺服电机103的输出轴带动同步主动轮41转动，转动的同步主动轮41利用同步带104带动同步从动轮42转动，转动的同步从动轮42带动减速机201的输出轴同步转动，然后通过减速机201进行减速处理，并放大扭矩力，从而将三相伺服电机103和减速机201进行平行布置，并利用同步带104进行传动，进而降低了外骨骼机器人关节集成模组的厚度，避免了外骨骼四肢在设计时出现错位的情况，保证了外骨骼机器人整体的协调性，然后通过转动的减速机201的输出轴带动风轮202转动，然后通过温度传感器204对后端盖101和前端盖102内的温度数据进行检测，然后通过PLC控制器51接收温度传感器204的数据，当温度传感器204检测的数据达到阈值时，通过PLC控制器51利用继电器52启动散热扇49、半导体制冷片47和微型循环泵205工作，工作的半导体制冷片47利用导冷块46吸收储水箱203内冷却水的热量，从而对冷却水进行降温处理，然后通过导热块48吸收半导体制冷片47热端的热量，然后通过工作的散热扇49为导热块48进行散热处理，然后通过工作的微型循环泵205将储水箱203内降温处理后的冷却水抽出，然后通过换热管206对微型循环泵205抽出的冷却水进行导流，使冷却水围绕三相伺服电机103和减速机201流动，然后通过换热管206利用冷却水吸收后端盖101和前端盖102内空气的热量，然后通过转动的风轮202促使后端盖101和前端盖102内的空气快速流动，以便对三相伺服电机103和减速机201快速进行散热，降低了高温对外骨骼机器人关节集成模组的影响，保证了外骨骼机器人关节集成模组的使用寿命，当温度传感器204检测的数据低于阈值时，通过PLC控制器51利用继电器52将微型循环泵205、半导体制冷片47和散热扇49关闭，避免了微型循环泵205、半导体制冷片47和散热扇49长时间处于工作状态，通过设置的防护罩50为同步主动轮41、同步从动轮42和驱动器43进行防尘保护。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到其各种变化或替换，这些都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，包括关节集成组件（1）和减速保护机构（2），其特征在于：所述关节集成组件（1）包括后端盖（101）、前端盖（102）、三相伺服电机（103）和同步带（104）；

所述减速保护机构（2）包括减速机（201）、风轮（202）、储水箱（203）、温度传感器（204）、微型循环泵（205）和换热管（206）；

所述三相伺服电机（103）安装于所述后端盖（101）的内侧壁底部，所述前端盖（102）与所述后端盖（101）卡扣连接，所述同步带（104）设于所述前端盖（102）远离后端盖（101）的一侧，所述减速机（201）安装于所述后端盖（101）的内侧壁顶部，所述风轮（202）的内侧壁固定连接于所述减速机（201）输出轴的外侧壁，所述储水箱（203）固定连接于后端盖（101）的内侧壁中部，所述温度传感器（204）安装于所述储水箱（203）的一侧，所述微型循环泵（205）安装于所述储水箱（203）的另一侧，所述微型循环泵（205）的进水口连通于所述储水箱（203）内部，所述换热管（206）绕设于所述三相伺服电机（103）和减速机（201）的外侧，所述换热管（206）的一端连通于所述微型循环泵（205）的排水口，所述换热管（206）的另一端连通于所述储水箱（203）的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述三相伺服电机（103）的输出轴贯穿前端盖（102）的内侧壁且固定连接有同步主动轮（41），所述同步主动轮（41）的外侧壁与所述同步带（104）的内侧壁一侧啮合连接。

3.根据权利要求1所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述减速机（201）的输出轴贯穿前端盖（102）的内侧壁且固定连接有同步从动轮（42），所述同步从动轮（42）的外侧壁与所述同步带（104）的内侧壁另一侧啮合连接。

4.根据权利要求1所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述储水箱（203）远离微型循环泵（205）的一侧对称连通有两个管体（44），两个所述管体（44）的内侧壁远离储水箱（203）的一侧均固定连接有防护网（45）。

5.根据权利要求4所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：两个所述管体（44）的内侧壁远离防护网（45）的一侧均固定连接有导冷块（46），两个所述管体（44）的内侧壁中部均固定连接有导热块（48）。

6.根据权利要求5所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：两个所述管体（44）的内部均设有半导体制冷片（47），所述半导体制冷片（47）的冷端粘接于所述导冷块（46）远离储水箱（203）的一侧，所述半导体制冷片（47）的热端粘接于所述导热块（48）靠近导冷块（46）的一侧。

7.根据权利要求6所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述导热块（48）远离半导体制冷片（47）的一侧安装有散热扇（49），所述同步带（104）的外侧壁罩设有防护罩（50），所述防护罩（50）靠近同步带（104）的一侧固定连接于所述前端盖（102）远离后端盖（101）的一侧。

8.根据权利要求7所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述前端盖（102）的内侧壁顶部安装有驱动器（43），所述驱动器（43）的电性输出端通过导线电性连接于减速机（201）的电性输入端。

9.根据权利要求8所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述驱动器（43）远离前端盖（102）的一侧安装有PLC控制器（51），所述驱动器（43）远离前端盖（102）的另一侧均匀安装有继电器（52）。

10.根据权利要求8所述的一种扁平化外骨骼机器人关节集成模组，其特征在于：所述温度传感器（204）的信号输出端通过导线电性连接于PLC控制器（51）的信号输入端，所述PLC控制器（51）的电性输出端通过导线电性连接于继电器（52）的电性输入端，所述继电器（52）的电性输出端通过导线电性连接于微型循环泵（205）、半导体制冷片（47）和散热扇（49）的电性输入端。

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