CN116175633A - 机械臂及其关节模组 - Google Patents

Abstract

本申请主要是涉及机械臂及其关节模组，关节模组包括关节外壳、驱动组件和减速组件，驱动组件包括输出轴、与输出轴连接的转子和与关节外壳连接的定子，转子位于定子的内侧，减速组件的输入轴固定在输出轴上；其中，驱动组件进一步包括上轴承座和上轴承，上轴承座位于驱动组件背离减速组件的一侧，并与关节外壳连接，上轴承的内圈和外圈分别与输出轴和上轴承座连接，上轴承和定子沿输出轴的径向的正投影部分重叠。

Description

机械臂及其关节模组

技术领域

本申请涉及机械臂的技术领域，具体是涉及机械臂及其关节模组。

背景技术

随着科技的不断发展，生产制造不仅需要机械臂取代单调、重复性高、危险性强的工作，以提高自动化程度，降低人力成本，还需要机械臂与操作人员实现人机协作，以协同完成更加高难度、更加复杂、更加高精度的特殊任务。因此，机械臂的关节模组中诸如驱动组件、减速组件等部件的性能及其可靠性就显得尤为重要。然而，在相关技术(例如CN214520197U)中，驱动组件的转子固定在减速组件的输入轴上，也即驱动组件并不具有独立的输出轴，导致驱动组件难以单独地进行相关的性能测试，使之可靠性难以保证。基于此，驱动组件只有与减速组件及外壳组装之后才能进行相关的性能测试，如果驱动组件的性能不合格，则需要将其从减速组件上拆下，这样不仅存在多次装拆的问题，还可能存在某些部件在装拆过程中损坏的风险，极大地降低了生产效率，并增加了生产成本。

发明内容

本申请实施例提供了一种机械臂的关节模组，关节模组包括关节外壳、驱动组件和减速组件，驱动组件包括输出轴、与输出轴连接的转子和与关节外壳连接的定子，转子位于定子的内侧，减速组件的输入轴固定在输出轴上；其中，驱动组件进一步包括上轴承座和上轴承，上轴承座位于驱动组件背离减速组件的一侧，并与关节外壳连接，上轴承的内圈和外圈分别与输出轴和上轴承座连接，上轴承和定子沿输出轴的径向的正投影部分重叠。

在一些实施方式中，上轴承座包括上筒状部和与上筒状部的一端弯折连接的上固定部，上筒状部嵌套在上轴承上，上筒状部和定子沿径向的正投影部分重叠，上固定部向上筒状部的外侧延伸，以与关节外壳连接。

在一些实施方式中，关节外壳的内侧设有第一环形承台，关节模组进一步包括紧固件，紧固件从上固定部背离第一环形承台的一侧穿过上固定部，并与第一环形承台连接，进而将上轴承座压持在第一环形承台上。

在一些实施方式中，关节模组进一步包括制动组件和第一弹性件，制动组件与输出轴连接，并将第一弹性件压持在上轴承的外圈上。

在一些实施方式中，关节模组进一步包括支架，上轴承座包括与上固定部连接的上环状限位部，制动组件和支架支撑在上固定部的同一侧，在径向上，制动组件被径向限位于上环状限位部的内侧，支架被径向限位于上环状限位部的外侧。

在一些实施方式中，在输出轴的轴向上，上固定部用于支撑制动组件的内支撑面相较于上固定部用于支撑支架的外支撑面更靠近上轴承。

在一些实施方式中，关节模组进一步包括设置在制动组件背离驱动组件一侧的第一编码组件，第一编码组件包括与输出轴连接的第一编码盘和与支架连接的第一读头，第一读头与第一编码盘配合以检测输出轴的转速和角位置中的至少一者。

在一些实施方式中，关节外壳包括第一外壳和与第一外壳连接的第二外壳，上轴承座与第一外壳为一体结构件。

在一些实施方式中，驱动组件进一步包括下轴承座和下轴承，下轴承座位于驱动组件朝向减速组件的一侧，并包括下筒状部和与下筒状部的一端弯折连接的下固定部，下固定部向下筒状部的外侧延伸，以与关节外壳连接，下轴承的内圈和外圈分别与输出轴和下筒状部连接；其中，下筒状部和下轴承至少部分位于减速组件内。

本申请实施例还提供了一种机械臂，机械臂包括上述实施例所述的关节模组。

附图说明

图1是本申请提供的机械臂一实施例的结构示意图；

图2是本申请提供的关节模组一实施例的截面结构示意图；

图3是本申请提供的驱动组件和关节外壳一实施例的截面结构示意图；

图4是本申请提供的下轴承座一实施例的截面结构示意图；

图5是本申请提供的上轴承座一实施例的截面结构示意图；

图6是本申请提供的减速组件一实施例的截面结构示意图；

图7是本申请提供的制动组件一实施例的分解结构示意图；

图8是本申请提供的制动组件和编码组件一实施例的截面结构示意图；

图9是本申请提供的摩擦片一实施例的俯视结构示意图；

图10是本申请提供的转接件一实施例的俯视结构示意图；

图11是本申请提供的转接件一实施例的截面结构示意图；

图12是本申请提供的支架一实施例的截面结构示意图；

图13是本申请提供的关节模组一实施例的截面结构示意图；

图14是本申请提供的编码组件一实施例的分解结构示意图；

图15中(a)和(b)是本申请提供的转轴与输出轴接插各种实施例的结构示意图；

图16是本申请提供的编码组件一实施例的截面结构示意图；

图17是本申请提供的转接件一实施例的截面结构示意图；

图18是本申请提供的编码组件一实施例的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例可以与其他实施例相结合。

结合图1，机械臂10可以包括关节模组11、连接臂12和基座13，关节模组11和连接臂12的数量可以分别为多个，他们可以按照一定的排列方式直接地或者间接地与基座13连接，以使得机械臂10远离基座13的末端在三维空间中具有不同的自由度和位置，进而满足各种应用场景的操作需求。其中，机械臂10可以为工业机械臂。相较于其他诸如教育型桌面机械臂的机械臂，工业机械臂的末端所抓取的物体较重，负载较大，因此需要对关节模组11等结构进行合理的设计。

作为示例性地，结合图2，关节模组11可以包括关节外壳111、驱动组件112、减速组件113、制动组件114和编码组件115。其中，关节外壳111可以兼作驱动组件112的机壳，也即驱动组件112的相关结构均可以直接安装在关节外壳111上，减速组件113、制动组件114和编码组件115等结构也可以按照一定的组装顺序直接地或者间接地安装在关节外壳111上，以使得关节模组11在结构上一体化，也即“一体化关节模组”。如此，有利于简化关节模组11的结构，进而降低关节模组11的成本。当然，在其他一些诸如一体化要求不高的实施方式中，驱动组件112也可以具有独立于关节外壳111的壳体，也即驱动组件112脱离于关节外壳111之后同样可以单独使用。

进一步地，驱动组件112主要是用于驱动与之连接的关节模组11或者连接臂12转动，减速组件113主要是用于在关节模组11、连接臂12等结构之间实现不同的转速匹配和传递转矩，制动组件114主要是用于实现驱动组件112在转动状态与制动状态之间的切换，编码组件115主要是用于检测驱动组件112和减速组件113中至少一者的诸如转速和角位置的转动状态。其中，减速组件113和制动组件114可以设置在驱动组件112的相背两侧，编码组件115可以设置在制动组件114背离驱动组件112的一侧。

作为示例性地，结合图2及图3，关节外壳111可以包括第一外壳1111和与第一外壳1111连接的第二外壳1112，两者可以形成具有一定容积的腔体结构。其中，第一外壳1111的内侧可以设有第一环形承台1113，第一环形承台1113所在区域相对于第一外壳1111的其他区域具有更厚的壁厚，以增加第一外壳1111局部的结构强度；第一外壳1111的外侧可以设有用于与关节模组11或者连接臂12连接的装配位，装配位所在区域相对于第一外壳1111的其他区域同样具有更厚的壁厚，以增加第一外壳1111局部的结构强度。基于此，相较于第二外壳1112，第一外壳1111不论是材质，还是结构设计，均可以具有更高的结构强度。如此，关节外壳111中不同外壳根据实际的使用需求进行差异化设计，有利于降低关节模组11的成本。进一步地，第二外壳1112可以罩设在编码组件115外，以保护关节模组11内部的结构。

作为示例性地，结合图3，驱动组件112可以包括输出轴1121、与输出轴1121连接的转子1122、嵌设在第一环形承台1113内的定子1123、在输出轴1121的轴向上分别与第一环形承台1113的相背两侧连接的下轴承座1124和上轴承座1125，以及嵌设在下轴承座1124内的下轴承1126和嵌设在上轴承座1125内的上轴承1127，转子1122位于定子1123的内侧。其中，下轴承1126的内圈和外圈分别与输出轴1121和下轴承座1124连接，上轴承1127的内圈和外圈分别与输出轴1121和上轴承座1125连接，也即下轴承1126和上轴承1127进一步嵌套在输出轴1121上，并在输出轴1121的轴向上分别位于转子1122的两侧。进一步地，转子1122可以包括磁体，定子1123可以包括线圈，这样可以省掉诸如碳刷的结构件，有利于简化驱动组件112的走线，进而降低驱动组件112的成本。其中，为了满足驱动组件112的转速及其动力输出需求，磁体的数量可以为多个，线圈的数量也可以为多匝。相应地，减速组件113和制动组件114可以分别与输出轴1121的两端连接，编码组件115可以与输出轴1121靠近制动组件114的一端连接。

需要说明的是：本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图2所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。例如：图3所示的“下轴承座”、“上轴承座”、“下轴承”及“上轴承”等部件在图2中关节模组11旋转90°之后则可以对应为“前轴承座”、“后轴承座”、“前轴承”及“后轴承”等，也可以对应为“左轴承座”、“右轴承座”、“左轴承”及“右轴承”等。

在一些实施方式中，下轴承座1124和上轴承座1125中的一者与第一外壳1111可以为一体结构件，另一者则为单独的结构件，两者可以通过胶接、卡接、焊接、螺纹连接等组装方式中的一种或其组合连接。如此，有利于提高驱动组件112的组装效率。

在一些实施方式中，相对于关节外壳111，下轴承座1124和上轴承座1125可以为单独的结构件，两者可以通过胶接、卡接、焊接、螺纹连接等组装方式中的一种或其组合分别与第一环形承台1113连接。类似地，第一外壳1111、下轴承座1124和上轴承座1125可以在材质、结构设计及其成型工艺上进行差异化设计，这样有利于降低关节模组11的成本。

作为示例性地，结合图3，下轴承座1124可以为单独的结构件，下轴承座1124也因此可以被第一紧固件1161固定在关节外壳111上。具体地，第一紧固件1161穿过下轴承座1124并与第一环形承台1113连接，以将下轴承座1124压持在第一环形承台1113上。类似地，上轴承座1125也可以为单独的结构件，上轴承座1125也因此可以被另一紧固件固定在关节外壳111上。其中，下轴承座1124和上轴承座1125可以在输出轴1121的径向上分别被第一外壳1111的不同位置径向限位。

进一步地，输出轴1121可以沿其轴向划分出下固定段11211、上固定段11212，以及位于下固定段11211与上固定段11212之间的中间固定段11213，中间固定段11213的外径可以分别大于下固定段11211的外径和上固定段11212的外径，以使得输出轴1121在中间固定段11213与下固定段11211之间形成外阶梯面11214以及在中间固定段11213与上固定段11212之间形成外阶梯面11215。其中，转子1122可以固定在中间固定段11213，下轴承1126和上轴承1127可以分别嵌套在下固定段11211和上固定段11212上，下轴承1126的内圈可以支撑在外阶梯面11214上，上轴承1127的内圈可以支撑在外阶梯面11215上。进一步地，驱动组件112可以包括与下固定段11211连接的下卡环11281，例如下卡环11281卡接在下固定段11211的限位凹槽内，下卡环11281可以与中间固定段11213一同夹持下轴承1126的内圈。类似地，驱动组件112可以包括与上固定段11212连接的上卡环，上卡环可以与中间固定段11213一同夹持上轴承1127的内圈。

进一步地，输出轴1121可以设置成中空结构，以便于设置关节模组11的走线结构。其中，下固定段11211的内径可以小于中间固定段11213的内径，以使得下固定段11211的端部具有足够的组装减速组件113的输入轴的壁厚。

作为示例性地，结合图4及图3，下轴承座1124可以包括下筒状部11241和与下筒状部11241的一端弯折连接的下固定部11242，下固定部11242向下筒状部11241的外侧延伸，以与关节外壳111连接，下筒状部11241嵌套在下轴承1126上。具体地，第一紧固件1161穿过下固定部11242并与第一环形承台1113连接，以将下轴承座1124压持在第一环形承台1113上；下筒状部11241与下轴承1126的外圈连接。其中，第一紧固件1161未插入第一环形承台1113的一端可以不凸出于下轴承座1124，也即第一紧固件1161朝向减速组件113的一侧可以沉入下轴承座1124或者与下轴承座1124的端面平齐，这样既方便后续组装减速组件113，又有利于增加关节模组11在结构上的紧凑性。

进一步地，下轴承座1124可以包括与下筒状部11241的另一端弯折连接的下凸缘部11243，下凸缘部11243和下固定部11242反向延伸，下轴承1126的外圈可以支撑在下凸缘部11243上。基于此，驱动组件112可以包括与下固定部11242连接的下压环11282，下压环11282可以与下凸缘部11243一同夹持下轴承1126的外圈。其中，下压环11282可以不凸出于下固定部11242，以避免下压环11282与诸如转子1122的结构件发生结构上的干涉或者碰撞。

在一些实施方式中，例如图13，外阶梯面11214和下凸缘部11243在输出轴1121的轴向上可以位于下轴承1126的同一侧，例如下轴承1126朝向上轴承1127的一侧。相应地，下卡环11281和下压环11282在输出轴1121的轴向上可以位于下轴承1126的同一侧，例如下轴承1126背离上轴承1127的一侧。此时，下轴承1126可以至少部分位于下固定部11242背离减速组件113的一侧(也即下固定部11242朝向制动组件114的另一侧)，例如下轴承1126沿输出轴1121的径向正投影至关节外壳111的内侧时与第一环形承台1113部分重叠。其中，转子1122或者定子1123可以在输出轴1121的径向上与下轴承1126及下轴承座1124的相关结构预留一定的安全距离，下轴承1126及下轴承座1124的相关结构也可以沿输出轴1121的轴向伸入转子1122与定子1123之间的间隙，以避免相关结构件发生结构上的干涉或者碰撞。基于此，当下轴承座1124所在一侧组装减速组件113时，下轴承1126可以位于减速组件113外。如此，不用考虑下轴承1126伸入减速组件113内的组装需求，使得减速组件113的选取更加灵活。进一步地，在驱动组件112组装的过程中，可以先沿组装方向将下轴承1126嵌套在输出轴1121的下固定段11211上，再将下卡环11281卡接在下固定段11211的限位凹槽内，以使得下卡环11281和中间固定段11213一同夹持下轴承1126的内圈；然后沿前述组装方向的反方向将下轴承座1124嵌套在下轴承1126上或者沿前述组装方向将下轴承1126及输出轴1121作为一个整体嵌设在下轴承座1124的下筒状部11241内，再将下压环11282固定在下轴承座1124的下固定部11242上，以使得下压环11282与下轴承座1124的下凸缘部11243一同夹持下轴承1126的外圈。显然，不论通过何种方式组装下轴承座1124与下轴承1126，下轴承1126都会压持在下卡环11281上，使得下卡环11281在组装过程中会承受较大的压力，一定程度上存在结构失效的风险。

在一些实施方式中，例如图2及图3，外阶梯面11214和下凸缘部11243在输出轴1121的轴向上可以位于下轴承1126的两侧。相应地，下卡环11281和下压环11282在输出轴1121的轴向上可以位于下轴承1126的两侧。此时，下轴承1126可以至少部分位于下固定部11242背离上轴承座1125的一侧，也即下轴承1126至少部分位于驱动组件112外。换言之，定子1123和下轴承1126沿输出轴1121的径向的正投影可以不重叠，也即定子1123和下轴承1126在输出轴1121的轴向上间隔设置。基于此，当下轴承座1124所在一侧组装减速组件113时，下轴承1126可以至少部分位于减速组件113内。如此，不用担心下轴承1126及下轴承座1124的相关结构与转子1122或者定子1123发生结构上的干涉或者碰撞，使得驱动组件112在输出轴1121的轴向和径向上更加紧凑，进而允许驱动组件112设计更大尺寸的转子1122或者定子1123。进一步地，在驱动组件112组装的过程中，可以先沿组装方向将下轴承1126嵌套在输出轴1121的下固定段11211上，再将下卡环11281卡接在下固定段11211的限位凹槽内，以使得下卡环11281和中间固定段11213一同夹持下轴承1126的内圈；然后沿前述组装方向将下轴承座1124嵌套在下轴承1126上或者沿前述组装方向的反方向将下轴承1126及输出轴1121作为一个整体嵌设在下轴承座1124的下筒状部11241内，再将下压环11282固定在下轴承座1124的下固定部11242上，以使得下压环11282与下轴承座1124的下凸缘部11243一同夹持下轴承1126的外圈。显然，不论通过何种方式组装下轴承座1124与下轴承1126，下轴承1126都会压持在下固定段11211上，而不是压持在下卡环11281上，使得下卡环11281在组装过程中无需承受压力，有利于保证下卡环11281的可靠性。

作为示例性地，结合图5及图3，上轴承座1125可以包括上筒状部11251和与上筒状部11251的一端弯折连接的上固定部11252，上固定部11252向上筒状部11251的外侧延伸，以与关节外壳111连接，上筒状部11251嵌套在上轴承1127上。具体地，一紧固件穿过上固定部11252并与第一环形承台1113连接，以将上轴承座1125压持在第一环形承台1113上；上筒状部11251与上轴承1127的外圈连接。其中，上轴承1127可以至少部分位于驱动组件112内，这样方便后续组装制动组件114等结构件。进一步地，上轴承1127和定子1123沿输出轴1121的径向的正投影可以部分重叠，例如上轴承1127及上轴承座1125的相关结构沿输出轴1121的轴向伸入输出轴1121与定子1123之间的间隙，这样既可以避免相关结构件发生结构上的干涉或者碰撞，又有利于增加关节模组11在结构上的紧凑性。

进一步地，上轴承座1125可以包括与上固定部11252连接的上环状限位部11253，上环状限位部11253可以在输出轴1121的径向上对诸如制动组件114的结构件进行径向限位，将在后文中进行示例性说明。

基于上述的相关描述，并结合图2至图6，关节外壳111可以兼作驱动组件112的壳体，使得驱动组件112中各个部件与关节外壳111组装之后即可进行相关的性能测试。其中，第一紧固件1161可以将下轴承座1124固定在关节外壳111上，上轴承座1125同样可以被另一紧固件固定在关节外壳111上。基于此，第二紧固件1162可以将减速组件113固定在关节外壳111上，并穿过下轴承座1124；第三紧固件1163可以将减速组件113的输入轴1131固定在输出轴1121上。换言之，驱动组件112可以通过第一紧固件1161与关节外壳111可拆卸连接，减速组件113则可以分别通过第二紧固件1162和第三紧固件1163与关节外壳111和驱动组件112可拆卸连接，以使得关节模组11中各个结构件模块化。相关技术中，驱动组件112的输出轴和减速组件113的输入轴为一体结构件，例如驱动组件112的转子1122固定在减速组件113的输入轴上，也即驱动组件112并不具有独立的输出轴，导致驱动组件112难以进行相关的性能测试。与相关技术不同的是：本申请中，驱动组件112的输出轴1121和减速组件113的输入轴1131可以为单独的结构件，两者通过第三紧固件1163可拆卸连接，这样不仅允许驱动组件112和减速组件113在组装之前即可分别进行相关的性能测试，还有利于后期的维护保养，同时也有利于降低减速组件113的振动和噪音。

作为示例性地，第一紧固件1161穿过下固定部11242并与第一环形承台1113连接，以将下轴承座1124压持在第一环形承台1113上。第二紧固件1162依次穿过减速组件113和下固定部11242并与第一环形承台1113连接，以将减速组件113和下轴承座1124压持在第一环形承台1113上，也即减速组件113和下轴承座1124被第二紧固件1162一同固定在第一环形承台1113上。进一步地，输入轴1131可以设置成中空结构，以便于设置关节模组11的走线结构；且输入轴1131的内侧设有第二环形承台11311。其中，输出轴1121插入输入轴1131，且输出轴1121的端面与第二环形承台11311抵接，第三紧固件1163沿输出轴1121的轴向连接第二环形承台11311和输出轴1121，也即第三紧固件1163将输入轴1131固定在下固定段11211的端部上。如此，不仅可以通过输入轴1131对输出轴1121进行径向限位，还有利于增加输入轴1131与输出轴1121之间的同轴度。

进一步地，输出轴1121可以伸出下轴承座1124，输入轴1131与输出轴1121之间的装配面在输出轴1121的轴向上可以位于减速组件113内，以便于下轴承1126及下轴承座1124的相关结构至少部分位于减速组件113内。

作为示例性地，结合图6及图2，减速组件113可以包括与输入轴1131连接的波发生器1132、嵌套在波发生器1132上的柔轮1133和嵌套在柔轮1133上的刚轮1134。其中，刚轮1134与柔轮1133部分啮合，以便于减速组件113实现相应的传动比。进一步地，减速组件113可以包括法兰盘1135，法兰盘1135可以作为减速组件113的输出端，以与其他的关节模组11或者连接臂12连接。

在一些实施方式中，柔轮1133可以设置成筒状结构。基于此，柔轮1133的侧壁与刚轮1134部分啮合，柔轮1133的底壁与法兰盘1135连接。相应地，刚轮1134可以被第二紧固件1162固定在第一环形承台1113上。

在一些实施方式中，柔轮1133可以设置成中空礼帽型结构。基于此，减速组件113可以包括外轴承1136，柔轮1133可以包括筒状啮合部11331和与筒状啮合部11331的一端弯折连接的环状翻折部11332，环状翻折部11332向筒状啮合部11331的外侧延伸。其中，筒状啮合部11331与刚轮1134部分啮合，环状翻折部11332与外轴承1136的外圈连接，刚轮1134与外轴承1136的内圈连接。进一步地，第二紧固件1162将外轴承1136的内圈和外圈中的一者固定在第一环形承台1113上，法兰盘1135与外轴承1136的内圈和外圈中的另一者连接。

基于上述的相关描述，并结合图2、图3及图6，下轴承1126及下轴承座1124的相关结构可以至少部分位于减速组件113内，例如下轴承1126在输出轴1121的径向上位于柔轮1133背离刚轮1134的内侧，导致下轴承1126会在一定程度上侵占减速组件113的内部空间。基于此，为了避免下轴承1126及下轴承座1124的相关结构与柔轮1133或者输入轴1131发生结构上的干涉或者碰撞，本领域的技术人员容易想到的技术方案是：增大减速组件113的径向尺寸，以增大柔轮1133与输入轴1131在输出轴1121的径向上的间隙，进而预留足够的安全距离。与之不同的是：本申请中，结合图4，下筒状部11241在输出轴1121的径向上的厚度分别小于下凸缘部11243在输出轴1121的轴向上的厚度和下固定部11242在输出轴1121的轴向上的厚度，也即对下筒状部11241进行减薄处理，这样不仅可以避免前述干涉或者碰撞，还可以兼顾减速组件113的径向尺寸。其中，下筒状部11241和下固定部11242背离下轴承1126一侧的拐角处可以呈圆角设置，以避免较大的应力集中，进而增加下轴承座1124的结构强度及可靠性。

进一步地，结合图6，减速组件113可以包括中空轴1137和内轴承1138，中空轴1137的一端与法兰盘1135连接，内轴承1138的内圈和外圈分别与中空轴1137和输入轴1131连接。其中，结合图2，中空轴1137依次穿过输入轴1131、输出轴1121和制动组件114，直至插入编码组件115内。如此，既便于设置关节模组11的走线结构，又有利于降低走线结构的磨损。除此之外，也便于编码组件115检测减速组件113的输出端(例如法兰盘1135)的转速和/或角位置。

作为示例性地，结合图6及图2，第二紧固件1162将外轴承1136的外圈固定在第一环形承台1113上，法兰盘1135通过刚轮1134与外轴承1136的内圈连接。其中，第四紧固件1164可以将环状翻折部11332固定在外轴承1136的外圈上，以允许减速组件113进行相关的性能测试。相应地，第二紧固件1162依次穿过外轴承1136的外圈、环状翻折部11332和下轴承座1124并与第一环形承台1113连接，以将减速组件113和下轴承座1124压持在第一环形承台1113上。进一步地，结合图4，下轴承座1124(具体为其下固定部11242)设有避让孔11244，第四紧固件1164凸出于环状翻折部11332的部分可以位于避让孔11244内，以增加关节模组11在结构上的紧凑性。优选地，避让孔11244可以沿输出轴1121的轴向贯穿下固定部11242，以允许第四紧固件1164经由避让孔11244与第一环形承台1113接触，这样有利于减速组件113散热，进而增加减速组件113的可靠性。

进一步地，结合图2、图3及图6，第四紧固件1164和第一紧固件1161的组装方向反向，第二紧固件1162和第一紧固件1161的组装方向同向，以允许驱动组件112和减速组件113中各个部件与关节外壳111按照一定的先后顺序组装。

进一步地，第一紧固件1161、第二紧固件1162和第四紧固件1164可以分别绕输出轴1121间隔设置多个，在绕输出轴1121相邻设置的两个第四紧固件1164之间，第二紧固件1162的数量可以大于第一紧固件1161的数量。如此，第一紧固件1161可以将下轴承座1124固定在第一环形承台1113，其数量能够满足驱动组件112单独进行性能测试即可，第四紧固件1164可以将环状翻折部11332固定在外轴承1136的外圈上，其数量同样能够满足减速组件113单独进行性能测试即可；最终通过相对较多数量的第二紧固件1162将减速组件113及下轴承座1124一同牢固地固定在第一环形承台1113上，从而最大程度上简化结构并兼顾结构的可靠性。

作为示例性地，第一紧固件1161的数量可以为四个，第二紧固件1162的数量可以为十二个，第四紧固件1164的数量可以为四个。其中，由于第一紧固件1161、第二紧固件1162和第四紧固件1164在结构上与下轴承座1124存在直接地或者间接地关联，使得他们的数量可以通过下固定部11242上与之对应的通孔的数量进行表征。基于此，结合图4，除了对应于第四紧固件1164的避让孔11244之外，下固定部11242上还可以分别设有对应于第一紧固件1161的沉孔11245和对应于第二紧固件1162的通孔11246。显然，避让孔11244、沉孔11245和通孔11246的数量分别为四个、四个和十二个。值得注意的是：由于下轴承座1124所在一侧需要组装减速组件113，使得第一紧固件1161朝向减速组件113的一侧可以沉入下轴承座1124或者与下轴承座1124的端面平齐。显然，沉孔11245可以更好地容纳第一紧固件1161。进一步地，沿输出轴1121的轴向观察，第一紧固件1161到下轴承座1124的中心的距离可以小于第二紧固件1162到下轴承座1124的中心的距离，也即第一紧固件1161相较于第二紧固件1162在输出轴1121的径向上更靠近输出轴1121。换言之，在输出轴1121的径向上，沉孔11245相较于通孔11246更靠近下轴承1126的中心而更远离下固定部11242的边缘，这样有利于确保下固定部11242在沉孔11245所在区域的结构强度，进而增加驱动组件112在结构上的可靠性。

需要说明的是：在其他诸如驱动组件112和/或减速组件113无需单独进行性能测试的实施方式中，第一紧固件1161和第四紧固件1164可以被省掉，也即仅通过第二紧固件1162实现驱动组件112和减速组件113中各个部件与关节外壳111的组装。

结合图3，输出轴1121的两端分别通过下轴承1126和上轴承1127与关节外壳111连接，以使得驱动组件112的输出更加平稳。因此，下轴承1126和上轴承1127在组装之后均需要预留一定的游隙。然而，如果前述游隙过小，则容易导致输出轴1121转动困难；反之，如果前述游隙过大，则容易导致输出轴1121转动不够平稳(例如“窜动”)。为此，关节模组11可以包括第一弹性件117，第一弹性件117可以压持上轴承1127的外圈，有利于将下轴承1126和上轴承1127的游隙控制在合理的范围之内。其中，第一弹性件117可以为波形弹簧。基于此，为了压持第一弹性件117，本领域的技术人员容易想到的技术方案是：通过一额外的与上轴承座1125连接的上压环来压持第一弹性件117。与之不同的是：本申请中，结合图2及图3，制动组件114可以被固定在上轴承座1125上，并可以同时将第一弹性件117压持在上轴承1127的外圈上，也即制动组件114可以代替上压环，这样不仅可以将下轴承1126和上轴承1127的游隙控制在合理的范围之内，还可以省掉上压环，从而使得关节模组11在结构上更加紧凑，并降低关节模组11的成本。

作为示例性地，结合图7，制动组件114可以包括与上轴承座1125连接的安装座1141、设置在安装座1141内的第二弹性件1142和励磁线圈1143，以及沿输出轴1121的轴向依次层叠设置的衔铁盘1144、摩擦片1145和盖板1146，也即衔铁盘1144和盖板1146在输出轴1121的轴向上分别位于摩擦片1145的两侧。其中，摩擦片1145与输出轴1121连接，以跟随输出轴1121转动；盖板1146可以与安装座1141连接，以保持相对静止。进一步地，衔铁盘1144和摩擦片1145可以分别为单独的结构件，也即两者可以发生相对运动；衔铁盘1144和摩擦片1145也可以通过胶接、卡接、螺纹连接等组装方式中的一种或其组合连接在一起，也即两者保持相对静止。

制动组件114的工作原理可以为：结合图8，励磁线圈1143断电时，衔铁盘1144在第二弹性件1142的弹力作用下沿输出轴1121的轴向推动摩擦片1145与盖板1146接触，以使得输出轴1121由转动状态切换至制动状态，也即输出轴1121停止转动；励磁线圈1143通电时，励磁线圈1143产生的磁场作用于衔铁盘1144，使得摩擦片1145与盖板1146分离，以解除输出轴1121的制动状态，也即输出轴1121继续转动。如此，相较于相关技术中通过一销钉止挡输出轴1121以制动，本申请中制动组件114借助摩擦阻力对输出轴1121进行制动，具有无空行程、响应快、无异响等优点。其中，励磁线圈1143断电之后，第二弹性件1142所储存的弹性势能不仅可以推动衔铁盘1144和摩擦片1145，还可以使得衔铁盘1144与摩擦片1145之间以及摩擦片1145与盖板1146之间具有一定的正压力，进而提供预设大小的摩擦阻力，以维持输出轴1121的制动状态。进一步地，励磁线圈1143通电之后，励磁线圈1143产生的磁场可以吸引衔铁盘1144使之远离盖板1146，以至少释放摩擦片1145与盖板1146之间的正压力。

需要说明的是：制动组件114组装之后，例如安装座1141被固定在上固定部11252上，制动组件114通过安装座1141压持第一弹性件117。相应地，第二弹性件1142设置在安装座1141背离第一弹性件117的一侧；安装座1141被径向限位于上环状限位部11253的内侧。进一步地，安装座1141的材质可以为软磁性材料，例如与衔铁盘1144的相同，以调整励磁线圈1143所产生的磁场，使之更加聚集。

制动组件114可以包括支撑在安装座1141与盖板1146之间的导向柱1147，衔铁盘1144可以在导向柱1147的导向作用下靠近或者远离盖板1146，以避免制动组件114卡死。其中，导向柱1147的数量可以为多个，多个导向柱1147可以绕输出轴1121间隔设置，例如三个导向柱1147绕输出轴1121均匀地间隔分布。

进一步地，安装座1141可以包括底壁11411，以及与底壁11411连接的内侧壁11412和外侧壁11413，内侧壁11412位于输出轴1121的外围，外侧壁11413位于内侧壁11412的外围，并与内侧壁11412同向延伸。相应地，导向柱1147可以支撑在外侧壁11413与盖板1146之间。基于此，衔铁盘1144在励磁线圈1143产生的磁场的作用下远离盖板1146时能够被内侧壁11412和外侧壁11413中的至少一者止挡，以对衔铁盘1144的运动进行限位。

在一些实施方式中，第二弹性件1142可以设置在外侧壁11413的盲孔内，励磁线圈1143可以设置在内侧壁11412与外侧壁11413之间，例如励磁线圈1143绕设在内侧壁11412上。其中，第二弹性件1142的数量可以为多个，多个第二弹性件1142可以绕输出轴1121间隔设置，例如四个第二弹性件1142绕输出轴1121均匀地间隔分布。

在一些实施方式中，第二弹性件1142和励磁线圈1143可以设置在内侧壁11412与外侧壁11413之间。例如：第二弹性件1142和励磁线圈1143的数量分别为多个，多个第二弹性件1142和多个励磁线圈1143分别绕输出轴1121间隔设置。

结合图8，驱动组件112可以包括与输出轴1121连接的转接件1129，摩擦片1145可以套设在转接件1129上。其中，结合图9及图10，沿输出轴1121的轴向观察，转接件1129的外轮廓和摩擦片1145的内轮廓呈相匹配的非圆形，以允许摩擦片1145跟随转接件1129转动，并允许摩擦片1145沿输出轴1121的轴向相对于转接件1129移动。例如：摩擦片1145的内轮廓沿输出轴1121的轴向观察呈第一正方形，且第一正方形的四个角均呈圆角设置；而转接件1129的外轮廓沿输出轴1121的轴向观察呈第二正方形，且第二正方形的四个角均呈倒角设置。如此，以使得转接件1129的角落有效避让摩擦片1145的角落，从而避免摩擦片1145沿转接件1129移动时卡死，进而增加制动组件114的可靠性；同时还可以尽可能地增大摩擦片1145的面积，使得制动组件114的响应更快。

具体地，当输出轴1121由制动状态切换至转动状态之后，摩擦片1145跟随转接件129转动，继而跟随输出轴1121转动，以避免制动组件114对输出轴1121的转动施加不必要的阻力；而当输出轴1121由转动状态切换至制动状态的过程中，摩擦片1145在第二弹性件1142及衔铁盘1144的推动下沿输出轴1121的轴向相对于转接件1129移动，以与盖板1146接触，继而通过摩擦阻力对输出轴1121进行制动。换言之，转接件1129相对于输出轴1121没有自由度，而摩擦片1145相对于转接件1129具有沿输出轴1121的轴向的自由度。如此，相较于转接件1129与输出轴1121为一体结构件，单独加工转接件1129和输出轴1121之后再组装，不仅有利于简化输出轴1121的结构，从而降低输出轴1121的加工难度，还便于转接件1129和输出轴1121在选材上进行差异化设计，从而兼顾关节模组11的成本。

进一步地，结合图8，编码组件115可以用于检测驱动组件112的转动状态，具体可以为输出轴1121的转速和角位置中的至少一者。其中，编码组件115可以包括编码盘1151A和读头1152A，读头1152A与编码盘1151A配合以检测输出轴1121的转速和/或角位置。基于此，编码组件115可以设置成磁电式编码器，编码盘1151A相应地设置成磁栅盘；编码组件115也可以设置成光电式编码器，编码盘1151A相应地设置成光栅盘。其中，不论是磁电式编码器，还是磁电式编码器，均可以根据实际的需求进一步设置成增量型或者绝对值型，相关原理及其具体结构为本领域的技术人员所熟知，在此不再赘述。值得注意的是：相较于磁电式编码器，光电式编码器对外界环境的要求更加苛刻，例如光电式编码器具有更高的防尘需求，将在后文中进行示例性说明。

在一些实施方式中，编码盘1151A和转接件1129可以分别单独地与输出轴1121连接，从而跟随输出轴1121转动，这样有利于降低制动组件114对编码组件115的干扰。作为示例性地，编码盘1151A和转接件1129可以分别通过各自的转接件与输出轴1121连接，也即转接件的数量为两个。

在一些实施方式中，编码盘1151A可以与转接件1129连接，从而通过转接件1129与输出轴1121连接，也即编码盘1151A和摩擦片1145均通过转接件1129与输出轴1121连接，使得转接件1129“一件两用”，这样有利于简化关节模组11的结构。基于此，并结合图8，在驱动组件112与关节外壳111组装之后，可以先将制动组件114与驱动组件112组装，然后将编码盘1151A和转接件1129作为一个整体与制动组件114组装，随后将支架118、读头1152A及其电路板等其他结构作为一个整体与关节外壳111或者上轴承座1125组装。如此，相较于编码盘1151A和转接件1129分别通过各自的转接件与输出轴1121连接，在编码盘1151A和摩擦片1145均通过转接件1129与输出轴1121连接的实施方式中，转接件1129只需装拆一次，这样有利于提高生产效率。

作为示例性地，结合图11，转接件1129可以包括筒状主体11291，以及与筒状主体11291连接的内凸缘部11292和外凸缘部11293，外凸缘部11293和内凸缘部11292反向延伸。其中，结合图10，筒状主体11291的外轮廓沿输出轴1121的轴向观察呈非圆形，例如四个角均呈倒角设置的正方形，摩擦片1145套设在筒状主体11291上，以跟随转接件1129转动或者沿输出轴1121的轴向相对于转接件1129移动；编码盘1151A与外凸缘部11293连接，以跟随转接件1129转动。优选地，转接件1129可以包括与外凸缘部11293连接的环状凸缘11294，编码盘1151A与外凸缘部11293连接时进一步套设在环状凸缘11294上，以通过环状凸缘11294对编码盘1151A进行径向定位。进一步地，结合图8，输出轴1121插入筒状主体11291，且输出轴1121的端面与内凸缘部11292抵接，例如通过第五紧固件1165将内凸缘部11292固定在上固定段11212的端部上，以允许转接件1129跟随输出轴1121转动。其中，由于输出轴1121插入筒状主体11291，不仅可以通过筒状主体11291对输出轴1121进行径向限位，还有利于增加转接件1129与输出轴1121之间的同轴度。

需要说明书的是：本申请中第一紧固件至第五紧固件可以分别为螺栓，并可以根据具体的需求选择六角头的、圆头的、方形头的、沉头的等。

进一步地，结合图8，编码组件115可以用于检测减速组件113的转动状态，具体可以为法兰盘1135的转速和角位置中的至少一者。其中，编码组件115可以包括与中空轴1137连接的编码盘1151B和与编码盘1151B配合的读头1152B，读头1152B在编码盘1151B跟随中空轴1137转动的过程中检测法兰盘1135的转速和/或角位置中。类似地，编码盘1151B可以设置成磁栅盘或者光栅盘。

作为示例性地，结合图8及图5，关节模组11可以包括与关节外壳111连接的支架118，支架118可以罩设在制动组件114外，也即位于制动组件114的外围，以便于设置编码组件115，从而简化关节模组11的结构。换言之，支架118和制动组件114支撑在上固定部11252的同一侧。其中，读头1152A及其电路板可以与支架118连接，读头1152B及其电路板也可以与支架118连接。如此，有利于调节读头1152A与编码盘1151A在输出轴1121的轴向上的间距以及读头1152B与编码盘1151B在输出轴1121的轴向上的间距，进而增加编码组件115的可靠性。当然，读头1152A和读头1152B也可以设置在同一电路板上，编码盘1151A、电路板和编码盘1151B在输出轴1121的轴向上依次间隔设置，这样有利于简化编码组件115的结构。

进一步地，在输出轴1121的径向上，制动组件114被径向限位于上环状限位部11253的内侧，支架118被径向限位于上环状限位部11253的外侧，这样不仅有利于提高制动组件114和支架118的组装精度，还有利于简化关节模组11的结构。其中，在输出轴1121的轴向上，上固定部11252用于支撑制动组件114的内支撑面可以相较于上固定部11252用于支撑支架118的外支撑面更靠近上轴承1127，这样有利于增加关节模组11在结构上的紧凑性。

作为示例性地，结合图12，支架118可以包括筒体1181，以及与筒体1181的两端分别弯折连接的外底壁1182和内顶壁1183，外底壁1182和内顶壁1183反向延伸。其中，筒体1181位于制动组件114的外围；外底壁1182与上固定部11252连接，并被径向限位于上环状限位部11253的外侧；读头1152A、读头1152B及其各自的电路板分别与内顶壁1183连接。当然，支架118也可以不包括内顶壁1183，只要编码组件115能够组装在支架118即可。进一步地，外底壁1182和筒体1181拐角处的内侧可以设有用于避让上环状限位部11253的避让槽1184，也即支架118与上轴承座1125组装之后上环状限位部11253位于避让槽1184内，这样有利于增加关节模组11在结构上的紧凑性，尤其是在输出轴1121的径向上。

需要说明的是：在诸如图2所示的实施例中，为了便于区分，用于检测驱动组件112的转动状态的编码组件可以定义为第一编码组件，用于检测减速组件113的转动状态的编码组件可以定义为第二编码组件。其中，第一编码组件可以包括编码盘1151A和读头1152A，第二编码组件可以包括编码盘1151B和读头1152B。

基于上述的相关描述，编码组件115可以用于检测诸如输出轴1121或者中空轴1137的待检测轴的转动状态，具体可以为待检测轴的转速和角位置中的至少一者。其中，结合图8，当编码组件115用于检测输出轴1121的转动状态时，编码盘1151A和读头1152A作为两个单独的结构件，前后两次分别与转接件1129和支架118一一组装，使得编码盘1151A与读头1152A之间的相对位置(尤其是在输出轴1121的轴向上的间距)与后续的组装精度息息相关；而当编码组件115用于检测输出轴1121的转动状态时，也存在类似的问题，这样容易导致编码组件115的检测精度较差。与之不同的是：结合图14及图16，还可以将编码组件115进行一体化设计，也即一体化编码组件，使之在组装到关节模组11之前，即可调试并确定编码盘1151A与读头1152A之间的轴向间距(或者编码盘1151B与读头1152B之间的轴向间距)，这样有利于提高编码组件115的检测精度。进一步地，结合图13，为了便于描述，本申请以输出轴1121作为待检测轴为例进行示例性的说明。

作为示例性地，结合图14及图16，编码组件115可以包括底座1153、转轴1154、编码盘1151A和读头1152B，转轴1154设置成转动支撑在底座1153上，并用于与诸如输出轴1121或者中空轴1137的待检测轴连接，编码盘1151A与转轴1154连接，读头1152B(及其电路板)与底座1153设置成相对固定，以使得编码组件115作为一个模块化的结构组件。如此，编码组件115在组装使用之前，即可调试并确定编码盘1151A与读头1152A之间的轴向间距，从而提高编码组件115的检测精度。其中，底座1153设置成与输出轴1121保持相对静止，转轴1154设置成与输出轴1121保持同步转动，以便于编码组件115检测输出轴1121的转速和/或角位置。

进一步地，结合图13，转轴1154设置成中空结构，中空轴1137在依次穿过输入轴1131和输出轴1121之后可以部分插入转轴1154，以便于设置关节模组11的走线结构。

作为示例性地，结合图15，转轴1154和输出轴1121中的一者部分插入另一者，并形成一对接触面。其中，当转轴1154部分插入输出轴1121时，例如图15中(a)，一对接触面是指彼此接触的转轴1154的外轮廓面和输出轴1121的内轮廓面；反之，当输出轴1121部分插入转轴1154时，结合图15中(b)，一对接触面是指彼此接触的输出轴1121的外轮廓面和转轴1154的内轮廓面。进一步地，一对接触面在垂直于输出轴1121的轴向上的横截面积沿输出轴1121的轴向逐渐变大或者变小，底座1153被固定后沿输出轴1121的轴向为一对接触面提供压紧力，以使得转轴1154在一对接触面之间的摩擦力的作用下跟随输出轴1121转动。具体地，压紧力F可以分解成垂直于一对接触面的第一分力F1和平行于一对接触面的第二分力F2，且转轴1154和输出轴1121在一对接触面处的静摩擦系数为μ，那么转轴1154和输出轴1121在一对接触面处的摩擦力大小f可以为第一分力F1与静摩擦系数μ之积。其中，结合图16，本申请以转轴1154部分插入输出轴1121为例进行示例性的说明，这样有利于缩小编码组件115的径向尺寸。

通过上述方式，相较于转轴1154与输出轴1121通过诸如螺栓的紧固件直接连接，本实施例无需考虑转轴1154或者输出轴1121的最小壁厚以及紧固件所占用的空间，使得转轴1154和输出轴1121的设计更加灵活，编码组件115和驱动组件112的整体结构也更加紧凑；相较于转轴1154与输出轴1121通过胶水直接连接，本实施例不存在胶水老化的问题，整体结构更加可靠；相较于转轴1154与输出轴1121设置成相匹配的非圆形孔以直接插接，本实施不存在插接的配合间隙，使得转轴1154跟随输出轴1121转动的同步性更高，编码组件115的装拆也更加便捷。

需要说明的是：为了增加编码组件115检测输出轴1121的转动状态的可靠性，转轴1154与输出轴1121之间的同轴度会较高，使得转轴1154的轴线与输出轴1121的轴线可以简单地视作重合。因此，输出轴1121的轴向可以简单地视作转轴1154的轴向，输出轴1121的径向也可以简单地视作转轴1154的径向。

进一步地，结合图16，转轴1154远离编码盘1151A的另一端在转接件1129的导向下穿过转接件1129而部分插入输出轴1121，以允许转接件1129在输出轴1121的径向上对转轴1154进行径向限位，这样有利于增加转轴1154与输出轴1121之间的同轴度，尤其是在转轴1154的端部设置成渐变结构的情况下。结合上述的相关描述，摩擦片1145也可以套设在转接件1129上，继而与输出轴1121连接，使得转接件1129“一件两用”，这样有利于简化关节模组11的结构。

作为示例性地，结合图17，转接件1129可以设置成环状结构，转轴1154可以沿转接件1129的内环面插入输出轴1121，前述内环面的半径在输出轴1121的轴向上保持不变。相应地，转轴1154与转接件1129配合的部分的外径在输出轴1121的轴向上保持不变。如此，相较于渐变结构，这种柱状等径结构更有利于增加转轴1154与输出轴1121之间的同轴度。

类似地，转接件1129可以包括筒状主体11291和与筒状主体11291连接的内凸缘部11292。其中，筒状主体11291的内环面的半径在输出轴1121的轴向上保持不变，以便于转接件1129对转轴1154导向；筒状主体11291的外轮廓沿输出轴1121的轴向观察呈非圆形，以便于摩擦片1145套设在转接件1129上。

进一步地，内凸缘部11292可以设有多个绕转轴1154间隔设置的沉孔11295，例如沉孔11295的数量为六个，以允许第五紧固件1165经由沉孔11295将内凸缘部11292固定在输出轴1121上。换言之，第五紧固件1165在输出轴1121的轴向上不凸出于转接件1129，这样有利于增加关节模组11在结构上的紧凑性。

作为示例性地，结合图14及图16，底座1153可以设有轴承孔11531；编码组件115可以包括嵌设在轴承孔11531内的轴承11551，以便于转轴1154转动支撑在底座1153上。当然，如果待检测轴的转速不高，例如中空轴1137的转速比输出轴1121的转速要小得多，那么编码组件115可以不包括轴承11551，也即转轴1154与轴承孔11531直接轴孔配合，例如两者间隙配合，转轴1154同样可以转动支撑在底座1153上。

进一步地，转轴1154可以包括连接部11541、接插部11542和外延部11543，接插部11542和外延部11543分别与连接部11541的两端连接。其中，连接部11541可以嵌设在轴承11551的内圈上，接插部11542和外延部11543可以分别从轴承11551的两侧伸出；外延部11543可以沿输出轴1121的轴向压持轴承11551的内圈，编码盘1151A可以与外延部11543连接。进一步地，接插部11542的外径在沿输出轴1121的轴向且远离外延部11543的方向上逐渐变小，以允许接插部11542插入输出轴1121，进而形成一对接触面。基于上述的相关描述，接插部11542的外径在沿输出轴1121的轴向且远离外延部11543的方向上可以先保持不变后逐渐变小，以允许接插部11542在转接件1129的导向下穿过转接件1129而部分插入输出轴1121。

作为示例性地，结合图15，接插部11542的外轮廓面与输出轴1121的轴向之间的夹角θ可以介于2°与33°之间。其中，当压紧力F的大小等参数一定时，夹角θ的大小决定了第一分力F1的大小，也即F1＝F×sinθ。值得注意的是：虽然夹角θ越大，越有利于获得较大的第一分力F1，从而越有利于提供足够的摩擦力，但是接插部11542的外轮廓面及输出轴1121的内轮廓面也会随之越尖锐，从而导致接插部11542和输出轴1121的端部的结构强度恶化；反之，虽然夹角θ越小，越有利于确保接插部11542和输出轴1121的端部的结构强度，但是也容易存在转轴1154跟随输出轴1121转动的同步性变差的风险。

在一些实施方式中，接插部11542的最小外径与最大外径之间的差值的绝对值和接插部11542的最大外径之间的比值可以介于0.05与0.2之间，以使得夹角θ在一个合适的范围之内。除此之外，对于一个确定的夹角θ，这样也有利于确保接插部11542和输出轴1121的端部的结构强度。

在一些实施方式中，接插部11542在输出轴1121的轴向上插入输出轴1121的深度可以介于6mm与10mm之间，以使得夹角θ在一个合适的范围之内。

结合图16及图14，沿输出轴1121的轴向观察，底座1153的边缘区域可以设有多个绕转轴1154间隔设置的安装孔11532，底座1153在安装孔11532处被诸如螺栓的紧固件固定在关节外壳111或者支架118上。其中，安装孔11532的中心与轴承孔11531的中心之间在输出轴1121的径向上具有第一距离，安装孔11532在底座1153被固定前后沿输出轴1121的轴向移动第二距离，第一距离可以介于26mm与40mm之间，第二距离可以介于0.1mm与1mm之间。需要说明的是：在底座1153被固定在支架118上的实施方式中，在底座1153被固定前，安装孔11532与支架118在输出轴1121的轴向上具有一间隙，该间隙可以为第二距离。结合图16，当夹角θ和底座1153的刚度等参数一定时，第二距离与第一距离及其之间的比值决定了压紧力F的大小。值得注意的是：虽然第二距离与第一距离之间的比值越大，越有利于获得较大的压紧力F，从而越有利于提供足够的摩擦力，但是也容易存在输出轴1121沿其轴向被“顶死”的风险；反之，虽然第二距离与第一距离之间的比值越小，越有利于避免输出轴1121沿其轴向被“顶死”，但是也容易存在压紧力F不足的风险。

进一步地，结合图14，外延部11543可以包括与连接部11541连接的第一外延段11544和与第一外延段11544连接的第二外延段11545，第一外延段11544环绕连接部11541，第二外延段11545环绕第一外延段11544。其中，第二外延段11545在输出轴1121的轴向上的厚度可以小于第一外延段11544在输出轴1121的轴向上的厚度，以使得第一外延段11544沿输出轴1121的轴向压持轴承11551的内圈，且第二外延段11545分别与轴承11551的外圈和底座1153在输出轴1121的轴向上间隔设置，这样有利于避免转轴1154与轴承11551或者底座1153发生不必要的碰撞。类似地，编码组件115可以包括嵌套在连接部11541上的卡环，卡环和第一外延段11544一同夹持轴承11551的内圈。进一步地，编码盘1151A可以与第二外延段11545背离轴承11551的一侧连接，编码盘1151A背离第二外延段11545的一侧可以在输出轴1121的轴向上不凸出第一外延段11544，这样有利于避免编码盘1151A与其他结构件发生结构上的干涉或者碰撞，尤其是在编码盘1151A设置成光栅盘的情况下。换言之，编码盘1151A设置成环状结构，并可以嵌套在转轴1154上。

进一步地，轴承11551在输出轴1121的轴向上可以层叠设置至少两个，以增加转轴1154相对于轴承孔11531的同轴度，转轴1154相对于底座1153转动也更加平稳。其中，相邻两个轴承11551的外圈或者内圈之间可以夹持垫片11552，垫片11552使得相邻两个轴承11551的外圈之间的间隙和内圈之间的间隙不相同，也即轴承11551的外圈和内圈在输出轴1121的轴向上错开一距离，这样有利于将轴承11551的游隙控制在合理的范围之内，从而增加转轴1154转动的稳定性。

基于上述的相关描述，在诸如图13所示的实施例中，编码组件115可以为磁电式编码器或者光电式编码器，编码盘1151A相应地设置成磁栅盘或者光栅盘。其中，相较于磁电式编码器，光电式编码器对外界环境的要求更加苛刻，例如光电式编码器具有更高的防尘需求。下面，以编码盘1151A设置成光栅盘为例进行示例性的说明。

结合图16及图14，外延部11543设置成沿输出轴1121的轴向正投影至底座1153时完全覆盖轴承孔11531，以在一定程度上阻碍外界杂物(例如摩擦片1145在工作过程中产生的磨削粉尘)经由轴承孔11531进入编码组件115内而污染编码盘1151A，这样有利于增加编码组件115的防尘性能。具体地，第一外延段11544沿输出轴1121的轴向正投影至底座1153时落入轴承孔11531内，第二外延段11545沿输出轴1121的轴向正投影至底座1153时与底座1153部分重叠，以使得外延部11543完全覆盖轴承孔11531。

作为示例性地，结合图14，底座1153可以包括中间台阶部11533和与中间台阶部11533连接的内台阶部11534，内台阶部11534在输出轴1121的径向上相较于中间台阶部11533更靠近转轴1154，内台阶部11534在输出轴1121的轴向上的厚度大于中间台阶部11533在输出轴1121的轴向上的厚度。其中，轴承孔11531设于内台阶部11534，以允许至少两个轴承11551沿输出轴1121的轴向层叠地嵌设在轴承孔11531内，进而增加转轴1154相对于轴承孔11531的同轴度，转轴1154相对于底座1153转动也更加平稳。进一步地，结合图16，编码盘1151A沿输出轴1121的轴向正投影至底座1153时与中间台阶部11533部分重叠，编码盘1151A与中间台阶部11533在输出轴1121的轴向上的间距大于编码盘1151A与内台阶部11534在输出轴1121的轴向上的间距。换言之，编码盘1151A远离转轴1154的边缘区域与底座1153在输出轴1121的轴向上具有更大的安全间隙，这样有利于避免编码盘1151A与底座1153发生不必要的碰撞，尤其是在编码盘1151A设置成光栅盘的情况下。如此，通过将底座1153的至少部分设置成阶梯结构，可以同时兼顾转轴1154转动的稳定性与编码盘1151A的防撞，“一举两得”。当然，也可以在一定程度上减小编码组件115的重量。

进一步地，第二外延段11545分别与轴承11551的外圈和内台阶部11534在输出轴1121的轴向上间隔设置，以避免转轴1154与轴承11551或者底座1153发生不必要的碰撞。其中，第二外延段11545沿输出轴1121的轴向正投影至底座1153时可以与内台阶部11534部分重叠，也即外延部11543完全覆盖轴承孔11531，这样有利于增加编码组件115的防尘性能。

结合图18，外延部11543可以包括与第二外延段11545弯折连接的第三外延段11546，第三外延段11546环绕内台阶部11534，以进一步延长外界杂物进入编码组件115内的路径，同样有利于增加编码组件115的防尘性能。其中，中间台阶部11533可以设有环绕内台阶部11534的沉槽11535，第三外延段11546可以部分插入沉槽11535内。如此，不仅有利于延长外界杂物进入编码组件115内的路径，还有利于将已经穿过轴承11551的外界杂物汇集在沉槽11535内，从而增加外界杂物进一步进入编码组件115内的难度。值得注意的是：不论中间台阶部11533是否设有沉槽11535，第三外延段11546与中间台阶部11533在输出轴1121的轴向上均可以间隔设置，以避免转轴1154与底座1153发生不必要的碰撞。

结合图14及图16，编码组件115可以包括上罩1156、电路板1157和光源1158，上罩1156与底座1153连接，以形成一容纳编码盘1151A、电路板1157等结构件的腔体。其中，光源1158用于向编码盘1151A发射检测信号，读头1152A设置在电路板1157上，并用于接收前述检测信号。进一步地，光源1158和读头1152A(及与之连接的电路板1157)可以分别设置在编码盘1151A的相背两侧，以使得读头1152A接收光源1158发射的且穿过编码盘1151A的检测信号，从而构成对射型光电编码器；光源1158和读头1152A(及与之连接的电路板1157)也可以设置在编码盘1151A的同一侧，以使得读头1152A接收光源1158发射的且被编码盘1151A反射的检测信号，从而构成反射型光电编码器。

作为示例性地，上罩1156可以包括外筒状侧壁11561和与外筒状侧壁11561的一端连接的顶盖11562，外筒状侧壁11561可以环绕中间台阶部11533。此时，由于中间台阶部11533在输出轴1121的轴向上的厚度一般会大于外筒状侧壁11561在输出轴1121的径向上的厚度，因此相较于外筒状侧壁11561支撑在中间台阶部11533上，外筒状侧壁11561环绕中间台阶部11533更有利于增大两者之间的配合面积，从而更有利于改善编码组件115的防尘性能。当然，增大外筒状侧壁11561与中间台阶部11533之间的配合面积，也有利于增加上罩1156与底座1153连接的可靠性。

进一步地，底座1153可以包括与中间台阶部11533连接的外台阶部11536，中间台阶部11533在输出轴1121的径向上相较于外台阶部11536更靠近转轴1154，中间台阶部11533在输出轴1121的轴向上的厚度大于外台阶部11536在输出轴1121的轴向上的厚度。换言之，当底座1153包括外台阶部11536、中间台阶部11533和内台阶部11534时，外台阶部11536、中间台阶部11533和内台阶部11534在输出轴1121的径向上逐渐靠近转轴1154，并在输出轴1121的轴向上的厚度逐渐增大。其中，外台阶部11536可以被固定在支架118或者关节外壳111上，也即安装孔11532可以设置在外台阶部11536上；外筒状侧壁11561也可以支撑在外台阶部11536上。相应地，编码盘1151A和电路板1157可以设置在外筒状侧壁11561的内侧。

在一些实施方式中，光源1158可以设置在中间台阶部11533。其中，中间台阶部11533背离编码盘1151A的一侧可以设有安装槽，光源1158设置在安装槽内。换言之，光源1158设置在编码组件115外，这样有利于简化光源1158的走线，当然也使得光源1158的组装更加方便。此时，对于对射型光电编码器，电路板1157可以设置在编码盘1151A背离底座1153的一侧，也即电路板1157在输出轴1121的轴向上位于编码盘1151A与顶盖11562之间。其中，电路板1157在输出轴1121的径向上的外径可以大于编码盘1151A在输出轴1121的径向上的外径。进一步地，编码组件115可以包括多个绕转轴1154间隔设置的支撑柱1159，例如支撑柱1159的数量为三个，支撑柱1159支撑在中间台阶部11533与电路板1157之间，并位于编码盘1151A的外围。当然，电路板1157也可以固定在顶盖11562上。

在一些实施方式中，光源1158可以设置在电路板1157上，也即光源1158和读头1152A均设置在电路板1157上，从而构成反射型光电编码器。此时，电路板1157既可以设置在编码盘1151A背离底座1153的一侧，例如同样被支撑柱1159支撑在中间台阶部11533上，再例如被固定在顶盖11562上；电路板1157也可以设置在编码盘1151A靠近底座1153的一侧，例如固定在中间台阶部11533上。

基于上述的相关描述，为了便于设置关节模组11的走线结构，转轴1154需要依次经由编码盘1151A、电路板1157和顶盖11562上的避让孔与编码组件115的外部连通。此时，存在外界杂物(例如摩擦片1145在工作过程中产生的磨削粉尘)经由顶盖11562上的避让孔进入编码组件115内而污染编码盘1151A的风险，因此有必要对相关结构进行改进以改善编码组件115的防尘性能。

结合图16，上罩1156可以包括顶盖11562连接的内筒状侧壁11563，内筒状侧壁11563与外筒状侧壁11561朝着顶盖11562的同侧同向延伸。其中，内筒状侧壁11563可以沿输出轴1121的轴向部分插入转轴1154，以延长外界杂物进入编码组件115内的路径，从而增加编码组件115的防尘性能。相应地，电路板1157设置成环状结构，并可以嵌套在内筒状侧壁11563上。其中，由于电路板1157与上罩1156可以保持相对静止，使得电路板1157的内周面与内筒状侧壁11563的外周面在输出轴1121的径向上的间隙可以尽可能得小，满足电路板1157与上罩1156组装的间隙需求即可。

在一些实施方式中，内筒状侧壁11563在输出轴1121的轴向上插入转轴1154的深度可以介于1mm与3mm之间。其中，虽然前述深度越大，也即内筒状侧壁11563沿输出轴1121的轴向插入转轴1154越深，越有利于延长外界杂物进入编码组件115内的路径，但是由于转轴1154的转速可以与输出轴1121的一致，也容易存在转轴1154与内筒状侧壁11563发生不必要的碰撞的风险；反之，虽然前述深度越小，也即内筒状侧壁11563沿输出轴1121的轴向插入转轴1154越浅，越有利于避免转轴1154与内筒状侧壁11563碰撞，但是也容易弱化由此改善编码组件115防尘性能的效果。

在一些实施方式中，内筒状侧壁11563与转轴1154在输出轴1121的径向上的间隙可以介于0.1mm与1mm之间。其中，虽然前述间隙越小，越有利于阻碍外界杂物进入编码组件115内，但是由于转轴1154的转速可以与输出轴1121的一致，也容易存在转轴1154与内筒状侧壁11563发生不必要的碰撞的风险；反之，虽然前述间隙越大，越有利于避免转轴1154与内筒状侧壁11563碰撞，但是也容易弱化由此改善编码组件115防尘性能的效果。

在一些实施方式中，类似于转轴1154的端部设置成渐变结构，内筒状侧壁11563插入转轴1154的部分的外径在沿输出轴1121的轴向且远离顶盖11562的方向上逐渐变小，以形成渐变结构。相应地，转轴1154用于接纳内筒状侧壁11563的部分的内径在沿输出轴1121的轴向且远离顶盖11562的方向上逐渐变小，以形成与内筒状侧壁11563匹配的渐变结构。如此，相较于柱状等径结构，这样渐变结构同样有利于延长外界杂物进入编码组件115内的路径，从而增加编码组件115的防尘性能。

进一步地，由于电路板1157可以位于编码盘1151A背离底座1153的一侧，那么电路板1157沿输出轴1121的轴向的正投影可以完全覆盖编码盘1151A，以使得外界杂物在进入编码组件115时先落在电路板1157上，从而延长外界杂物落在编码盘1151A上的路径，同样有利于改善编码组件115的防尘性能，尤其是在上罩1156设有用于走线的避让孔且不包括内筒状侧壁11563的情况下。

作为示例性地，电路板1157在输出轴1121的径向上的外径与编码盘1151A在输出轴1121的径向上的外径之间的比值可以介于1与1.8之间。其中，虽然前述比值越大，越有利于延长外界杂物落在编码盘1151A上的路径，但是也容易导致编码组件115的径向尺寸过大，不利于编码组件115的小型化；反之，虽然前述比值越小，越有利于编码组件115的小型化，但是也容易弱化由此改善编码组件115防尘性能的效果，同时也不便于设置支撑柱1159。进一步地，电路板1157的外周面与编码盘1151A的外周面在输出轴1121的径向上的间距可以大于或者等于3mm，以在改善编码组件115防尘性能的基础上，兼顾支撑柱1159的设置以及编码盘1151A的防撞。

以上所述仅为本申请的部分实施例，并非因此限制本申请的保护范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机械臂的关节模组，其特征在于，所述关节模组包括关节外壳、驱动组件和减速组件，所述驱动组件包括输出轴、与所述输出轴连接的转子和与所述关节外壳连接的定子，所述转子位于所述定子的内侧，所述减速组件的输入轴固定在所述输出轴上；其中，所述驱动组件包括上轴承座和上轴承，所述上轴承座位于所述驱动组件背离所述减速组件的一侧，并与所述关节外壳连接，所述上轴承的内圈和外圈分别与所述输出轴和所述上轴承座连接，所述上轴承和所述定子沿所述输出轴的径向的正投影部分重叠。

2.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述上轴承座包括上筒状部和与所述上筒状部的一端弯折连接的上固定部，所述上筒状部嵌套在所述上轴承上，所述上筒状部和所述定子沿所述径向的正投影部分重叠，所述上固定部向所述上筒状部的外侧延伸，以与所述关节外壳连接。

3.根据权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述关节外壳的内侧设有第一环形承台，所述关节模组包括紧固件，所述紧固件从所述上固定部背离所述第一环形承台的一侧穿过所述上固定部，并与所述第一环形承台连接，进而将所述上轴承座压持在所述第一环形承台上。

4.根据权利要求2所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组包括制动组件和第一弹性件，所述制动组件与所述输出轴连接，并将所述第一弹性件压持在所述上轴承的外圈上。

5.根据权利要求4所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组包括支架，所述上轴承座包括与所述上固定部连接的上环状限位部，所述制动组件和所述支架支撑在所述上固定部的同一侧，在所述径向上，所述制动组件被径向限位于所述上环状限位部的内侧，所述支架被径向限位于所述上环状限位部的外侧。

6.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，在所述输出轴的轴向上，所述上固定部用于支撑所述制动组件的内支撑面相较于所述上固定部用于支撑所述支架的外支撑面更靠近所述上轴承。

7.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，所述关节模组包括设置在所述制动组件背离所述驱动组件一侧的第一编码组件，所述第一编码组件包括与所述输出轴连接的第一编码盘和与所述支架连接的第一读头，所述第一读头与所述第一编码盘配合以检测所述输出轴的转速和角位置中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述关节外壳包括第一外壳和与所述第一外壳连接的第二外壳，所述上轴承座与所述第一外壳为一体结构件。

9.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述驱动组件包括下轴承座和下轴承，所述下轴承座位于所述驱动组件朝向所述减速组件的一侧，并包括下筒状部和与所述下筒状部的一端弯折连接的下固定部，所述下固定部向所述下筒状部的外侧延伸，以与所述关节外壳连接，所述下轴承的内圈和外圈分别与所述输出轴和所述下筒状部连接；其中，所述下筒状部和所述下轴承至少部分位于所述减速组件内。

10.一种机械臂，其特征在于，所述机械臂包括权利要求1-9任一项所述的关节模组。

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