CN205343164U - 机器人及其机器人关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种机器人及其机器人关节，机器人关节包括壳体、制动器、电机、减速机以及走线管，还包括设置于所述制动器的远离电机的一侧的用于检测电机轴转动的增量式编码器和设置于所述减速机远离电机的一侧的用于检测减速机输出轴转动的绝对值编码器；所述制动器、电机和减速机均开设有沿着其轴线的中空孔，所述走线管依次穿过所述制动器、电机和减速机的中空孔，所述制动器、电机以及减速机同轴设置。由于在制动器的远离电机的一侧设置了增量式编码器，同时在减速机远离电机的一侧设置了绝对值编码器，如此增量式编码器检测电机轴的转动，同时绝对值编码器检测减速机输出轴的转动，大大提高了检测的精度。

Description

机器人及其机器人关节

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人及其机器人关节。

背景技术

随着用工荒现象的愈发严峻，以及国际工业4.0的大环境下，国家出台了“中国制造2025”计划，高端智能装备摆上台面，智能机器人行业迎来一轮新的发展契机。如何实现机器人和人一起工作，同时出于安全性、可协作和易于装配性等方面的考虑，催生了轻量化模块机器人的产生。

申请号为CN104400794A的专利公开了一种机器人模块关节，其安装复杂，内置一个绝对值编码器，检测精度不高，制动器内嵌在电机内部对结构设计和零部件选型的要求较高。

综上所述，如何提高机器人关节的检测精度，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种机器人关节，该机器人关节的结构设计可以有效地提高机器人关节的检测精度，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述机器人关节的机器人。

为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机器人关节，包括壳体、制动器、电机、减速机以及走线管，且所述制动器、电机和减速机沿着电机轴向方向依次设置，还包括设置于所述制动器的远离电机的一侧的用于检测电机轴转动的增量式编码器和设置于所述减速机远离电机的一侧的用于检测减速机输出轴转动的绝对值编码器；

所述制动器、电机和减速机均开设有沿着其轴线的中空孔，所述走线管依次穿过所述制动器、电机和减速机的中空孔，所述制动器、电机以及减速机同轴设置。

优选地，上述机器人关节中，所述走线管的一端通过轴承与所述电机的电机轴转动连接；

还包括与所述减速机的刚轮固定连接的第一输出法兰，所述走线管的另一端通过轴承与所述第一输出法兰转动连接。

优选地，上述机器人关节中，所述增量式编码器远离所述制动器的一侧还设置有与所述壳体相对固定的驱动器集成PCB板，所述走线管穿过所述驱动器集成PCB板并与所述驱动器集成PCB板固定连接。

优选地，上述机器人关节中，还包括与所述壳体固定连接的平行于电机轴轴线的多个支柱，所述支柱与所述驱动器集成PCB板固定连接；

还包括与所述支柱固定连接的支架，其中增量式编码器读数头固定在所述支架上。

优选地，上述机器人关节中，所述减速机的柔轮与壳体固定连接，绝对值编码器转子与所述第一输出法兰固定连接，绝对值编码器电路板通过支撑板与所述减速机的柔轮固定连接。

优选地，上述机器人关节中，还包括与所述第一输出法兰固定连接的第二输出法兰，所述减速机的波发生器通过连接法兰与电机轴连接。

优选地，上述机器人关节中，所述电机的电机轴沿着其轴向分为第一段和第二段，所述第一段与所述制动器转子毂和增量式编码器码盘均固定连接，所述第二段位于电机转子内部并与之固定连接。

优选地，上述机器人关节中，还包括与所述壳体固定连接的制动器定子安装板，所述电机的电机轴通过轴承与所述制动器定子安装板转动连接，制动器定子与所述制动器定子安装板固定连接。

优选地，上述机器人关节中，所述制动器定子安装板与所述壳体之间还设置有弹性垫。

一种机器人，包括如上述中任一项所述的机器人关节。

本实用新型提供的机器人关节包括壳体、制动器、电机、减速机以及走线管，其中制动器、电机和减速机沿着电机轴向方向依次设置，并且制动器、电机和减速机设置于壳体内部。重点在于，该机器人关节还包括增量式编码器和绝对值编码器，其中增量式编码器设置在制动器的远离电机的一侧且能够检测电机的电机轴转动，绝对值编码器设置于减速机远离电机的一侧且能够检测减速机输出轴转动。如此，增量式编码器、制动器、电机、减速机和绝对值编码器沿着电机轴向方向依次设置。另外，走线管依次穿过制动器、电机和减速机的中空孔，即制动器、电机和减速机均开设有沿着其轴线的中空孔，制动器、电机和减速机同轴设置。走线管也与制动器、电机和减速机同轴设置。

本实用新型提供的机器人关节中，由于在制动器的远离电机的一侧设置了增量式编码器，同时在减速机远离电机的一侧设置了绝对值编码器，如此增量式编码器检测电机轴的转动，同时绝对值编码器检测减速机输出轴的转动，与现有技术中仅设置一个编码器相比，大大提高了检测的精度。另外，制动器、电机和减速机同轴设置，并且走线管依次穿过制动器、电机和减速机的中空孔，如此主要部件即制动器、电机和减速机均为中空结构，使得该机器人关节的结构更加紧凑。

为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种机器人，该机器人包括上述任一种机器人关节。由于上述的机器人关节具有上述技术效果，具有该机器人关节的机器人也应具有相应的技术效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的机器人关节的剖视图。

在图1中：

1-后盖、2-支柱、3-驱动器集成PCB板、4-制动器、4a-制动器转子毂、4b-制动器定子、5-制动器定子安装板、6-电机、6a-电机定子、6b-电机转子、6c-电机轴、7-连接法兰、8-减速机、9-绝对值编码器、9a-绝对值编码器电路板、9b-绝对值编码器转子、10-增量式编码器、11-弹性垫、12-壳体、13-走线管、14-第一输出法兰、15-第二输出法兰、16-支架。

具体实施方式

本实用新型的第一个目的在于提供一种机器人关节，该机器人关节的结构设计可以有效地提高机器人关节的检测精度，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述机器人关节的机器人。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供的机器人关节包括壳体12、制动器4、电机6、减速机8以及走线管13，其中制动器4、电机6和减速机8沿着电机轴6c向方向依次设置，并且制动器4、电机6和减速机8设置于壳体12内部。重点在于，该机器人关节还包括增量式编码器10和绝对值编码器9，其中增量式编码器10设置在制动器4的远离电机6的一侧且能够检测电机6的电机轴6c转动，绝对值编码器9设置于减速机8远离电机6的一侧且能够检测减速机8输出轴转动。如此，增量式编码器10、制动器4、电机6、减速机8和绝对值编码器9沿着电机轴6c向方向依次设置。另外，走线管13依次穿过制动器4、电机6和减速机8的中空孔，即制动器4、电机6和减速机8均开设有沿着其轴线的中空孔，制动器4、电机6和减速机8同轴设置。走线管13也与制动器4、电机6和减速机8同轴设置。

本实用新型实施例提供的机器人关节中，由于在制动器4的远离电机6的一侧设置了增量式编码器10，同时在减速机8远离电机6的一侧设置了绝对值编码器9，如此增量式编码器10检测电机轴6c的转动，同时绝对值编码器9检测减速机8输出轴的转动，与现有技术中仅设置一个编码器相比，大大提高了检测的精度。另外，制动器4、电机6和减速机8同轴设置，并且走线管13依次穿过制动器4、电机6和减速机8的中空孔，如此主要部件即制动器4、电机6和减速机8均为中空结构，使得该机器人关节的结构更加紧凑。

其中，增量式编码器10、制动器4、电机6、减速机8和绝对值编码器9均同轴设置，使得该机器人关节沿着过电机轴6c轴线的水平面上下对称，结构更加紧凑。电机转子6b与电机轴6c之间通过胶粘在一起。

为了进一步优化上述技术方案，该机器人关节还包括与减速机8的刚轮固定连接的第一输出法兰14，其中走线管13的一端可以通过轴承与电机6的电机轴6c转动连接，走线管13的另一端通过轴承与第一输出法兰14转动连接。如此走线管13的两端均通过轴承支撑，大大提高了走线管13的刚性，能够抵抗变形。当然，走线管13的两端也可以仅通过密封圈支撑，在此不作限定。

进一步地，增量式编码器10远离制动器4的一侧还设置有与壳体12相对固定的驱动器集成PCB板3，走线管13穿过驱动器集成PCB板3，并且走线管13与驱动器集成PCB板3固定连接。具体地，可以在走线管13的端部设置连接环，驱动器集成PCB板3与走线管13端部的连接环通过螺钉固定连接。如此，驱动器集成PCB板3也可以与制动器4和走线管13同轴设置，使得该机器人关节沿着过电机轴线的水平面上下对称。

其中，该机器人关节还可以包括多个支柱2和与支柱2固定连接的支架16，其中多个支柱2与壳体12固定连接，并且多个支柱2均平行于电机轴轴线，驱动器集成PCB板3与多个支柱2均固定连接，以此实现驱动器集成PCB板3的固定。多个支柱2可以沿着该机器人关节的周向分布，具体地驱动器集成PCB板3与支柱2可以螺纹连接，多个支柱2穿过驱动器集成PCB板3且螺纹连接。当然，驱动器集成PCB板3也可以直接与壳体12固定连接，在此不作限定。

另外，支架16与支柱2固定连接，其中增量式编码器10的增量式编码器读数头固定在支架16上，以此实现了增量式编码器读数头的固定。支架16与增量式编码器读数头可以通过螺钉固定连接。当然，支架16也可以直接固定在壳体12上，在此不作限定。

该机器人关节还可以包括罩设在驱动器集成PCB板3和支柱2外侧的后盖1，后盖1的端部与壳体12相扣，后盖1与支柱2螺纹连接，如此后盖1可以拆卸更加便于该机器人关节的维护。

在本实施例中，减速机8的柔轮与壳体12固定连接，绝对值编码器9的绝对值编码器转子9b与第一输出法兰14固定连接，绝对值编码器9的绝对值编码器电路板9a通过支撑板与减速机8的柔轮固定连接，以此实现了固定绝对值编码器电路板9a。其中，支撑板可以通过螺钉与减速机8的柔轮固定连接。

进一步地，该机器人关节还可以包括与第一输出法兰14固定连接的第二输出法兰15，减速机8的波发生器通过连接法兰7与电机轴6c连接。即电机轴6c通过连接法兰7把动力传给减速机8的波发生器。第二输出法兰15覆盖壳体12的开口。

在另外一种实施例中，电机的电机轴6c沿着其轴向可以分为第一段和第二段，其中第一段与制动器转子毂4a和增量式编码器码盘均固定连接，第二段位于电机转子6b内部，并且电机转子6b与第二段固定连接。如此，通过延伸电机轴6c，延伸出的第一段便于与制动器转子毂4a和增量式编码器码盘的固定。制动器转子毂4a通过轴肩和螺钉进行定位，增量式编码器码盘通过开口挡圈和螺钉定位。

另外，该机器人关节还可以包括与壳体12固定连接的制动器定子安装板5，电机6的电机轴6c通过轴承与制动器定子安装板5转动连接，制动器定子4b与制动器定子安装板5固定连接，以此实现了制动器定子4b的固定。制动器定子安装板5位于制动器4和电机6之间，同时制动器定子安装板5可以作为电机定子6a的夹紧板，有效利用结构特点，增加整体结构的紧凑型。

进一步地，制动器定子安装板5与壳体12之间可以通过螺钉固定连接，并且制动器定子安装板5与壳体12之间还设置有弹性垫11。

基于上述实施例中提供的机器人关节，本实用新型还提供了一种机器人，该机器人包括上述实施例中任意一种机器人关节。由于该机器人采用了上述实施例中的机器人关节，所以该机器人的有益效果请参考上述实施例。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种机器人关节，包括壳体(12)、制动器(4)、电机(6)、减速机(8)以及走线管(13)，且所述制动器(4)、电机(6)和减速机(8)沿着电机(6)轴向方向依次设置，其特征在于，还包括设置于所述制动器(4)的远离电机(6)的一侧的用于检测电机(6)轴转动的增量式编码器(10)和设置于所述减速机(8)远离电机(6)的一侧的用于检测减速机(8)输出轴转动的绝对值编码器(9)；

所述制动器(4)、电机(6)和减速机(8)均开设有沿着其轴线的中空孔，所述走线管(13)依次穿过所述制动器(4)、电机(6)和减速机(8)的中空孔，所述制动器(4)、电机(6)以及减速机(8)同轴设置。

2.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述走线管(13)的一端通过轴承与所述电机(6)的电机轴(6c)转动连接；

还包括与所述减速机(8)的刚轮固定连接的第一输出法兰(14)，所述走线管(13)的另一端通过轴承与所述第一输出法兰(14)转动连接。

3.根据权利要求2所述的机器人关节，其特征在于，所述增量式编码器(10)远离所述制动器(4)的一侧还设置有与所述壳体(12)相对固定的驱动器集成PCB板(3)，所述走线管(13)穿过所述驱动器集成PCB板(3)并与所述驱动器集成PCB板(3)固定连接。

4.根据权利要求3所述的机器人关节，其特征在于，还包括与所述壳体(12)固定连接的平行于电机轴(6c)轴线的多个支柱(2)，所述支柱(2)与所述驱动器集成PCB板(3)固定连接；

还包括与所述支柱(2)固定连接的支架(16)，其中增量式编码器读数头固定在所述支架(16)上。

5.根据权利要求2所述的机器人关节，其特征在于，所述减速机(8)的柔轮与壳体固定连接，绝对值编码器转子(9b)与所述第一输出法兰(14)固定连接，绝对值编码器电路板(9a)通过支撑板与所述减速机(8)的柔轮固定连接。

6.根据权利要求5所述的机器人关节，其特征在于，还包括与所述第一输出法兰(14)固定连接的第二输出法兰(15)，所述减速机(8)的波发生器通过连接法兰(7)与电机轴(6c)连接。

7.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述电机(6)的电机轴(6c)沿着其轴向分为第一段和第二段，所述第一段与所述制动器转子毂(4a)和增量式编码器码盘均固定连接，所述第二段位于电机转子(6b)内部并与之固定连接。

8.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，还包括与所述壳体(12)固定连接的制动器定子安装板(5)，所述电机(6)的电机轴(6c)通过轴承与所述制动器定子安装板(5)转动连接，制动器定子(4b)与所述制动器定子安装板(5)固定连接。

9.根据权利要求8所述的机器人关节，其特征在于，所述制动器定子(4b)安装板与所述壳体(12)之间还设置有弹性垫(11)。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的机器人关节。