CN211440061U - 高集成化的机器人用关节驱动器 - Google Patents

Abstract

公开了一种高集成化的机器人用关节驱动器，包括外壳、位于所述外壳端部的端盖以及位于所述外壳内的中心轴、电机、编码器和行星减速机构；所述电机包括定子和由所述定子驱动的转子，所述转子与所述中心轴固定连接；所述编码器包括固定在所述中心轴的轴肩端面上的动盘和固定在外壳的所述端部上的静盘；所述减速单元包括环形的壳体、太阳轮、行星架和多个行星轮，所述太阳轮位于所述中心轴上，所述太阳轮与沿中心线均匀布置的所述多个行星轮外啮合，所述多个行星轮与所述壳体内壁上的内齿轮内啮合，所述多个行星轮与所述行星架连接。所述太阳轮与所述中心轴同步运动，所述太阳轮驱动所述行星轮转动，所述行星轮带动所述行星架运动，实现运动的输出。

Description

高集成化的机器人用关节驱动器

技术领域

本公开涉及高集成化的机器人用关节驱动器。

背景技术

足式仿生机器人相比轮式机器人有更好的环境适应性，其在生活服务、巡检、侦查等应用领域具有广阔前景，正受到全球科研工作者的极大关注。其灵活移动的特性也要求驱动部件结构紧凑、轻量化、动态响应高。其中，一体化的电机- 减速器驱动单元设计是困扰足式机器人性能发展的瓶颈之一，大部分的解决情况是减速器和电机分置，要实现相应的减速比，需要先选取满足相关条件的减速器，但是在很多情况下，过于标准程序化的减速器会导致关节驱动总体冗杂，在足式机器人这种对体积和重量要求严格的情况下，对机器人的关节驱动的研究改进是很有必要的。

实用新型内容

本公开提供了高集成化的机器人用关节驱动器，可使机构更加紧凑，轻量化。

根据本公开实施例的一方面，一种机器人用关节驱动器，包括外壳、位于所述外壳端部的端盖以及位于所述外壳内的中心轴、电机、编码器和减速单元；所述电机包括定子和由所述定子驱动的转子，所述转子与所述中心轴固定连接；所述编码器包括固定在所述中心轴的轴肩端面上的动盘和固定在外壳的所述端部上的静盘；所述减速单元包括环形的壳体、太阳轮、行星架和多个行星轮，所述太阳轮位于所述中心轴上，所述太阳轮与沿中心线均匀布置的所述多个行星轮外啮合，所述多个行星轮与所述壳体内壁上的内齿轮内啮合，所述多个行星轮与所述行星架连接，所述行星架具有用于连接机器人的螺纹孔。

在上述的机器人用关节驱动器，每个所述行星轮的孔内装深沟球轴承A，所述深沟球轴承A的内圈与锥销的上半部分销段过渡配合，所述锥销的下半部分销段与所述行星架的通孔配合。

在上述的机器人用关节驱动器，所述行星架侧面与轴承B的内圈配合，所述轴承B外圈与所述壳体配合。

在上述的机器人用关节驱动器，在所述轴承B的外侧设有用于限制所述轴承B外圈的轴向移动的孔用挡圈。

在上述的机器人用关节驱动器，所述中心轴与所述轴承C的内圈配合，所述轴承C的外圈则与位于所述减速单元壳体端部的盖体内孔配合。

在上述的机器人用关节驱动器，在所述轴承C的外圈设有限制所述轴承C 的外圈的轴向移动的轴用弹性挡圈A。

在上述的机器人用关节驱动器，所述中心轴与所述轴承D内圈配合，所述轴承D外圈与所述端盖的中心圆孔配合。

在上述的机器人用关节驱动器，在所述轴承D外圈设有限制所述轴承D外圈的轴向移动的轴用弹性挡圈B。

在上述的机器人用关节驱动器，所述定子上的线缆通过所述外壳侧面的通孔穿出。

在上述的机器人用关节驱动器，所述编码器的所述静盘的线缆由所述端盖表面的通孔接入。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1示出了根据本公开的一个实施例的机器人用关节驱动器的结构示意图。

图2示出了图1所示的关节驱动器的分解图。

图3示出了图1所示的关节驱动器的剖视图。

图4示出了关节驱动器外壳的结构示意图。

图5示出了关节驱动器端盖的结构示意图。

图6示出了关节驱动器中心轴的结构示意图。

图7示出了关节驱动器减速单元的结构示意图。

图8示出了图7所示的减速单元的分解图。

图9示出了关节驱动器行星架的结构示意图。

具体实施方式

如图1-3，机器人用关节驱动器包括减速单元、电机、编码器、中心轴10、外壳20、端盖24以及各种紧固件和连接件。外壳20与端盖24通过多个十字槽沉头螺钉B 22连接在一起，所述电机、所述减速单元等均在外壳20与端盖24 形成的空间内。如图4，所述关节驱动器通过外壳20侧面的螺纹孔20-3与机器人的机身固定在一起。

如图3-5，所述电机为盘式电机，其中电机定子15上的线缆通过外壳20侧面的通孔20-1穿出，通电后的电机定子15驱动电机转子16旋转。电机转子16 内部螺纹孔与中心轴10通过开槽圆柱头螺钉17固定在一起，电机转子16的旋转会带动中心轴10同步转动。中心轴10与轴承D 25内圈配合，轴承D 25外圈与端盖24的中心圆孔24-2配合，在轴承D 25外圈设有一轴用弹性挡圈B 23，以限制轴承D 25外圈的轴向移动。

如图3、4和6，所述编码器包括编码器动盘18和编码器静盘21，通过多个精密机械用十字槽螺钉19将编码器动盘18固定在中心轴10的轴肩端面10-1上，通过多个精密机械用十字槽螺钉19将编码器静盘21与外壳20的端面螺纹孔 20-2固定连接。编码器静盘21的线缆由端盖24上表面的通孔24-1接入。编码器动盘18随中心轴10同步旋转，同时编码器静盘21与动盘18保持一定的距离，用以记录中心轴10的运动状况。

如图2和7-9所示，所述减速单元包括行星架1、行星轮4、太阳轮5、减速单元壳体6、盖体7等。其中减速单元壳体6通过十字槽沉头螺钉A 13与盖体7 固定连接。中心轴10还与轴承C11的内圈配合，轴承C11的外圈则与盖体7 内孔配合，同样地，在轴承C11的外圈设有一轴用弹性挡圈A12，以限制轴承 C 11的外圈的轴向移动。外壳20内部与所述减速单元部分—壳体6、内齿轮14、盖体7接触表面会涂抹金属用粘合剂，用以限制减速单元在运动过程中的振动偏移。

太阳轮5、行星轮4、内齿轮14构成的行星减速机构实现了相应的减速比要求。作为所述减速单元运动输入部分的太阳轮5和中心轴10可以是一体化加工的。但考虑到现实中的情况，如成本问题，太阳轮5和中心轴10可由两个独立的零件加工，之后两者通过键槽及键紧密连接，参见图3和8。太阳轮5与多个 (可以是三个)相同的、沿中心线均匀布置的行星轮4构成外啮合直齿圆柱齿轮机构。同时行星轮4与内齿轮14构成内啮合直齿圆柱齿轮机构。其中内齿轮14 与所述减速单元的壳体6一体化加工。

每个行星轮4的孔内装一个深沟球轴承A 3，深沟球轴承A3的内圈与锥销 2的上半部分销段过渡配合，同时锥销2的下半部分销段与行星架1的通孔1-2 配合。行星架1侧面与轴承B 8的内圈配合，轴承B 8外圈与所述减速单元的壳体6配合，在轴承B 8的外侧设有一孔用挡圈9，用来限制轴承B 8外圈的轴向移动。

太阳轮5与中心轴10同步运动，太阳轮5通过啮合关系直接驱动行星轮4 绕着中心线转动，内齿轮14不动，同时转动的行星轮4会带动行星架1运动。行星架1盘面的螺纹孔1-1用于与机器人驱动关节的固定，实现运动的输出。

Claims (10)

1.一种机器人用关节驱动器，其特征在于，包括外壳(20)、位于外壳(20)端部的端盖(24)以及位于外壳(20)内的中心轴(10)、电机、编码器和减速单元；所述电机包括定子(15)和由定子(15)驱动的转子(16)，转子(16)与中心轴(10)固定连接；所述编码器包括固定在中心轴(10)的轴肩端面(10-1)上的动盘(18)和固定在外壳(20)的所述端部上的静盘(21)；所述减速单元包括环形的壳体(6)、太阳轮(5)、行星架(1)和多个行星轮(4)，太阳轮(5)位于中心轴(10)上，太阳轮(5)与沿中心线均匀布置的多个行星轮(4)外啮合，多个行星轮(4)与环形壳体(6)内壁上的内齿轮(14)内啮合，多个行星轮(4)与行星架(1)连接，行星架(1)具有用于连接机器人的螺纹孔(1-1)。

2.根据权利要求1所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，每个行星轮(4)的孔内装深沟球轴承A(3)，深沟球轴承A(3)的内圈与锥销(2)的上半部分销段过渡配合，锥销(2)的下半部分销段与行星架(1)的通孔(1-2)配合。

3.根据权利要求1所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，行星架(1)侧面与轴承B(8)的内圈配合，轴承B(8)外圈与壳体(6)配合。

4.根据权利要求3所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，在轴承B(8)的外侧设有用于限制轴承B(8)外圈的轴向移动的孔用挡圈(9)。

5.根据权利要求1所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，中心轴(10)与轴承C(11)的内圈配合，轴承C(11)的外圈则与位于减速单元壳体(6)端部的盖体(7)内孔配合。

6.根据权利要求5所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，在轴承C(11)的外圈设有限制轴承C(11)的外圈的轴向移动的轴用弹性挡圈A(12)。

7.根据权利要求1或5或6所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，中心轴(10)与轴承D(25)内圈配合，轴承D(25)外圈与端盖(24)的中心圆孔(24-2)配合。

8.根据权利要求7所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，在轴承D(25)外圈设有限制轴承D(25)外圈的轴向移动的轴用弹性挡圈B(23)。

9.根据权利要求1所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，定子(15)上的线缆通过外壳(20)侧面的通孔(20-1)穿出。

10.根据权利要求1所述的机器人用关节驱动器，其特征在于，所述编码器的静盘(21)的线缆由端盖(24)表面的通孔(24-1)接入。

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