CN216180507U - 中空走线执行器、机械臂及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及机器人技术领域，公开了一种中空走线执行器、机械臂及机器人，其中的执行器包括电机外壳、设置在电机外壳内的驱动电路板、以及设置在电机外壳内的电机，电机与驱动电路板电连接，电机外壳上设置有导线限位槽，导线限位槽的一端连通至驱动电路板上的端子；执行器还包括减速器壳体、设置在减速器壳体内并与电机传动连接的减速器、设于减速器壳体一侧并与减速器传动连接的输出件，以及贯穿减速器与输出件的中空走线管道；导向限位槽的另一端连通至中空走线管道。本申请实施例提供的中空走线执行器、机械臂及机器人，能够避免线缆布置在执行器外部而出现缠绕、摩擦而破损的问题。

Description

中空走线执行器、机械臂及机器人

技术领域

本申请实施例涉及机器人技术领域，特别涉及一种中空走线执行器、机械臂及机器人。

背景技术

在工业机器人、服务型机器人和医疗机器人等领域，要求机器人能够完成更多的动作，因此要求机器人有较高的自由度，而机器人能做出复杂的动作，依赖于机器人上的关节执行器，执行器能够依据机器人控制器发出的控制信号做出相应的动作。

机器人中的执行器包括电机端(内部有驱动电路板)和输出端(内部有减速器)，机器人控制器与执行器之间，以及不同的执行器之间，依靠线缆进行连接，线缆的布置对执行器的动作有直接影响，现有执行器输出端的法兰转动时容易导致布置在执行器外部的线缆纠缠，就会带来自身关节执行器之间的线缆出现缠绕、摩擦而破损的问题。

实用新型内容

本申请实施方式的目的在于提供一种中空走线执行器、机械臂及机器人，能够避免线缆布置在执行器外部而出现缠绕、摩擦而破损的问题。

为解决上述技术问题，本申请的实施方式提供了一种中空走线执行器，包括电机外壳、设置在所述电机外壳内的驱动电路板、以及设置在所述电机外壳内的电机，所述电机与所述驱动电路板电连接，所述电机外壳上设置有导线限位槽，所述导线限位槽的一端连通至所述驱动电路板上的端子；

减速器壳体、设置在所述减速器壳体内并与所述电机传动连接的减速器、设于所述减速器壳体一侧并与所述减速器传动连接的输出件，以及贯穿所述减速器与所述输出件的中空走线管道；

所述导线限位槽的另一端连通至所述中空走线管道。

本申请的实施方式还提供了一种机械臂，包括如上所述的中空走线执行器。

本申请的实施方式还提供了一种机器人，包括如上所述的中空走线执行器。

本申请实施方式提供的执行器中，在电机外壳上设置导线限位槽，并在减速器壳体内设置贯穿减速器与输出件的中空走线管道，这样，在执行器走线的一端连接执行器后，执行器走线可以经导线限位槽固定在电机外壳上，而执行器走线从执行器引出的一端则可以从中空走线通道进入到减速器中，再从中空走线管道穿出以连接至控制器、和/或另一执行器，从而使执行器走线的一部分经导线限位槽固定在电机外壳上，而另一部分在经中空走线管道穿过以引出执行器后，不会因为执行器的输出件的转动而被带动，因此避免了线缆布置在执行器外部而出现缠绕、摩擦而破损的问题。

另外，所述减速器壳体的一端固定有一端盖，所述端盖上设有竖向延伸的走线槽，所述走线槽上端与所述中空走线管道连通，所述减速器壳体设有连通于所述走线槽下端的过渡线槽，所述导线限位槽与所述过渡线槽连通。

另外，所述输出件绕横向轴线转动设置于所述减速器壳体的一侧，所述减速器壳体的另一侧设有一转动安装件，所述转动安装件与所述输出件同轴转动。

另外，所述减速器壳体与所述电机外壳可拆卸连接，所述电机的输出端固定一主驱动件，所述电机外壳的上端呈开口状并露出所述主驱动件，所述减速器包括主传动件，所述主传动件竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接。

另外，所述减速器还包括传动组件，所述传动组件传动连接于所述主传动件和所述输出件之间。

另外，所述主传动件包括端面齿轮及与该端面齿轮同轴固定的一级太阳齿轮，所述端面齿轮与所述主驱动件啮合；所述一级太阳齿轮与所述传动组件传动连接。

另外，所述中空走线执行器还包括安装在所述电机外壳中的抱闸及抱闸锁定片，所述抱闸锁定片与所述电机的电机轴固定连接，通过抱闸对抱闸锁定片的作用以限制所述电机轴的转动。

另外，所述中空走线执行器还包括设置在所述电机外壳上、并遮盖所述凹槽的盖板。这样，可以通过盖板盖住电机外壳上的凹槽，从而防止容置在凹槽内的执行器走线脱离凹槽。

另外，所述导线限位槽包括沿所述电机外壳轴向延伸的若干第一凹槽、连通于若干所述第一凹槽之间并沿所述电机外壳周向延伸的第二凹槽，若干所述第一凹槽分别连通至所述驱动电路板上的若干端子，其中一所述第一凹槽连通所述中空走线管道。

另外，所述中空走线执行器还包括贯穿所述减速器中央位置的空心轴，所述空心轴的一端与所述输出件固定，所述中空走线管道形成于所述空心轴中。

另外，所述空心轴远离所述输出件的一端传动连接有磁片，所述减速器壳体上固定有与所述磁片相对的编码器电路板。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本申请实施例提供的中空走线执行器的主视结构示意图；

图2是本申请实施例提供的中空走线执行器的侧视结构实体图；

图3是本申请实施例提供的中空走线执行器的俯视结构示意图；

图4是沿图3中A-A向的剖视结构示意图；

图5是本申请实施例提供的减速器壳体内的传动结构示意图；

图6是本申请实施例提供的电机外壳上设置有盖板时、中空走线执行器的侧视结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本申请各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

执行器作为机器人上的重要部件，执行着机器人所需达到的各种动作，而执行器的动作则依靠机器人控制器给出的控制信号，这些控制信号沿着机器人控制器与各执行器之间的连接线缆传输，而执行器在布置这些连接线缆时，如果布置在执行器的外壳外部，这些连接线缆极易在受到执行器输出端的运动的影响下而被带动，那么不仅会使得连接线缆自身出现缠绕、摩擦，导致连接线缆损坏，还可能会影响执行器输出端动作的精确性。

而本申请实施例在布置执行器上的连接线缆时，在电机外壳上设置有导线限位槽，使得执行器上的连接线缆在连接执行器后，可以经导线限位槽固定在电机外壳上，并且在执行器的输出端设置中空走线管道，连接线缆在连接执行器后可以从中空走线管道穿过，从而实现连接线缆从执行器的引出，这样，执行器的输出端的法兰在被减速器(减速器由执行器的电机带动)带动时，并不会影响到从中空走线管道穿过的连接线缆，从而也就可以避免线缆布置在执行器外部由于受到执行器输出端的影响而出现缠绕、摩擦而损坏的情况。

如图1至图4所示，本申请实施例提供的中空走线执行器包括电机外壳110、减速器壳体120，以及设置在电机外壳110内的驱动电路板101、设置在电机外壳110内的电机102、设置在减速器壳体120内的减速器103和设于减速器壳体120一侧的输出件150，其中，电机102与驱动电路板101电连接，电机外壳110上设置有导线限位槽130，导线限位槽130的一端连通至驱动电路板101上的端子105；减速器103与电机102传动连接，中空走线执行器还设置有贯穿减速器103与输出件150的中空走线管道104；导线限位槽130的另一端连通至中空走线管道104。

这样，本申请实施例提供的执行器中，通过在电机外壳110上设置导线限位槽130，并在减速器壳体120内设置贯穿减速器103与输出件150的中空走线管道104，使得执行器走线的一端连接执行器后，执行器走线可以经导线限位槽130固定在电机外壳110上，而执行器走线从执行器引出的一端则可以从中空走线通道进入到减速器103中，再从中空走线管道104穿出以连接至另一执行器和/或机器人控制器，从而使执行器走线的一部分经导线限位结构固定在电机外壳110上，而另一部分在经中空走线管道104穿过以引出执行器后，不会因为执行器输出端的法兰的转动而被带动，因此避免了线缆布置在执行器外部而出现缠绕、摩擦而破损的问题。

其中，执行器的电机外壳110与减速器壳体120固定在一起，电机外壳110内的电机102即执行器的动力端，而减速器壳体120内的减速器103连接执行器的输出端，即执行器上由减速器103带动的法兰，通过法兰可以连接机械臂的腕部或者肘部，从而带动机械臂做出相应的动作。

另外，此处的中空走线管道104可以整个贯穿减速器103，也可以与减速器103中的空余空间，例如在轴内开设的空间，进行连通，从而保证执行器走线可以在与执行器连接后，从中空走线管道104穿过后引出执行器。

此处电机外壳110上的导线限位槽的目的是为了在电机外壳110上布置连接线缆时，对连接线缆起到固定作用，在其他可能的实施方式中，也可以在电机外壳110上设置可在扣合和打开两种状态之间变换的卡套来固定执行器走线，或者可以在电机外壳110上设置双面胶等粘性件对执行器走线进行粘接。

在一些实施例中，可选地，减速器壳体120的一端固定有一端盖160，端盖160上设有竖向延伸的走线槽161，走线槽161上端与中空走线管道104连通，减速器壳体120设有连通于走线槽161下端的过渡线槽121，导线限位槽130与过渡线槽121连通。端盖160可以对减速器壳体120进行封闭，以保护减速器壳体120的内部零部件，而端盖160上的走线槽161则可以将执行器走线置于端盖160的内侧，即执行器走线在经过电机外壳110上的导线限位槽130后，可以依次经过减速器壳体120上的过渡线槽121和端盖160上的走线槽161，进而到达中空走线管道104，以从执行器引出。这样，执行器走线与减速器壳体120内的其他零部件一起被端盖160封闭在减速器壳体120内，从而对执行器走线形成防护作用。

另外，输出件150可以绕横向轴线转动设置于减速器壳体120的一侧，减速器壳体120的另一侧设有一转动安装件151，转动安装件151与输出件150同轴转动。

可选地，减速器壳体120与电机外壳110可拆卸连接，电机102的输出端固定一主驱动件170，电机外壳110的上端呈开口状并露出主驱动件170，减速器103包括主传动件180，主传动件180竖向插接于主驱动件170以与主驱动件170传动连接。

减速器103还可以包括传动组件190，传动组件190传动连接于主传动件180和输出件150之间。其中，主传动件180包括端面齿轮181及与该端面齿轮181同轴固定的一级太阳齿轮182，端面齿轮181与主驱动件170啮合；一级太阳齿轮182与传动组件190传动连接，如图5所示，传动组件190包括中间行星架191、枢接在该中间行星架191一侧的一级行星齿轮192、与中间行星架191的另一侧固定连接的二级太阳齿轮193；一级行星齿轮191与一级太阳齿轮182啮合。减速器壳体120的内壁设有内齿圈，一级行星齿轮192与该内齿圈啮合；中间行星架191与输出件150传动连接。

进一步地，一级行星齿轮192的数量为五个，圆周分布并分别枢接在中间行星架191上，各一级行星齿轮192与一级太阳齿轮182啮合的同时，也与减速器壳体120的内齿圈啮合，以保持一级行星齿轮192的稳定运转。一级行星齿轮192围绕并啮合在一级太阳齿轮182周围；当主驱动件170转动，带动主传动件180转动时，一级太阳齿轮182转动并利用啮合关系驱使一级行星齿轮192自转，而由于与减速器壳体120的内齿圈啮合，一级行星齿轮192在自转的同时也会沿减速器壳体120的内齿圈移动，即绕一级太阳齿轮182公转，这一公转就带动了中间行星架191转动，从而驱动二级太阳齿轮183转动。

行星齿轮传动组件190还包括枢接在该输出件150上的二级行星齿轮194。二级行星齿轮194与二级太阳齿轮193啮合，二级行星齿轮194与减速器壳体120的内齿圈啮合。在本实施例中，二级行星齿轮194的数量为五个，二级行星齿轮194圆周分布并分别枢接在输出件150上。二级行星齿轮194围绕并啮合在二级太阳齿轮193的周围。二级太阳齿轮193转动时，通过二级行星齿轮194带动输出件150转动。在本实施例中，各二级行星齿轮194与二级太阳齿轮193啮合的同时，也与减速器壳体120的内齿圈啮合。

当主驱动件170转动，带动主传动件180及中间行星架191转动时，一级太阳齿轮182转动并利用啮合关系驱使二级行星齿轮194自转，而由于与减速器壳体120的内齿圈啮合，二级行星齿轮194在自转的同时也会沿减速器壳体120的内齿圈移动，即绕二级太阳齿轮193公转，这一公转就带动了输出件150转动，从而驱动输出件150及传动轴106转动。

在一些实施例中，可选地，中空走线执行器还可以包括安装在电机外壳110中的抱闸111及抱闸锁定片112，抱闸锁定片112与电机102的电机轴固定连接，通过抱闸111对抱闸锁定片112的作用以限制电机轴的转动。具体地，电机102的电机轴穿过抱闸111后轴体尾部与抱闸锁定片112配合，通过卡簧将电机轴的轴体尾部轴向限制在抱闸111中；当抱闸111通电时，电机轴可以自由转动，当抱闸111断电时，抱闸111限制抱闸锁定片112的转动从而限制住电机轴的转动。

可以通过电机外壳110上的导线限位槽130为执行器走线提供容纳空间，执行器走线可以卡入导线限位槽130内，以对执行器走线进行限制，并且电机外壳110上的导线限位槽130可以限定执行器走线的布置走向，从而有利于在电机外壳110上对执行器走线进行限制，以及实现对执行器走线进行整齐有序地布置，防止在布置执行器走线时出现错乱。

此处的导线限位槽130可以设置为卡置式凹槽，即导线限位槽130的宽度在远离电机外壳110的方向上逐渐增大，这样，可以将执行器走线卡置在导线限位槽130内，以对执行器走线进行限制。而在其他可能的实施方式中，导线限位槽130也可以设置为非卡置式凹槽，即导线限位槽130只对执行器走线起容置作用，此时执行器走线的固定可以通过封闭导线限位槽130实现。

而为了防止容置在导线限位槽130内的执行器走线脱离导线限位槽130，如图6所示，执行器还可以包括设置在电机外壳110上、并遮盖导线限位槽130的盖板140。这样，在将执行器走线容置在电机外壳110上的导线限位槽130内后，可以在电机外壳110上安装遮盖导线限位槽130的盖板140，从而防止执行器走线从导线限位槽130内脱离。另外，电机外壳110上设置的盖板140还可以对容置在导线限位槽130内的执行器走线进行保护，盖板140可以隔绝容置在导线限位槽130内的执行器走线与外部环境，从而对容置在导线限位槽130内的执行器走线形成防护，以避免执行器走线因受到外界硬物的触碰而出现损坏。此处可以在导线限位槽130的底壁和导线限位槽130的侧壁交接处倒圆角，以适应执行器走线的圆弧状表面，避免执行器走线与凹槽130壁面的交接处摩擦而导致破损。

其中，如图2所示，可以在电机外壳110的导线限位槽130侧壁上设置台阶面，盖板140可以粘接在导线限位槽130侧壁的台阶面上，从而完全遮盖导线限位槽130，同时可以使盖板140表面与电机外壳110表面保持平齐，以保证盖板140不凸出于电机外壳110表面。

另外，此处并不限定电机外壳110上的导线限位槽130的具体数量以及设置形式，例如实际情况中的导线限位槽130数量可以为一个或者多个，而导线限位槽130的设置形式可以为十字交叉型或者Y型，又或者采用其他形状。

在一种具体的实施方式中，电机外壳110可以为圆柱状，导线限位槽130包括沿电机外壳110轴向延伸的若干第一凹槽131、连通于若干第一凹槽131之间并沿电机外壳110周向延伸的第二凹槽132，若干第一凹槽131分别连通至驱动电路板上的若干端子105，其中一第一凹槽131连通中空走线管道104。这样，沿电机外壳110轴向延伸的第一凹槽131可以使执行器走线在连接执行器的驱动电路板101后，引向执行器的输出端，而沿电机外壳110周向延伸的第二凹槽132可以使执行器走线电机外壳110上的延伸方向被调整之后进入减速器壳体120，这种十字交叉型的凹槽130形式，有利于电机外壳110的机加工，并且可以避免执行器走线在布置时出现较多的弯曲次数。

在一种具体的实施方式中，第一凹槽131的数量可以为三个，三个第一凹槽131沿电机外壳110的周向依次排列，位于两侧的第一凹槽131内的导线延伸入第二凹槽132后、汇入位于中间的第一凹槽131内继而伸入减速器壳体120并穿设过中空走线管道104。此处第一凹槽131的数量可以依据执行器上需要连接的位置进行设置，在其他可能的实施方式中，第一凹槽131的数量也可以为两个、四个或者五个。

在一种具体的实施方式中，三个第一凹槽131沿可以电机外壳110的周向等间隔均匀分布。两个相邻的第一凹槽131与电机外壳110的轴向之间呈60度夹角设置，这样，三个第一凹槽131在圆柱状的电机外壳110的其中一半的侧壁上，避免了第一凹槽131之间相距太远而使执行器走线的布置较为分散。

如图1所示，驱动电路板101上的端子105背离电机外壳110的轴向设置，执行器走线在连接驱动电路板101上的端子105后，即可沿着电机外壳110上的凹槽130进行布置，并从贯穿减速器103的中空走线管道104穿过，以为执行器与机器人控制器之间的连接，以及各执行器之间的连接提供端口。

在一种具体的实施方式中，可以在第一凹槽131的壁面和第二凹槽132的壁面的交接处倒有圆角，即第一凹槽131在垂直于延伸方向的截面形状为矩形，在矩形截面的转角处倒圆角，第二凹槽132在垂直于延伸方向的截面形状也为矩形，同样在矩形截面的转角处倒圆角，以适应执行器走线的圆弧状表面，避免执行器走线与第一凹槽131壁面的交接处或者第二凹槽132壁面的交接处产生摩擦而导致磨损。

另外，执行器还可以包括贯穿减速器103中央位置的空心轴106，空心轴106的一端与输出件150固定，中空走线管道104形成于空心轴106中。这样，可以利用执行器的空心轴106来进行执行器走线的布置，从而减少在执行器内开设的中空管道的长度。

此处还可以在空心轴106远离输出件150的一端传动连接一磁片107，减速器壳体120上固定有与磁片107相对的编码器电路板122。

本申请实施例还提供了一种机械臂，包括上述实施例中的中空走线执行器，该机械臂在采用上述实施例中的中空走线执行器后，可以使执行器走线的一部分经导线限位槽固定在电机外壳110上，而另一部分在经中空走线管道104穿过以引出执行器后，不会因为执行器输出端的法兰的转动而被带动，因此避免了线缆布置在执行器外部而出现缠绕、摩擦而破损的问题。

本申请实施例还提供了一种机器人，包括上述实施例中的机械臂，该机器人同样可以避免执行器上的执行器走线出现缠绕、摩擦而破损的问题。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本申请的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本申请的精神和范围。

Claims (13)

1.一种中空走线执行器，其特征在于，包括：

电机外壳、设置在所述电机外壳内的驱动电路板以及设置在所述电机外壳内的电机，所述电机与所述驱动电路板电连接，所述电机外壳上设置有导线限位槽，所述导线限位槽的一端连通至所述驱动电路板上的端子；

减速器壳体、设置在所述减速器壳体内并与所述电机传动连接的减速器、设于所述减速器壳体一侧并与所述减速器传动连接的输出件，以及贯穿所述减速器与所述输出件的中空走线管道；

所述导线限位槽的另一端连通至所述中空走线管道。

2.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，所述减速器壳体的一端固定有一端盖，所述端盖上设有竖向延伸的走线槽，所述走线槽上端与所述中空走线管道连通，所述减速器壳体设有连通于所述走线槽下端的过渡线槽，所述导线限位槽与所述过渡线槽连通。

3.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，所述输出件绕横向轴线转动设置于所述减速器壳体的一侧，所述减速器壳体的另一侧设有一转动安装件，所述转动安装件与所述输出件同轴转动。

4.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，所述减速器壳体与所述电机外壳可拆卸连接，所述电机的输出端固定一主驱动件，所述电机外壳的上端呈开口状并露出所述主驱动件，所述减速器包括主传动件，所述主传动件竖向插接于所述主驱动件以与所述主驱动件传动连接。

5.根据权利要求4所述的中空走线执行器，其特征在于，所述减速器还包括传动组件，所述传动组件传动连接于所述主传动件和所述输出件之间。

6.根据权利要求5所述的中空走线执行器，其特征在于，所述主传动件包括端面齿轮及与该端面齿轮同轴固定的一级太阳齿轮，所述端面齿轮与所述主驱动件啮合；所述一级太阳齿轮与所述传动组件传动连接。

7.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，还包括安装在所述电机外壳中的抱闸及抱闸锁定片，所述抱闸锁定片与所述电机的电机轴固定连接，通过抱闸对抱闸锁定片的作用以限制所述电机轴的转动。

8.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，还包括可拆卸地固定在所述电机外壳上并遮盖所述导线限位槽的盖板。

9.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，所述导线限位槽包括沿所述电机外壳轴向延伸的若干第一凹槽、连通于若干所述第一凹槽之间并沿所述电机外壳周向延伸的第二凹槽，若干所述第一凹槽分别连通至所述驱动电路板上的若干端子，其中一所述第一凹槽连通所述中空走线管道。

10.根据权利要求1所述的中空走线执行器，其特征在于，还包括贯穿所述减速器中央位置的空心轴，所述空心轴的一端与所述输出件固定，所述中空走线管道形成于所述空心轴中。

11.根据权利要求10所述的中空走线执行器，其特征在于，所述空心轴远离所述输出件的一端传动连接有一磁片，所述减速器壳体上固定有与所述磁片相对的编码器电路板。

12.一种机械臂，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述的中空走线执行器。

13.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述的中空走线执行器。

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