CN216682261U - 模块化关节及机器人系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种模块化关节，用于连接机器人的两个相邻的连杆，并使得两个相邻的连杆之间产生运动，包括：驱动装置，所述驱动装置用于产生驱动力；谐波减速器，所述驱动装置与谐波减速器连接，以便接收所述驱动装置所产生的驱动力，其中，所述减速器包括柔轮；以及输出部，所述输出部与所述谐波减速器的柔轮连接，以便通过所述输出部向外输出动力，并且所述输出部通过交叉滚子轴承和深沟球轴承支撑。本公开还提供一种机器人系统。

Description

模块化关节及机器人系统

技术领域

本公开涉及一种模块化关节及机器人系统。

背景技术

随着现代工业的进步，机器人越来越多地被用于自动化生产线，并由此使得机器人技术得到了极大的发展。

机器人特别是智能力控机器人一般均具有模块化关节，并且在模块化关节中均包括谐波减速器，如何有效地将谐波减速器的动力向外输出一直是模块化关节的设计关注点。

实用新型内容

为了解决上述技术问题之一，本公开提供了一种模块化关节及机器人系统。

根据本公开的一个方面，提供了一种模块化关节，用于连接机器人的两个相邻的连杆，并使得两个相邻的连杆之间产生运动，其包括：

驱动装置，所述驱动装置用于产生驱动力；

谐波减速器，所述驱动装置与谐波减速器连接，以便接收所述驱动装置所产生的驱动力，其中，所述减速器包括柔轮；以及

输出部，所述输出部与所述谐波减速器的柔轮连接，以便通过所述输出部向外输出动力，并且所述输出部通过至少两个轴承支撑。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述驱动装置包括：

转动轴，所述转动轴与所述谐波减速器的波发生器连接。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，还包括：

减速器壳体，所述减速器壳体形成为所述驱动装置的壳体，并使得所述转动轴可转动地支撑于所述减速器壳体。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述转动轴设置有转子，所述减速器壳体内壁面设置有定子，所述定子和转子相配合。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述转动轴的一端通过第一轴承可转动地支撑于所述减速器壳体；所述转动轴的另一端通过第二轴承和轴承座可转动地支撑于所述减速器壳体。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述谐波减速器包括刚轮，所述刚轮固定于所述减速器壳体。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，还包括：

输出端外壳，所述输出端外壳固定于所述减速器壳体，并使得所述输出端外壳形成为所述输出部的壳体。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述输出部通过至少交叉滚子轴承和深沟球轴承支撑。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述交叉滚子轴承和深沟球轴承均设置于所述输出端外壳，并使得所述深沟球轴承靠近所述输出端外壳远离所述减速器壳体的端部。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，还包括：

轴环内压板，所述轴环内压板固定于所述输出部，用于限制所述深沟球轴承的内环；以及

轴环外压板，所述轴环外压板固定于所述输出端外壳，用于限制所述深沟球轴承的外环。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，支撑所述输出部的轴承之间设置有轴承隔环。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，还包括：

绝对值编码器，所述绝对值编码器设置于所述转动轴，用于检测所述转动轴的转动位置和/或转动速度。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，还包括：

中空轴，所述中空轴的一端固定于所述输出部，所述中空轴的另一端穿过所述谐波减速器和驱动装置，通过滑动轴承可转动地支撑于所述绝对值编码器。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述谐波减速器的波发生器和中空轴之间设置有密封装置。

根据本公开的至少一个实施方式的模块化关节，所述转动轴通过输入轴连接于所述谐波减速器的波发生器，并通过所述输入轴限制所述密封装置的轴向位置。

根据本公开的另一方面，提供一种机器人系统，其包括上述的模块化关节。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本公开的一个实施方式的模块化关节的结构示意图。

图中附图标记具体为：

100模块化关节

110驱动装置

111转动轴

112转子

113定子

120谐波减速器

121波发生器

122柔轮

123刚轮

130输出部

140减速器壳体

150第一轴承

160第二轴承

170轴承座

180输入轴

190输出端外壳

210交叉滚子轴承

220深沟球轴承

230轴环内压板

240轴环外压板

250轴承隔环

260绝对值编码器

270中空轴

280密封装置

290驱动电路板

300滑动轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本公开的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本公开的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中使用交叉影线和/或阴影通常用于使相邻部件之间的边界变得清晰。如此，除非说明，否则交叉影线或阴影的存在与否均不传达或表示对部件的具体材料、材料性质、尺寸、比例、示出的部件之间的共性和/或部件的任何其它特性、属性、性质等的任何偏好或者要求。此外，在附图中，为了清楚和/或描述性的目的，可以夸大部件的尺寸和相对尺寸。当可以不同地实施示例性实施例时，可以以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的部件。

当一个部件被称作“在”另一部件“上”或“之上”、“连接到”或“结合到”另一部件时，该部件可以直接在所述另一部件上、直接连接到或直接结合到所述另一部件，或者可以存在中间部件。然而，当部件被称作“直接在”另一部件“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一部件时，不存在中间部件。为此，术语“连接”可以指物理连接、电气连接等，并且具有或不具有中间部件。

为了描述性目的，本公开可使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”和“侧(例如，如在“侧壁”中)”等的空间相对术语，从而来描述如附图中示出的一个部件与另一(其它)部件的关系。除了附图中描绘的方位之外，空间相对术语还意图包含设备在使用、操作和/或制造中的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它部件或特征“下方”或“之下”的部件将随后被定位为“在”所述其它部件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包含“上方”和“下方”两种方位。此外，设备可被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释这里使用的空间相对描述语。

这里使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不意图是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

图1是根据本公开的一个实施方式的模块化关节100的结构示意图。

如图1所示，本公开的模块化关节100，用于连接机器人的两个相邻的连杆，并使得两个相邻的连杆之间产生运动，其包括：驱动装置110、谐波减速器120和输出部130等元件。

所述驱动装置110用于产生驱动力，并且所述驱动装置110能够位于减速器壳体140内，即所述减速器壳体140形成为所述驱动装置110的壳体。

作为一种实现形式，所述驱动装置110包括转动轴111、转子112和定子113。

所述转动轴111可转动地支撑于所述减速器壳体140；具体地，所述转动轴111的一端通过第一轴承150可转动地支撑于所述减速器壳体140；所述转动轴111的另一端通过第二轴承160和轴承座170可转动地支撑于所述减速器壳体140。

例如，所述轴承座170可以固定于所述减速器壳体140的一端，更具体地，所述轴承座170固定于所述减速器壳体140远离所述谐波减速器120的一端。

相应地，所述第二轴承160设置于所述轴承座170，以此能够使得转动轴111被第二轴承160所支撑。

作为一种实现形式，所述第一轴承150和第二轴承160可以选择为滚珠轴承或者滚子轴承等。

所述转动轴111设置有转子112，例如转子112粘结于所述转动轴111，所述减速器壳体140内壁面设置有定子113，例如定子113可以通过粘结方式固定于所述减速器壳体140，所述定子113和转子112相配合，由此使得所述驱动装置110形成为无框电机。

所述驱动装置110与谐波减速器120连接，以便接收所述驱动装置110所产生的驱动力；更具体地，所述驱动装置110的转动轴111通过输入轴180连接于所述谐波减速器120的波发生器121。

本公开中，所述谐波减速器120包括波发生器121、柔轮122和刚轮123。

所述刚轮123固定于所述减速器壳体140，所述输出部130与所述谐波减速器120的柔轮122连接，以便通过所述输出部130向外输出动力，由此使得本模块化关节100能够通过谐波减速器120的柔轮122向外输出动力。

本公开中，所述的模块化关节100还可以包括：输出端外壳190，所述输出端外壳190固定于所述减速器壳体140，并使得所述输出端外壳190形成为所述输出部130的壳体。

此时，所述输出端外壳190和减速器壳体140共同形成所述模块化关节的外部壳体。

所述输出部130通过交叉滚子轴承210和深沟球轴承220支撑，例如，所述交叉滚子轴承210和深沟球轴承220均设置于所述输出端外壳190，并使得所述深沟球轴承220靠近所述输出端外壳190远离所述减速器壳体140的端部。

为实现交叉滚子轴承210和深沟球轴承220的固定，所述的模块化关节100还可以包括：轴环内压板230和轴环外压板240。

所述轴环内压板230固定于所述输出部130，用于限制所述深沟球轴承220的内环；所述轴环外压板240固定于所述输出端外壳190，用于限制所述深沟球轴承220的外环。

而且，所述深沟球轴承220和交叉滚子轴承210之间设置有轴承隔环250，以通过所述轴承隔环250实现深沟球轴承220和交叉滚子轴承210的间隔定位。

本公开中，所述的模块化关节100还可以包括：绝对值编码器260，所述绝对值编码器260设置于所述转动轴111，用于检测所述转动轴111的转动位置和/或转动速度，以实现模块化关节的反馈控制。

本公开中，用于控制驱动装置110的驱动电路板290可以设置于所述模块化关节的末端，即固定于所述减速器壳体140远离所述谐波减速器120的一端。

优选地，所述的模块化关节100还可以包括：中空轴270，所述中空轴270的一端固定于所述输出部130，所述中空轴270的另一端穿过所述谐波减速器120和驱动装置110，通过滑动轴承300可转动地支撑于所述绝对值编码器260。

所述绝对值编码器260可以包括磁环和读数头等结构，在此不再一一详述。

具体地，所述中空轴270的一端设置有法兰，所述法兰与所述谐波减速器120的柔轮122连接，例如，所述输出部130、谐波减速器120的柔轮122以及中空轴270的法兰固定在一起，更优选地，可以将谐波减速器120的柔轮122位于所述输出部130和中空轴270的法兰之间。

所述谐波减速器120的波发生器121和中空轴270之间设置有密封装置280，并通过所述输入轴180限制所述密封装置280的轴向位置；当模块化关节低速侧的中空轴270和模块化关节高速侧的谐波减速器120的波发生器121发生相对转动时，所述密封装置280可以对柔轮122与波发生器121内的油脂进行密封，防止油脂外溢。

根据本公开的另一方面，提供一种机器人系统，其包括上述的模块化关节100。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。

Claims (16)

1.一种模块化关节，用于连接机器人的两个相邻的连杆，并使得两个相邻的连杆之间产生运动，其特征在于，包括：

驱动装置，所述驱动装置用于产生驱动力；

谐波减速器，所述驱动装置与谐波减速器连接，以便接收所述驱动装置所产生的驱动力，其中，所述减速器包括柔轮；以及

输出部，所述输出部与所述谐波减速器的柔轮连接，以便通过所述输出部向外输出动力，并且所述输出部通过至少两个轴承支撑。

2.如权利要求1所述的模块化关节，其特征在于，所述驱动装置包括：转动轴，所述转动轴与所述谐波减速器的波发生器连接。

3.如权利要求2所述的模块化关节，其特征在于，还包括：

减速器壳体，所述减速器壳体形成为所述驱动装置的壳体，并使得所述转动轴可转动地支撑于所述减速器壳体。

4.如权利要求3所述的模块化关节，其特征在于，所述转动轴设置有转子，所述减速器壳体内壁面设置有定子，所述定子和转子相配合。

5.如权利要求3所述的模块化关节，其特征在于，所述转动轴的一端通过第一轴承可转动地支撑于所述减速器壳体；所述转动轴的另一端通过第二轴承和轴承座可转动地支撑于所述减速器壳体。

6.如权利要求3所述的模块化关节，其特征在于，所述谐波减速器包括刚轮，所述刚轮固定于所述减速器壳体。

7.如权利要求3所述的模块化关节，其特征在于，还包括：

输出端外壳，所述输出端外壳固定于所述减速器壳体，并使得所述输出端外壳形成为所述输出部的壳体。

8.如权利要求7所述的模块化关节，其特征在于，所述输出部通过至少交叉滚子轴承和深沟球轴承支撑。

9.如权利要求8所述的模块化关节，其特征在于，所述交叉滚子轴承和深沟球轴承均设置于所述输出端外壳，并使得所述深沟球轴承靠近所述输出端外壳远离所述减速器壳体的端部。

10.如权利要求9所述的模块化关节，其特征在于，还包括：

轴环内压板，所述轴环内压板固定于所述输出部，用于限制所述深沟球轴承的内环；以及

轴环外压板，所述轴环外压板固定于所述输出端外壳，用于限制所述深沟球轴承的外环。

11.如权利要求1所述的模块化关节，其特征在于，支撑所述输出部的轴承之间设置有轴承隔环。

12.如权利要求2所述的模块化关节，其特征在于，还包括：

绝对值编码器，所述绝对值编码器设置于所述转动轴，用于检测所述转动轴的转动位置和/或转动速度。

13.如权利要求12所述的模块化关节，其特征在于，还包括：

中空轴，所述中空轴的一端固定于所述输出部，所述中空轴的另一端穿过所述谐波减速器和驱动装置，通过滑动轴承可转动地支撑于所述绝对值编码器。

14.如权利要求13所述的模块化关节，其特征在于，所述谐波减速器的波发生器和中空轴之间设置有密封装置。

15.如权利要求14所述的模块化关节，其特征在于，所述转动轴通过输入轴连接于所述谐波减速器的波发生器，并通过所述输入轴限制所述密封装置的轴向位置。

16.一种机器人系统，其特征在于，包括权利要求1-15之一所述的模块化关节。

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