CN216830970U - 一种关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种关节及机器人，涉及机器人的技术领域。其中，关节包括谐波减速器、输出轴和扭矩传感器，谐波减速器包括刚轮，刚轮、扭矩传感器和输出轴同轴设置，且刚轮固定连接于扭矩传感器，扭矩传感器固定连接于输出轴。该关节，刚轮作为谐波减速器的输出侧，但刚轮与扭矩传感器固定连接，扭矩传感器又固定连接于输出轴，扭矩传感器的厚度比较大，便于开设沉头孔，以通过紧固件连接其与输出轴，而紧固件容纳于沉头孔内，不占用内部轴向空间，从而，该关节有利于缩短关节的轴向尺寸，能够减小对机器人设计的限制。

Description

一种关节及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人的技术领域，具体而言，涉及一种机器人关节。

背景技术

现有技术的机器人关节中，扭矩传感器的设置通常采用以下两种方式：当谐波减速器的刚轮输出动力时，扭矩传感器与柔轮固定连接；而当谐波减速器的柔轮输出动力时，扭矩传感器则与刚轮固定连接。但是，无论扭矩传感器采用哪种设置方式，关节的轴向尺寸均较大，从而对机器人的设计限制也比较大。

实用新型内容

本实用新型的第一个目的在于提供一种关节，以解决现有技术中存在的扭矩传感器的设置方式，使得关节的轴向尺寸较大，从而对机器人的设计限制也比较大的技术问题。

本实用新型提供的关节，包括谐波减速器、输出轴和扭矩传感器，所述谐波减速器包括刚轮，所述刚轮、所述扭矩传感器和所述输出轴同轴设置，且所述刚轮固定连接于所述扭矩传感器，所述扭矩传感器固定连接于所述输出轴。

进一步地，所述关节还包括信号传输组件，所述信号传输组件固定设置，且一端与所述扭矩传感器的信号输出端接触连接，另一端与电路板连接。

进一步地，沿所述扭矩传感器的径向，所述刚轮通过螺钉固定安装于所述扭矩传感器的外侧，所述扭矩传感器的内侧通过螺钉固定安装于所述输出轴。

进一步地，沿所述扭矩传感器的径向，所述信号输出端设置于所述扭矩传感器的外侧，且位于所述刚轮的外侧。

进一步地，所述信号传输组件包括滑环和线缆，所述滑环与所述信号输出端接触导通，所述线缆连接于所述滑环和所述电路板之间。

进一步地，所述扭矩传感器的端面设置有至少一圈连接环，所述连接环与所述扭矩传感器同轴设置，所述连接环形成所述信号输出端；所述滑环包括至少一个触脚，所述触脚与所述连接环接触导通。

进一步地，所述关节还包括中轴、输入轴和电机组件，所述电机组件包括第一壳体、定子、转子和电机轴，所述定子、所述转子、所述电机轴、所述输入轴、所述刚轮、所述扭矩传感器和所述输出轴均与所述中轴同轴设置，且所述定子与所述第一壳体固定连接，所述转子与所述电机轴固定连接，所述输入轴与所述电机轴固定连接。

进一步地，所述谐波减速器还包括柔轮和波发生器，所述波发生器和所述柔轮均与所述中轴同轴设置，且所述柔轮与所述第一壳体固定连接，并与所述输入轴活动连接，所述波发生器与所述输入轴固定连接，并与所述柔轮匹配。

进一步地，所述关节还包括第二壳体、轴承、轴环、内圈压板和外圈压板，所述输出轴通过所述轴承活动套装于所述输入轴外；所述轴环设置于所述输出轴与所述第二壳体的内壁之间；所述内圈压板与所述输出轴固定连接，用于压紧所述轴环的内圈；所述外圈压板与所述第二壳体固定连接，用于压紧所述轴环的外圈。

进一步地，所述关节还包括第三壳体和制动组件，所述第三壳体与所述第一壳体匹配连接；所述制动组件设置于所述第三壳体，用于制动所述电机轴。

本实用新型提供的关节，能够产生以下有益效果：

本实用新型提供的关节，刚轮作为谐波减速器的输出侧，但是刚轮与扭矩传感器固定连接，而扭矩传感器又固定连接于输出轴，如此设置，便于在厚度比较大的扭矩传感器的端面开设沉头孔，以通过紧固件连接其与输出轴，而紧固件容纳于沉头孔内，不占用内部轴向空间。从而，本实用新型提供的关节，有利于缩短关节的轴向尺寸，使整体结构更加紧凑，同时也能够减小对机器人设计的限制。此外，扭矩传感器直接与刚轮和输出轴连接，其测量值直接为关节输出扭矩，更加准确可靠。

另外，相对于固定于谐波传感器的柔轮，本实用新型中，扭矩传感器固定于厚度较大的刚轮，连接牢固性更好，同时也有效避免了扭矩传感器对厚度较小的柔轮的损坏。

本实用新型的第二个目的在于提供一种机器人，以解决现有技术中存在的扭矩传感器的设置方式，使得关节的轴向尺寸较大，从而对机器人的设计限制也比较大的技术问题。

本实用新型提供的机器人，包括上述的关节。该机器人具有上述的关节的全部优点，故在此不再赘述。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的关节的结构示意图。

附图：110-第一壳体；120-定子；130-转子；140-电机轴；210-输入轴；220-波发生器；230-柔轮；231-安装板；240-刚轮；250-扭矩传感器；260-输出轴；261-轴承；262-轴环；263-内圈压板；264-外圈压板；270-第二壳体；310-信号传输组件；410-中轴；510-制动组件；520-第三壳体。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实施例提供一种关节，如图1所示，该关节包括谐波减速器、输出轴260、扭矩传感器250以及信号传输组件310，谐波减速器包括刚轮240，刚轮240、扭矩传感器250和输出轴260同轴设置，且刚轮240固定连接于扭矩传感器250，扭矩传感器250固定连接于输出轴260。

本实施例提供的关节，刚轮240作为谐波减速器的输出侧，但是刚轮240与扭矩传感器250固定连接，而扭矩传感器250又固定连接于输出轴260，如此设置，便于在厚度比较大的扭矩传感器250的端面开设沉头孔，以通过紧固件连接其与输出轴260，而紧固件容纳于沉头孔内，不占用内部轴向空间。从而，本实用新型提供的关节，有利于缩短关节的轴向尺寸，使整体结构更加紧凑，同时也能够减小对机器人设计的限制。此外，扭矩传感器250直接与刚轮240和输出轴260连接，其测量值直接为关节输出扭矩，更加准确可靠。

另外，相对于固定于谐波传感器的柔轮230，本实施例中，扭矩传感器250固定于厚度较大的刚轮240，连接牢固性更好，同时也有效避免了扭矩传感器250对厚度较小的柔轮230的损坏。

具体地，本实施例中，如图1所示，关节还包括信号传输组件310，信号传输组件310固定设置，且一端与扭矩传感器250的信号输出端接触连接，另一端与电路板连接。信号传输组件310与转动的扭矩传感器250接触连接而非固定连接，使得不但能够顺利传输信号，还避免了扭矩传感器250带动线缆等信号传输组件310转动的情况，也即，既避免了线缆随扭矩传感器250转动而干涉其他零部件的情况，同时也避免了对线缆等的拉扯，对线缆等形成保护，从而能够提高信号传输的可靠性。

具体地，本实施例中，如图1所示，沿扭矩传感器250的径向，刚轮240通过螺钉固定安装于扭矩传感器250的外侧，扭矩传感器250的内侧通过螺钉固定安装于输出轴260。此种设置形式下，将扭矩传感器250与输出轴260的连接位置设置于扭矩传感器250的内侧，结构更加紧凑，扭矩传感器250的外径只要能够满足与刚轮240的连接即可，所以，扭矩传感器250和输出轴260的外径均可以设置得相对比较小，从而有利于减小整体径向尺寸，进而有利于减小整体体积以及减轻整体重量。

优选地，继续如图1所示，扭矩传感器250内侧开设有沉头孔，输出轴260开设有螺纹孔，螺钉穿过沉头孔后固定于螺纹孔，从而将扭矩传感器250和输出轴260固定连接。

具体地，本实施例中，沿扭矩传感器250的径向，信号输出端设置于扭矩传感器250的外侧，且位于刚轮240的外侧。此种设置形式下，扭矩传感器250的外径不仅要满足与刚轮240的连接需求，还要满足信号输出端的设置需求。

具体地，本实施例中，信号传输组件310包括滑环和线缆，滑环与信号输出端接触导通，线缆连接于滑环和电路板之间。

更具体地，本实施例中，扭矩传感器250的端面设置有至少一圈连接环，连接环与扭矩传感器250同轴设置，连接环形成信号输出端；滑环包括至少一个触脚，触脚与连接环接触导通。此种设置形式下，每条通路可以负责传输一个信号。

具体地，本实施例中，关节还包括中轴410、输入轴210和电机组件，电机组件包括第一壳体110、定子120、转子130和电机轴140，定子120、转子130、电机轴140、输入轴210、刚轮240、扭矩传感器250和输出轴260均与中轴410同轴设置，且定子120与第一壳体110固定连接，转子130与电机轴140固定连接，输入轴210与电机轴140固定连接。此种设置形式下，电机组件为谐波减速器提供动力。

更具体地，定子120可以通过胶水固定于第一壳体110的内壁，而转子130则可以通过胶水固定于电机轴140的外侧壁；输入轴210和电机轴140之间则可以通过螺钉固定连接。

具体地，本实施例中，谐波减速器中，波发生器220和柔轮230均与中轴410同轴设置，且柔轮230与第一壳体110固定连接，并与输入轴210活动连接，波发生器220与输入轴210固定连接，并与柔轮230匹配。工作时，电机组件的定子120通电后，驱动转子130旋转，转子130带动电机轴140、输入轴210以及波发生器220旋转，而在波发生器220与柔轮230的共同作用下，刚轮240带动扭矩传感器250和输出轴260旋转。

具体地，本实施例中，如图1所示，柔轮230远离电机组件的一侧设置有安装板231，安装板231活动设置于输入轴210外，紧固件将安装板231、柔轮230和第一壳体110固定连接在一起，其中，柔轮230被夹于安装板231和第一壳体110之间。如此设置，柔轮230的安装牢固性好，且便于设置密封装置。

更具体地，密封装置可以为密封环，安装板231与输入轴210之间可以设置有密封环，以防止谐波减速器内的油脂泄漏至电机组件一侧。

具体地，本实施例中，如图1所示，关节还包括第二壳体270、轴承261、轴环262、内圈压板263和外圈压板264，输出轴260通过轴承261活动套装于输入轴210外；轴环262设置于输出轴260与第二壳体270的内壁之间；内圈压板263与输出轴260固定连接，用于压紧轴环262的内圈；外圈压板264与第二壳体270固定连接，用于压紧轴环262的外圈。此种设置形式下，相对于输出轴260与输入轴210沿中轴410的轴向间隔设置，输出轴260活动套装于输入轴210外，关节的轴向尺寸进一步减小，整体结构更加紧凑。而轴环262的设置，则用于承受关节运转过程中的弯矩。

具体地，本实施例中，继续如图1所示，关节还包括第三壳体520和制动组件510，第三壳体520与第一壳体110匹配连接；制动组件510设置于第三壳体520，用于制动电机轴140。

本实施例还提供一种机器人，包括上述的关节。该机器人具有上述的关节的全部优点，故在此不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或者操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或者操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

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 (11)

1.一种关节，其特征在于，包括谐波减速器、输出轴(260)和扭矩传感器(250)，所述谐波减速器包括刚轮(240)，所述刚轮(240)、所述扭矩传感器(250)和所述输出轴(260)同轴设置，且所述刚轮(240)固定连接于所述扭矩传感器(250)，所述扭矩传感器(250)固定连接于所述输出轴(260)。

2.根据权利要求1所述的关节，其特征在于，所述关节还包括信号传输组件(310)，所述信号传输组件(310)固定设置，且一端与所述扭矩传感器(250)的信号输出端接触连接，另一端与电路板连接。

3.根据权利要求2所述的关节，其特征在于，沿所述扭矩传感器(250)的径向，所述刚轮(240)通过螺钉固定安装于所述扭矩传感器(250)的外侧，所述扭矩传感器(250)的内侧通过螺钉固定安装于所述输出轴(260)。

4.根据权利要求3所述的关节，其特征在于，沿所述扭矩传感器(250)的径向，所述信号输出端设置于所述扭矩传感器(250)的外侧，且位于所述刚轮(240)的外侧。

5.根据权利要求4所述的关节，其特征在于，所述信号传输组件(310)包括滑环和线缆，所述滑环与所述信号输出端接触导通，所述线缆连接于所述滑环和所述电路板之间。

6.根据权利要求5所述的关节，其特征在于，所述扭矩传感器(250)的端面设置有至少一圈连接环，所述连接环与所述扭矩传感器(250)同轴设置，所述连接环形成所述信号输出端；所述滑环包括至少一个触脚，所述触脚与所述连接环接触导通。

7.根据权利要求1-6任一项所述的关节，其特征在于，所述关节还包括中轴(410)、输入轴(210)和电机组件，所述电机组件包括第一壳体(110)、定子(120)、转子(130)和电机轴(140)，所述定子(120)、所述转子(130)、所述电机轴(140)、所述输入轴(210)、所述刚轮(240)、所述扭矩传感器(250)和所述输出轴(260)均与所述中轴(410)同轴设置，且所述定子(120)与所述第一壳体(110)固定连接，所述转子(130)与所述电机轴(140)固定连接，所述输入轴(210)与所述电机轴(140)固定连接。

8.根据权利要求7所述的关节，其特征在于，所述谐波减速器还包括柔轮(230)和波发生器(220)，所述波发生器(220)和所述柔轮(230)均与所述中轴(410)同轴设置，且所述柔轮(230)与所述第一壳体(110)固定连接，并与所述输入轴(210)活动连接，所述波发生器(220)与所述输入轴(210)固定连接，并与所述柔轮(230)匹配。

9.根据权利要求7所述的关节，其特征在于，所述关节还包括第二壳体(270)、轴承(261)、轴环(262)、内圈压板(263)和外圈压板(264)，所述输出轴(260)通过所述轴承(261)活动套装于所述输入轴(210)外；所述轴环(262)设置于所述输出轴(260)与所述第二壳体(270)的内壁之间；所述内圈压板(263)与所述输出轴(260)固定连接，用于压紧所述轴环(262)的内圈；所述外圈压板(264)与所述第二壳体(270)固定连接，用于压紧所述轴环(262)的外圈。

10.根据权利要求7所述的关节，其特征在于，所述关节还包括第三壳体(520)和制动组件(510)，所述第三壳体(520)与所述第一壳体(110)匹配连接；所述制动组件(510)设置于所述第三壳体(520)，用于制动所述电机轴(140)。

11.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1-10任一项所述的关节。

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