CN218593018U - 机器人关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人关节及机器人。机器人关节包括第一壳体、第二壳体以及轴承。第一壳体包括主壳体和安装壳，主壳体设有第一腔体，第一腔体贯穿主壳体的一侧而形成第一开口；安装壳盖设于第一开口并连接于主壳体，安装壳为一体铸件结构，且安装壳具有位于第一腔体内的安装台。第二壳体设置于第一腔体内，第二壳体设有第二腔体，第二腔体贯穿第二壳体的一侧而形成第二开口，第二壳体通过第二开口可转动地套设于安装台。轴承套设于安装台的外周并位于第二壳体和安装台之间。上述机器人关节中轴承安装于第二壳体和安装壳之间，安装壳为一体铸件结构，减少了零部件数量，简化了装配程序，具有一定的经济效益。

Description

机器人关节及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别涉及一种机器人关节及机器人。

背景技术

在机器人手腕关节的设计中，目前采用较多的方式为五轴通过同步带传动，六轴电机减速机直接相连的连接方式，这种方式传动链较短，设计难度较小，因此被广泛采用。但是这种方式有一个明显的缺点，就是零部件都集中在机器人末端，零部件自身重量对机器人整机刚度影响较大，通用的改善措施为在机器人手腕处增加辅助轴承。

在采用辅助轴承的机器人手腕关节设计中，通常增设中空轴承法兰，用以安装限位轴承，相应的需要增加定位销、密封圈、固定螺钉等零部件。此方法在大批量生产过程中，成本压力会逐步体现，且其装配操作较为复杂。

实用新型内容

本申请提供一种机器人关节，本申请还提供一种具有上述机器人关节的机器人。

第一方面，本申请提供一种机器人关节，包括第一壳体、第二壳体以及轴承。第一壳体包括主壳体和安装壳，主壳体设有第一腔体，第一腔体贯穿主壳体的一侧而形成第一开口；安装壳盖设于第一开口并连接于主壳体，安装壳为一体铸件结构，且安装壳具有位于第一腔体内的安装台。第二壳体设置于第一腔体内，第二壳体设有第二腔体，第二腔体贯穿第二壳体的一侧而形成第二开口，第二壳体通过第二开口可转动地套设于安装台。轴承套设于安装台的外周并位于第二壳体和安装台之间。

在一些可选示例中，安装壳包括第一主体以及安装台，安装台相对于第一主体凸伸并与第一主体一体成型连接，第一主体固定连接于第一壳体，安装台的外周壁设有台阶部，台阶部的台阶面朝向第二腔体的内部，且与轴承的内圈相抵接。

在一些可选示例中，第二壳体包括第二主体以及连接台，第二腔体开设于第二主体，第二开口贯穿连接台，第二主体通过连接台套设于安装台，连接台的内壁设有第一限位部，第一限位部抵接于轴承的外圈背离台阶部的一端，并与台阶部共同限制轴承的轴向位移。

在一些可选示例中，机器人关节还包括油封，油封设置于第二开口的内壁和安装台之间。

在一些可选示例中，油封和轴承沿轴承的轴向并列排布，且油封位于轴承远离第二腔体的一侧，油封的外径大于轴承的外径。

在一些可选示例中，油封位于轴承远离第二腔体的一侧，第二壳体设有第二限位部，第二限位部设置于第二开口的内壁并相对于内壁凸出，油封朝向轴承的一端与第二限位部相对设置。

在一些可选示例中，机器人关节还包括钢环，钢环套设于安装台外，钢环的外周壁与油封的唇口相接触。

在一些可选示例中，主壳体设有第三腔体，第一腔体和第三腔体并列间隔设置，第三腔体贯穿主壳体的一侧形成第三开口，第一开口和第三开口并列设置于主壳体的同一侧，第一腔体通过第一开口、第三开口与第三腔体连通，以在第一开口和第三开口之间形成过线通道；安装壳盖设于主壳体，安装壳设有第一通孔和第二通孔，第一通孔与第一开口相对连通，第二通孔与第三开口相对连通；机器人关节还包括线缆，线缆穿设于过线通道。

在一些可选示例中，机器人关节包括第一电机和第二电机，第一电机设置于第二腔体，第二电机设置于第三腔体，第二电机传动连接于第一电机，线缆的一端与第一电机电性连接，另一端电性连接于第二电机。

在一些可选示例中，机器人关节还包括第三壳体和第四壳体，第三壳体连接于主壳体，且覆盖于过线通道；第四壳体连接于主壳体，且位于主壳体远离第三壳体的一侧。

第二方面，本申请还提供一种机器人，包括机体以及上述任一项的机器人关节，机器人关节连接于机体。

相对于现有技术，本申请提供的机器人关节中，第二壳体通过轴承可转动地连接于第一壳体内，具体地，轴承位于第一壳体的安装壳的安装台和第二壳体之间，安装壳为一体铸件结构，安装台一体成型于安装壳。轴承的安装无需采用其他固定结构，提高了整体结构的紧凑性；同时安装壳为一体铸件，减少了零部件数量，简化了装配程序，具有一定的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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是本申请一实施例提供的机器人的模块框图。

图2是本申请一实施例提供的机器人关节的立体结构示意图。

图3是图2所示机器人关节的剖面结构示意图。

图4是图3中A区域的放大图。

标号说明：100、机器人关节；10、第一壳体；12、主壳体；122、第一侧；121、第一腔体；123、第一开口；124、第二侧；125、第三腔体；127、第三开口；129、过线通道；14、安装壳；141、第一主体；143、安装台；1432、台阶部；147、第一通孔；149、第二通孔；16、第二电机；20、第二壳体；21、第二主体；212、第二腔体；214、第二开口；23、连接台；232、第一限位部；234、第二限位部；25、第一电机；30、第三壳体；40、第四壳体；50、轴承；52、外圈；54、内圈；56、滚珠；60、油封；70、钢环；80、线缆；200、机器人；201、机体；203、执行端。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1，本申请实施例提供一种机器人关节100，机器人关节100可以应用于机器人200中。

本说明书对机器人200的具体类型不作限制，例如，机器人200可以为工业机械臂机器人或行车机器人，也可以为协作机器人，在本实施例中，机器人200为协作机器人。机器人200可以包括机体201、执行端203以及机器人关节100。机器人关节100连接于执行端203和机体201之间，其用于驱使执行端203相对于机体201运动。在一些实施例中，机器人200可以包括多个执行端203，相应地，机器人200也包括与多个执行端203一一对应的机器人关节100，每个执行端203均通过对应的机器人关节100连接于机体201。本说明书对机器人关节100的具体类型不作限制，例如，机器人关节100可以为机器人200的腕关节，也可以为机器人200的肘关节，在本实施例中，机器人关节100为机器人200的手腕关节。

请同时参阅图2和图3，机器人关节100包括第一壳体10、第二壳体20、第一电机25以及轴承50。第一壳体10设有第一腔体121，第二壳体20设置于第一腔体121内。第二壳体20设有第二腔体212，第二腔体212设有第二开口214。第一电机25设置于第二腔体212，其用于连接执行端203并驱使执行端203相对于机体201运动，例如实现机器人200(如图1所示)的机械手或者其他关节的运动。轴承50设置于第二开口214并位于第一壳体10和第二壳体20之间，第一壳体10和第二壳体20基于轴承50可转动地连接。

在本实施例中，第一壳体10包括主壳体12以及安装壳14。主壳体12具有相背离的第一侧122和第二侧124。第一腔体121开设于主壳体12，第一腔体121贯穿主壳体12的第一侧122而形成第一开口123。主壳体12还设有第三腔体125，第三腔体125和第一腔体121沿主壳体12的长度方向并列间隔设置。第三腔体125设有第三开口127(第三腔体125贯穿主壳体12的第一侧122而形成第三开口127)。第一开口123和第三开口127沿第一壳体10的长度方向大致并列设置于第一侧122。第一腔体121通过第一开口123、第三开口127和第三腔体125连通，使第一开口123和第三开口127之间形成过线通道129，过线通道129用于限制机器人关节100的线缆的走向。

安装壳14为一体铸件结构，安装壳14包括一体成型的第一主体141和安装台143，第一主体141盖设于第一侧122并固定连接于主壳体12。进一步地，第一主体141设有第一通孔147和第二通孔149，第一通孔147与第一开口123连通，第二通孔149与第三开口127连通。第一通孔147和第二通孔149用于供机器人关节100的线缆穿设，因此，第一开口123、第一通孔147、第二通孔149、第三开口127基本共同限定过线通道129的走向。安装台143相对于第一主体141凸伸并与第一主体141一体成型连接，安装台143用于安装轴承50。安装台143位于第一腔体121内，第一通孔147贯通安装台143。本说明书对主壳体12和安装壳14的具体材质不作限制，在本实施例中，主壳体12和安装壳14可以为金属铸件。

在本实施例中，第二壳体20为一体铸件结构，第二壳体20包括第二主体21和连接台23，第二主体21设置于第一腔体121内，第二腔体212开设于第二主体21，第二腔体212贯穿第二主体21靠近第一侧122的一侧而形成第二开口214。连接台23相对于第二主体21凸伸并与第二主体21一体成型连接，连接台23用于配合安装台143共同安装轴承50。第二开口214贯穿连接台23，第二主体21通过连接台23套设于安装台143外，第二开口214和第一开口123、第一通孔147连通，第二腔体212通过第二开口214、第一通孔147及第一开口123连通主壳体12外。

在本实施例中，机器人关节100还包括第二电机16以及线缆80，第二电机16固定于主壳体12的第三腔体125内，其用于驱使第一电机25运动。线缆80穿设于过线通道129，线缆80的一端穿设于第二通孔14及第三开口127且电性连接于第二电机16，另一端穿设于第一通孔147、第一开口123以及第二开口214且电性连接于第一电机25。第一开口123、第三开口127以及过线通道129使得线缆80的两端能够分别与第二电机16以及第一电机25电性连接。为了对线缆80以及第一壳体10内的部件提供保护，在本实施例中，机器人关节100还包括第三壳体30，第三壳体30连接于安装壳14，且覆盖在线缆80背离安装壳14的一侧。第三壳体30与第一通孔147和第二通孔149之间的安装壳14共同限定过线通道129。

第二壳体20传动连接于第二电机16，能够在第二电机16的驱使下带动第一电机25共同转动。在一些实施例中，机器人关节100还可以包括传动机构(图中未示出)，传动机构连接于第二电机16和第二壳体20之间，用于在第二电机16的驱动下带动第二壳体20转动。传动机构设置于主壳体12的第二侧124。

本说明书对传动机构的具体结构不作限制，例如，传动机构可以包括皮带、皮带轮或者锥齿轮组等传动结构，在本实施例中，传动机构包括同步带以及两个同步轮。第二电机16的输出轴穿设于第二侧124，其中一个同步轮套设于第二电机16的输出轴，另一个同步轮连接于第二壳体20，同步带绕设于两个同步轮。第二电机16的输出轴转动，即可通过同步轮和同步带的配合带动第二壳体20以及第一电机25转动。在一些实施例中，传动机构还可以包括减速机，减速机可以设置于第二壳体20和远离第二电机16的同步轮之间。

上述第二电机16的输出轴的轴线与第一电机25的输出轴的轴线相交，从而能够满足机器人关节100两个方向的自由度的运动。为了对传动机构进行保护，机器人关节100还包括第四壳体40，第四壳体40连接于主壳体12的第二侧124，且覆盖于传动机构背离主壳体12的一侧。

第二电机16采用同步带传动，第一电机25采用减速机直接连接的方式，这种方式的零部件都集中在机器人200的末端，零部件自身的重量容易影响机器人200的整机刚度。在本实施例中，机器人关节100的轴承50作为辅助轴承，用于确保机器人200的刚性。

请同时参阅图3和图4，轴承50套设于安装台143的外周，并位于连接台23和安装台143之间，轴承50的轴向和第一侧122至第二侧124的方向大致同向。轴承50包括外圈52、内圈54以及滚珠56，外圈52套设于内圈54外，滚珠56设置于外圈52和内圈54之间。为了对轴承50进行限位，安装台143设有台阶部1432，连接台23设有第一限位部232。台阶部1432成型于安装台143的外周壁，并相对于安装台143的外周壁凸出以与安装台143的外周壁之间形成阶梯状结构。台阶部1432的台阶面朝向第二腔体212设置，轴承50的内圈54背离第二腔体212的一端抵持于台阶部1432的台阶面。其中，“抵持”可以理解为接触或者叠置以限制轴向安装位置，台阶部1432的台阶面与内圈54之间可以存在支持力也可以不存在支持力。

第一限位部232成型于连接台23的内壁，并相对于连接台23的内壁凸出以与连接台23的内壁形成阶梯状结构。第一限位部232的阶梯面朝向第三壳体30设置，第一限位部232的阶梯面抵持于轴承50的外圈52远离台阶部1432的一端。其中，“抵持”可以理解为接触或者叠置以限制轴向安装位置，第一限位部232的阶梯面与外圈52之间可以存在支持力也可以不存在支持力。

第一限位部232和台阶部1432共同限制轴承50的轴向位移。第一限位部232由连接台23内周壁形状变化形成，台阶部1432由安装台143外周壁形状变化形成，无需再额外增加限位结构，能够在达到可靠限位轴承50的效果的同时，提高整体结构的紧凑性。而且第二壳体20和安装壳14均为一体铸件，减少了零部件数量，简化了装配程序，具有一定的经济效益。

在本实施例中，机器人关节100还包括油封60。油封60设置于安装台143和连接台23之间，其用于提高机器人关节100的密封性能。油封60和轴承50沿轴承50的轴向并列排布，且位于轴承50远离第二腔体212的一侧。油封60和轴承50沿轴承50的轴向并列排布，利用轴承50的安装空间，减小额外占用空间，提高了结构的紧凑性。

油封60的外径小于轴承50的外径，油封60朝向轴承50的一端抵持于轴承50的一端，从而限制轴承50的轴向位移，提高了轴承50安装的稳定性。其中，“抵持”可以理解为接触或者叠置以限制轴向安装位置，油封60与轴承50之间可以存在支持力也可以不存在支持力。为了对油封60进行限位，连接台23设有第二限位部234。第二限位部234设置于第一限位部232的内周壁，且相对于第一限位部232的内周壁凸出以与连接台23的内周壁形成阶梯状结构，第二限位部234的台阶面朝向第三壳体30设置。油封60的外圈朝向轴承50的一端与第二限位部234的台阶面相对设置。其中，“相对设置”可以理解为接触或者叠置以限制轴向安装位置，或者也可以理解为间隔相对(即不接触)，油封60的外圈与第二限位部234的台阶面之间可以存在支持力也可以不存在支持力。

油封60密封具有一定的要求，尤其是与油封60的唇口接触的安装台143的外表面，外表面的材料硬度需要大于或等于30HRC(洛氏硬度)。在本实施例中，机器人关节100还包括钢环70，钢环70可以满足油封60的唇口接触面的硬度要求。钢环70套设于安装台143外且位于安装台143和油封60之间，钢环70的外侧壁与油封60的唇口相接触。本说明书对钢环70与安装台143之间的具体连接方式不作限制，例如，钢环70可以通过胶粘的方式连接于安装台143，也可以与安装台143过盈配合连接、螺纹配合连接，或者在安装台143的圆周方向上通过顶丝固定。

综上，在本申请实施例提供的机器人关节100中，机器人关节100为机器人手腕关节。轴承50安装于安装台143和连接台23之间，第一限位部232和台阶部1432共同限制轴承50的轴向位移。第一限位部232由连接台23内周壁形状变化形成，台阶部1432由安装台143外周壁形状变化形成，无需再额外增加限位结构，能够在达到可靠限位轴承50的效果的同时，提高整体结构的紧凑性。轴承50安装于安装台143和连接台23之间即连接于第一壳体10和第二壳体20之间，第一壳体10和第二壳体20均为一体铸件，减少了零部件数量，简化了装配程序，具有一定的经济效益。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例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或示例以及不同实施例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。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种机器人关节，其特征在于，包括：

第一壳体，所述第一壳体包括主壳体和安装壳，所述主壳体设有第一腔体，所述第一腔体贯穿所述主壳体的一侧而形成第一开口；所述安装壳盖设于所述第一开口并连接于所述主壳体，所述安装壳为一体铸件结构，且所述安装壳具有位于所述第一腔体内的安装台；

第二壳体，设置于所述第一腔体内，所述第二壳体设有第二腔体，所述第二腔体贯穿所述第二壳体的一侧而形成第二开口，所述第二壳体通过所述第二开口可转动地套设于所述安装台；

以及轴承，所述轴承套设于所述安装台的外周并位于所述第二壳体和所述安装台之间。

2.如权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述安装壳包括第一主体以及所述安装台，所述安装台相对于所述第一主体凸伸并与所述第一主体一体成型连接，所述第一主体固定连接于所述第一壳体，所述安装台的外周壁设有台阶部，所述台阶部的台阶面朝向所述第二腔体的内部，且与所述轴承的内圈相抵接。

3.如权利要求2所述的机器人关节，其特征在于，所述第二壳体包括第二主体以及连接台，所述第二腔体开设于所述第二主体，所述第二开口贯穿所述连接台，所述第二主体通过所述连接台套设于所述安装台，所述连接台的内壁设有第一限位部，所述第一限位部抵接于所述轴承的外圈背离所述台阶部的一端，并与所述台阶部共同限制所述轴承的轴向位移。

4.如权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述机器人关节还包括油封，所述油封设置于所述第二开口的内壁和所述安装台之间。

5.如权利要求4所述的机器人关节，其特征在于，所述油封和所述轴承沿所述轴承的轴向并列排布，且所述油封位于所述轴承远离所述第二腔体的一侧，所述油封的外径大于所述轴承的外径。

6.如权利要求4所述的机器人关节，其特征在于，所述油封位于所述轴承远离所述第二腔体的一侧，所述第二壳体设有第二限位部，所述第二限位部设置于所述第二开口的内壁并相对于所述内壁凸出，所述油封朝向所述轴承的一端与所述第二限位部相对设置。

7.如权利要求4所述的机器人关节，其特征在于，所述机器人关节还包括钢环，所述钢环套设于所述安装台外，所述钢环的外周壁与所述油封的唇口相接触。

8.如权利要求1～7中任一所述的机器人关节，其特征在于，所述主壳体设有第三腔体，所述第一腔体和所述第三腔体并列间隔设置，所述第三腔体贯穿所述主壳体的一侧形成第三开口，所述第一开口和所述第三开口并列设置于所述主壳体的同一侧，所述第一腔体通过所述第一开口、所述第三开口与所述第三腔体连通，以在所述第一开口和所述第三开口之间形成过线通道；所述安装壳盖设于所述主壳体，所述安装壳设有第一通孔和第二通孔，所述第一通孔与所述第一开口相对连通，所述第二通孔与所述第三开口相对连通；所述机器人关节还包括线缆，所述线缆穿设于所述过线通道。

9.如权利要求8所述的机器人关节，其特征在于，所述机器人关节包括第一电机和第二电机，所述第一电机设置于所述第二腔体，所述第二电机设置于所述第三腔体，所述第二电机传动连接于所述第一电机，所述线缆的一端与所述第一电机电性连接，另一端电性连接于所述第二电机。

10.如权利要求8所述的机器人关节，其特征在于，所述机器人关节还包括第三壳体和第四壳体，所述第三壳体连接于所述主壳体，且覆盖于所述过线通道；所述第四壳体连接于所述主壳体，且位于所述主壳体远离所述第三壳体的一侧。

11.一种机器人，其特征在于，包括：

机体；以及如权利要求1～10中任一所述的机器人关节，所述机器人关节连接于所述机体。

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