CN219445141U - 一种紧凑型动力关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种紧凑型动力关节及机器人，包括：动力电机和谐波减速器，其中动力电机包括电机壳、驱动控制板、定子和转子，驱动控制板和定子套装在电机壳内，转子的尾端位于定子的外周；谐波减速器包括减速器壳、波发生器、柔轮、刚轮和输出轴，减速器壳的尾端套装在电机壳内，波发生器与转子的前端连接，刚轮的外周连接于减速器壳内，柔轮位于波发生器和刚轮之间，输出轴与柔轮连接。通过将驱动控制板设置在电机壳内部，以及将减速器壳的尾端装在电机壳内，可以减小动力关节的整体尺寸，从而减小其体积。

Description

一种紧凑型动力关节及机器人

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，特别是涉及一种紧凑型动力关节，还涉及一种包括上述紧凑型动力关节的机器人。

背景技术

随着机器人技术的发展，众多样式的机器人也随之出现，对于特种机器人而言，如外骨骼机器人、四足机器人、移动巡检机器人、反恐排爆机器人等，因其可以替代人工在一些特殊环境中进行作业而受到人们的重视。

机器人的动作通常由其动力关节提供，现有的动力关节通常内部需要复杂的零件配置以及坚固耐用的壳体，因此尺寸较大、重量较重，不利于机器人的小型化和轻量化。

因此，如何提供一种紧凑型动力关节及机器人，是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

实用新型内容

本申请的一个目的是提供一种紧凑型动力关节，可以有效降低其体积和重量，另一个目的是提供一种包括上述紧凑型动力关节的机器人。

为解决上述技术问题，本申请提供了如下技术方案：

一种紧凑型动力关节，包括：

动力电机，所述动力电机包括电机壳、驱动控制板、定子和转子，所述驱动控制板和所述定子套装在所述电机壳内，所述转子的尾端位于所述定子的外周；

谐波减速器，所述谐波减速器包括减速器壳、波发生器、柔轮、刚轮和输出轴，所述减速器壳的尾端套装在所述电机壳内，所述波发生器与所述转子的前端连接，所述刚轮的外周连接于所述减速器壳内，所述柔轮位于所述波发生器和所述刚轮之间，所述输出轴与所述柔轮连接。

优选地，所述驱动控制板通过绝缘架和所述定子固定连接，固定连接后的整体结构安装于所述电机壳内。

优选地，所述减速器壳的尾端连接有轴承架，所述转子的前端的外周通过第一轴承连接于所述轴承架。

优选地，所述转子的前端的外径小于所述转子的尾端的外径。

优选地，所述电机壳的尾端设有向内延伸的支撑筒，所述驱动控制板和所述定子套装在所述支撑筒的外周。

优选地，所述转子的前端设有向后延伸的转筒，所述转筒的尾端通过第二轴承转动连接于所述支撑筒内。

优选地，所述转筒的尾端的外周设有外台阶面，所述支撑筒的前端的内侧设有内台阶面，所述第二轴承的外圈连接于所述内台阶面上，所述第二轴承的内圈连接于所述外台阶面上。

优选地，所述驱动控制板上靠近所述转子的一侧设有磁信号采集芯片，所述磁信号采集芯片用于采集所述转子的永磁体的磁信号。

优选地，所述输出轴上远离所述柔轮的一端设有若干个输出紧固孔。

一种机器人，包括上述任一项所述的紧凑型动力关节。

与现有技术相比，上述技术方案具有以下优点：

本申请所提供的一种紧凑型动力关节及机器人，包括：动力电机和谐波减速器，其中动力电机包括电机壳、驱动控制板、定子和转子，驱动控制板和定子套装在电机壳内，转子的尾端位于定子的外周；谐波减速器包括减速器壳、波发生器、柔轮、刚轮和输出轴，减速器壳的尾端套装在电机壳内，波发生器与转子的前端连接，刚轮的外周连接于减速器壳内，柔轮位于波发生器和刚轮之间，输出轴与柔轮连接。通过将驱动控制板设置在电机壳内部，以及将减速器壳的尾端装在电机壳内，可以减小动力关节的整体尺寸，从而减小其体积。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请一种具体实施方式所提供的一种紧凑型动力关节的外部结构示意图；

图2为本申请一种具体实施方式所提供的一种紧凑型动力关节的剖视结构示意图；

图3为图2中的轴承架的安装位置示意图；

图4为图2中的驱动控制板的结构示意图；

图5为本申请一种具体实施方式所提供的一种紧凑型动力关节的右视结构示意图。

附图标记如下：

1为动力电机，11为电机壳，111为支撑筒，12为驱动控制板，121为磁信号采集芯片，13为绝缘架，14为定子，15为转子，151为转筒，16为轴承架，17为第一轴承，18为第二轴承，19为轴承架紧固螺钉；

2为谐波减速器，21为减速器壳，211为安装孔，22为柔轮，23为波发生器，24为刚轮，25为卷销，26为外挡圈，27为内挡圈，28为输出轴，281为输出紧固孔，29为输出端紧固件，30为第三轴承。

具体实施方式

为了使本申请的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广。因此本申请不受下面公开的具体实施方式的限制。

请参考图1～图5，图1为本申请一种具体实施方式所提供的一种紧凑型动力关节的外部结构示意图；图2为本申请一种具体实施方式所提供的一种紧凑型动力关节的剖视结构示意图；图3为图2中的轴承架的安装位置示意图；图4为图2中的驱动控制板的结构示意图；

图5为本申请一种具体实施方式所提供的一种紧凑型动力关节的右视结构示意图。需要说明的是，在下面的实施例中，“尾端”即图2中的左端，“前端”即图2中的右端。

本申请的一种具体实施方式提供了一种紧凑型动力关节，包括：动力电机1和谐波减速器2，如图1和图2所示，其中动力电机1是外转子无框力矩电机，包括电机壳11、驱动控制板12、定子14和转子15，电机壳11优选为圆桶型结构，驱动控制板12和定子14套装在电机壳11内，转子15的尾端位于定子14的外周；谐波减速器2包括减速器壳21、波发生器23、柔轮22、刚轮24和输出轴28，减速器壳21的尾端套装在电机壳11内，减速器壳21的尾端可以通过多个径向紧固件与电机壳11固定，多个径向紧固件优选沿电机壳11的圆周方向均匀分布，径向紧固件指的是沿电机壳11的径向延伸的紧固件，径向紧固件可选为螺钉。波发生器23与转子15的前端连接，刚轮24的外周连接于减速器壳21内，具体地刚轮24与减速器壳21通过配合止口装配安装在一起，再通过卷销25连接在一起，保证动力关节工作时，刚轮24不会和减速器壳21出现相对转动。柔轮22位于波发生器23和刚轮24之间，输出轴28与柔轮22连接，具体地柔轮22可以与输出轴28通过输出端紧固件29连接在一起，输出端紧固件29优选为紧固螺钉，输出轴28优选为输出法兰轴，并且可以在输出轴28上设置安装止口，以保证输出轴28与柔轮22的同轴度。

在上述实施例中，通过将驱动控制板12设置在电机壳11内部，以及将减速器壳21的尾端装在电机壳11内，可以减小动力关节的整体尺寸，从而减小其体积，以便于应用在外骨骼机器人、四足机器人、移动巡检机器人、反恐排爆机器人等特种机器人上。

在本申请的一些实施例中，驱动控制板12通过绝缘架13和定子14固定连接，固定连接后的整体结构安装于电机壳11。在安装时，将驱动控制板12、绝缘架13和定子14通过特定工装对齐角度和同轴度，再通过螺钉和厌氧胶固化为一体，最后作为一个整体组件压装到电机壳11内。

在本申请的一些实施例中，如图2和图3所示，减速器壳21的尾端连接有轴承架16，其中可以在减速器壳21的尾端内侧设有阶梯孔，轴承架16套设在阶梯孔内，保证轴承架16与谐波减速器2的同轴度，然后再通过轴承架紧固螺钉19将轴承架16固定于减速器壳21，其中可以选择多个沿圆周方向均匀分布的第一紧固螺钉进行固定，转子15的前端的外周通过第一轴承17连接于轴承架16。为了缩小电机的径向尺寸，转子15的前端的外径小于转子15的尾端的外径，即转子15为阶梯结构。此外通过将轴承架16与减速器壳21设计为分体式结构，可以便于减速器壳21内的零件装配。

在本申请的一些实施例中，电机壳11的尾端设有向内延伸的支撑筒111，即电机壳11的内壁和支撑筒111的外壁之间形成环形腔室，驱动控制板12和定子14套装在支撑筒111的外周，此外通过支撑筒111的空心结构来支撑定子14和驱动控制板12，可以减小动力关节的重量。其中驱动控制板12和定子14在压装前，需要在定子14的内孔壁上涂抹一定量的厌氧胶，保证定子14和支撑筒111的安装牢固性。如图2所示，支撑筒111的外侧壁上设有阶梯结构，通过阶梯结构的轴肩对定子14和绝缘架13进行轴向限位，以保证定子14和驱动控制板12安装位置的准确性。

在本申请的一些实施例中，如图2所示，转子15的前端设有向后延伸的转筒151，转筒151的尾端通过第二轴承18转动连接于支撑筒111内，通过第一轴承17和第二轴承18，可以提高转子15运转的平稳性，而且通过转筒151的空心结构可进一步降低动力关节的整体重量。其中转筒151的尾端的外周设有外台阶面，支撑筒111的前端的内侧设有内台阶面，第二轴承18的外圈连接于内台阶面上，第二轴承18的内圈连接于外台阶面上，通过外台阶面和内台阶面，可以便于第二轴承18的装配。

在本申请的一些实施例中，转子15的前端通过多个沿圆周方向分布的轴向紧固件与波发生器23连接，轴向紧固件指的是沿与转子15的轴线相互平行的方向延伸的紧固件，轴向紧固件优选为螺钉，多个轴向紧固件优选沿圆周方向均匀分布，通过多个轴向紧固件，可以提高波发生器23与转子15的连接稳定性。其中波发生器23包括凸轮、柔性轴承和端面挡板等，波发生器23为现有技术，本实施例对其结构和装配方式不作赘述。

在本申请的一些实施例中，如图4所示，驱动控制板12上靠近转子15的一侧设有磁信号采集芯片121，在转子15转动时，磁信号采集芯片121可以采集转子15的永磁体的磁信号，并反馈给驱动控制板12上的微处理器，从而达到驱动控制板12控制转子15转速的目的。与现有的动力关节相比，通过采用磁信号采集芯片121可以省去电机端和输出端两组编码器组件，可以减轻动力关节的重量和尺寸，此外将控制驱动控制板12与定子14固化为一体后，再一同装入电机壳11内，可以减小动力关节的尺寸，提高整体的紧凑度。

在本申请的一些实施例中，如图5所示，输出轴28上远离柔轮22的一端设有若干个输出紧固孔281，输出紧固孔281可选为螺纹孔，在使用时，可以将具体的执行机构通过螺钉穿接在输出紧固孔281与输出轴28连接，以实现动力传递的作用。为了保证输出轴28运转的平稳性，可以将输出轴28通过第三轴承30转动连接于减速器壳21内，第三轴承30的外圈通过外挡圈26限位，内圈通过内挡圈27限位，其中外挡圈26可以通过螺钉连接在减速器壳21上远离电机壳11的一端，内挡圈27与输出轴28连接。此外，减速器壳21上设有若干个安装孔211，外挡圈26上设有与安装孔211共轴的过孔，以便于将动力关节安装在所需的位置。

本申请实施例还提供了一种机器人，包括上述任一项实施例所提供的紧凑型动力关节，机器人的有益效果参考上述紧凑型动力关节即可，此处不再赘述。

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操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

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申请。对这些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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，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 (10)

1.一种紧凑型动力关节，其特征在于，包括：

动力电机(1)，所述动力电机(1)包括电机壳(11)、驱动控制板(12)、定子(14)和转子(15)，所述驱动控制板(12)和所述定子(14)套装在所述电机壳(11)内，所述转子(15)的尾端位于所述定子(14)的外周；

谐波减速器(2)，所述谐波减速器(2)包括减速器壳(21)、波发生器(23)、柔轮(22)、刚轮(24)和输出轴(28)，所述减速器壳(21)的尾端套装在所述电机壳(11)内，所述波发生器(23)与所述转子(15)的前端连接，所述刚轮(24)的外周连接于所述减速器壳(21)内，所述柔轮(22)位于所述波发生器(23)和所述刚轮(24)之间，所述输出轴(28)与所述柔轮(22)连接。

2.根据权利要求1所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述驱动控制板(12)通过绝缘架(13)和所述定子(14)固定连接，固定连接后的整体结构安装于所述电机壳(11)内。

3.根据权利要求1所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述减速器壳(21)的尾端连接有轴承架(16)，所述转子(15)的前端的外周通过第一轴承(17)连接于所述轴承架(16)。

4.根据权利要求3所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述转子(15)的前端的外径小于所述转子(15)的尾端的外径。

5.根据权利要求1所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述电机壳(11)的尾端设有向内延伸的支撑筒(111)，所述驱动控制板(12)和所述定子(14)套装在所述支撑筒(111)的外周。

6.根据权利要求5所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述转子(15)的前端设有向后延伸的转筒(151)，所述转筒(151)的尾端通过第二轴承(18)转动连接于所述支撑筒(111)内。

7.根据权利要求6所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述转筒(151)的尾端的外周设有外台阶面，所述支撑筒(111)的前端的内侧设有内台阶面，所述第二轴承(18)的外圈连接于所述内台阶面上，所述第二轴承(18)的内圈连接于所述外台阶面上。

8.根据权利要求1所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述驱动控制板(12)上靠近所述转子(15)的一侧设有磁信号采集芯片(121)，所述磁信号采集芯片(121)用于采集所述转子(15)的永磁体的磁信号。

9.根据权利要求1至8任一项所述的紧凑型动力关节，其特征在于，所述输出轴(28)上远离所述柔轮(22)的一端设有若干个输出紧固孔(281)。

10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至9任一项所述的紧凑型动力关节。