CN219649941U - 一种双编码器机器人关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双编码器机器人关节及机器人，所述双编码器机器人关节包括外壳、电机、减速器和两个编码器，所述外壳具有一容纳腔；所述电机包括电机壳体和转动设置在所述电机壳体内的电机转轴，所述电机壳体设置在所述容纳腔内，所述电机转轴贯穿所述外壳顶壁，所述减速器包括固定端、输入端及输出端，且设置有贯穿减速器中心的通孔；所述固定端与所述外壳固定连接，所述输入端与所述电机转轴固定连接；所述电机转轴贯穿所述通孔并延伸至机器人关节输出端；两个编码器有相应的读头和转子，两个读头分别安装在外壳靠近电机壳体一侧以及固定端远离电机壳体一侧，两个转子分别对应安装在电机转轴两端，简化了关节结构且减轻了重量和成本。

Description

一种双编码器机器人关节及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，进一步地涉及一种双编码器机器人关节及机器人。

背景技术

目前，在传统关节机器人的应用中，机器人关节通常由外壳，驱动电机，减速机，关节输出端，编码器等部分组成。驱动电机输出的转速和扭矩经过减速机将力矩放大且速度降低后由关节输出端输出。编码器作为主要部件通常用来获取机器人输出端的绝对位置。

现有技术中，编码器通常有两种技术路线：一种是编码器采用多圈绝对式编码器结构，此种结构只安装于电机端，安装方便，缺点是需要为多圈绝对式编码器提供外部电源，否则机器人断电后无法记住当前位置；另一种是采用双编码器结构，此结构为一个单圈编码器安装于电机端，反馈电机的实时位置信息，另一个编码器的读头安装在电机端固定在关节的外壳上，再用一根转轴通过关节的中空孔固定在减速机的低速端将低速端的转动信息传递到电机端，再将编码器的转子安装在转轴上，以获取低速端的的绝对位置，由于两个编码器都是单圈绝对式编码器，可以不再为编码器提供电池就能获取低速端的绝对位置，但缺点是需要在关节内部增加一根贯穿整个关节的转动轴，电机等部件也需要设置中空孔来过转动轴，使关节结构变得复杂，也增加了关节的重量和成本。

综上所述，需要一种双编码器机器人关节来解决上述问题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种双编码器机器人关节及机器人，该关节结构简单，使得关节的重量和成本都可得到减轻，且能够获取关节低速端的位置信息使得机器人的运作更加精准。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种双编码器机器人关节，包括：外壳、电机、减速器、编码器，其中所述外壳具有一容纳腔；所述电机包括电机壳体和转动设置在所述电机壳体内的电机转轴，所述电机壳体设置在所述容纳腔内，所述电机转轴贯穿所述外壳顶壁，所述减速器包括固定端、输入端及输出端，且设置有一个贯穿所述减速器中心的通孔；所述固定端与所述外壳固定连接，所述输入端与所述电机转轴固定连接；所述电机转轴贯穿所述通孔并延伸至机器人关节输出端；所述编码器的数量为两个，两个所述编码器分别有相应的读头和转子，两个所述读头分别安装在所述外壳靠近所述电机壳体一侧以及所述固定端远离所述电机壳体一侧，两个所述转子分别对应安装在所述电机转轴两端。

其中，所述电机转轴通过所述减速器上的通孔与其连接，使得机器人关节的结构更加简单，可以使得关节的重量和成本都得到减轻，同时两个转子都安装在所述电机转轴上，使得操作人员安装时也更加方便。

在一些实施方式中，两个所述编码器分别为高速端编码器和低速端编码器，相应的两个所述读头分别为高速端编码器读头、低速端编码器读头，两个所述转子分别为高速端编码器转子、低速端编码器转子；其中所述高速端编码器读头固定安装在所述外壳靠近所述电机壳体一侧外侧壁，所述低速端编码器读头固定安装在所述固定端远离所述电机壳体一侧。

需要说明的是，高速端编码器和低速端编码器分别用于读取所述电机一侧的位置信息以及所述减速器一侧的位置信息，则可以通过这两个信息的差值获得机器人关节低速端的位置信息。

在一些实施方式中，所述高速端编码器转子设置在所述电机转轴靠近所述容纳腔底部一端，所述低速端编码器转子设置在所述电机转轴靠近所述输出端一侧，且所述高速端编码器和所述低速端编码器沿所述电机转轴轴向对称设置。

其中，所述高速端编码器转子和所述低速端编码器转子对应设置在电机转轴上，使得在安装时无需增设多余的连接轴，避免了还需要通过连接轴来传递减速器低速端的位置信息。

在一些实施方式中，所述双编码器机器人关节还包括：输出法兰，所述输出法兰连接在所述固定端远离所述电机壳体的顶壁，所述低速端编码器读头固定在所述输出法兰上。

需要说明的是，此处设置有输出法兰，则所述低速端编码器读头可以读取到电机转轴相对于输出法兰的位置。

在一些实施方式中，所述电机转轴穿过所述输出法兰上的连接孔与其固定连接，且所述电机转轴的伸出段与所述输出法兰平齐。

在一些实施方式中，所述高速端编码器和所述低速端编码器为单圈绝对值编码器。

其中，高速端编码器和低速端编码器采用了单圈绝对值编码器，可以不用外接电源进行运作，使整个机器人关节的可靠性更高。

在一些实施方式中，所述高速端编码器和所述低速端编码器的分辨率相同。

在一些实施方式中，所述容纳腔内设置有减速器安装槽和电机安装槽用于固定所述减速器及所述电机壳体，且在所述减速器和所述电机壳体之间还设置有一圈环槽，所述环槽可用于添加润滑油。

在一些实施方式中，所述电机转轴上套设有一减震垫，所述减震垫设置在所述电机壳体和所述减速器之间。

需要说明的是，设置减震垫后可以减少由于电机运作产生的震动，使得两个编码器都可以在比较稳定的情况下进行位置的读取。

本实用新型的另一方面，也提供一种机器人，包括有上述的一种双编码器机器人关节。

与现有技术相比，本实用新型所提供的一种双编码器机器人关节及机器人具有以下有益效果：

1、本实用新型所提供的一种双编码器机器人关节，电机转轴直接与减速器连接，无需多余的连接轴进行固定，使得整体结构简单，减轻了机器人关节重量。

2、本实用新型所提供的一种双编码器机器人关节，采用了双编码器的设置，两个编码器的读头对应设置在了电机转轴上，安装方便，降低了关节成本。

3、本实用新型所提供的一种机器人，设置有上述双编码器机器人关节使得操作人员可及时获取机器人关节低速端位置，且双编码器采用单圈绝对值编码器，可以不用提供外接电源，更加便捷。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对本实用新型的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本实用新型一个实施例的剖面示意图。

附图标号说明：1、外壳；2、电机；21、电机壳体；22、电机转轴；3、减速器；4、输出法兰；5、高速端编码器；51、高速端编码器读头；52、高速端编码器转子；6、低速端编码器；61、低速端编码器读头；62、低速端编码器转子。

具体实施方式

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，下面将对照附图说明本实用新型的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

在本文中，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实用新型中的具体含义。

另外，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在一个实施例中，参考说明书附图1，本实用新型所提供的一种双编码器机器人关节被阐述，本实用新型所提供的一种双编码器机器人关节结构简单，使得关节的重量和成本都可得到减轻，且能够获取关节低速端的位置信息使得机器人的运作更加精准。

参考说明书附图1，本实用新型所提供的一种双编码器机器人关节，包括有外壳1、电机2、编码器，其中外壳1具有一容纳腔；电机2包括电机壳体21和转动设置在电机壳体21内的电机转轴22，电机壳体21设置在容纳腔内，电机转轴22贯穿外壳1顶壁，电机转轴22上固定有一减速器3，减速器3包括有固定端、输入端及输出端，且减速器3设置有一个贯穿减速器3中心的通孔，固定端与外壳1固定连接，输入端与电机转轴22固定连接，且电机转轴22贯穿该通孔并延伸至机器人关节输出端；编码器的数量为两个，两个编码器分别有相应的读头和转子，两个读头分别安装在外壳1靠近电机壳体21一侧以及固定端远离电机壳体21一侧，两个转子分别对应安装在电机转轴22两端。

需要说明的是，电机转轴22通过减速器3上的通孔与其连接，使得机器人关节的结构更加简单，可以使得关节的重量和成本都得到减轻，同时两个编码器的转子都安装在电机转轴22上，使得操作人员安装时也更加方便。

而且，电机转轴22穿过减速器3上设置的通孔连接到关节低速端，关节低速端设置在机器人内部，使电机2驱动时，关节低速端被同步带动运动。

其中，两个编码器分别读取相应部位的转动速度和转动圈数等数据，在电机2驱动减速器3同步转动时，两个编码器获得的数据也在实时变化，然后操作人员就可以通过计算机计算相应的数据信息来获得关节低速端(即关节输出端)的位置信息。

在一个实施例中，在上述实施例的基础上，两个编码器分别为高速端编码器5和低速端编码器6，相应的两个读头分别为高速端编码器读头51、低速端编码器读头61，两个转子分别为高速端编码器转子52、低速端编码器转子62；其中高速端编码器读头51固定安装在外壳1靠近电机壳体21一侧外侧壁，低速端编码器读头61固定安装在减速器3远离电机壳体21一侧。

需要说明的是，高速端编码器5和低速端编码器6分别用于读取电机2一端的位置信息以及减速器3一端的位置信息，操作人员可以通过这两个信息的差值计算获得机器人的关节低速端的位置信息，其中可以通过不同类型的计算机或者处理系统对编码器读取的信息进行计算分析，此处不一一赘述。

在一个实施例中，高速端编码器转子52设置在电机转轴22靠近容纳腔底部一端，低速端编码器转子62设置在电机转轴22靠近减速器3的输出端一侧，且高速端编码器5和低速端编码器6沿电机转轴22轴向对称设置。

其中，高速端编码器转子52和低速端编码器转子62对应设置在电机转轴22上，使得在安装时无需增设多余的连接轴，即可传递关节低速端的位置信息，使关节结构更简单，降低了成本。

另一实施例中，在上述实施例的基础上，双编码器机器人关节还包括：输出法兰4，输出法兰4连接在减速器3的固定端远离电机壳体21的顶壁，低速端编码器读头61固定在输出法兰4上。

需要说明的是，此处设置有输出法兰4，则低速端编码器读头61可以读取到电机转轴22相对于输出法兰4的位置。

其中，输出法兰4一端固定在减速器3一侧，另一端连接关节低速端，使得连接强度更高，而且输出法兰4如有磨损等情况可以及时更换，以免影响整体装置的正常工作。

优选的，电机转轴22依次穿过减速器3上设置的通孔、输出法兰4上设置的连接孔与输出法兰4固定连接，另外电机转轴22的伸出段与输出法兰4平齐，使得安装编码器时更加方便，但是有不平齐的情况也应该纳入本实用新型的保护范围，本实施例只是优选的实施情况。

在一个实施例中，高速端编码器5和低速端编码器6为单圈绝对值编码器。

其中，高速端编码器5和低速端编码器6采用了单圈绝对值编码器，可以不用外接电源进行运作，使整个机器人关节的可靠性更高。

在一个实施例中，高速端编码器5和低速端编码器6的分辨率相同。

另外，高速端编码器5和低速端编码器6可以分别采用电磁式编码器或电容式编码器或光电式编码器，即可以组合使用、也可以单一使用。

在另一实施例中，容纳腔内设置有减速器安装槽和电机安装槽用于固定减速器3及电机壳体21，且在减速器3和电机壳体21之间还设置有一圈环槽，环槽可用于添加润滑油。

在一个实施例中，电机转轴22上套设有一减震垫，减震垫位于电机壳体21和减速器3的固定端之间。

需要说明的是，设置减震垫后可以减少在机器人工作或者电机2运作时产生的震动，使得两个编码器都可以在比较稳定的情况下进行位置的读取，也可以设置类似的缓冲棉或缓冲圈等部件来达到减震的效果。

在一个实施例中，根据本实用新型的另一方面，本实用新型进一步提供一种机器人，包括了上述的一种双编码器机器人关节，使得操作人员可及时获取机器人关节低速端位置，使得机器人工作非常可靠。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种双编码器机器人关节，其特征在于，包括：

外壳，所述外壳具有一容纳腔；

电机，所述电机包括电机壳体和转动设置在所述电机壳体内的电机转轴，所述电机壳体设置在所述容纳腔内，其中所述电机转轴贯穿所述外壳顶壁，

减速器，所述减速器包括固定端、输入端及输出端，且设置有一个贯穿所述减速器中心的通孔，所述固定端与所述外壳固定连接，所述输入端与所述电机转轴固定连接，并且所述电机转轴贯穿所述通孔再延伸至机器人关节输出端；

编码器，所述编码器的数量为两个，两个所述编码器分别有相应的读头和转子，两个所述读头分别安装在所述外壳靠近所述电机壳体一侧以及所述固定端远离所述电机壳体一侧，两个所述转子分别对应安装在所述电机转轴两端。

2.根据权利要求1所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，

两个所述编码器分别为高速端编码器和低速端编码器，相应的两个所述读头分别为高速端编码器读头、低速端编码器读头，两个所述转子分别为高速端编码器转子、低速端编码器转子；

其中所述高速端编码器读头固定安装在所述外壳靠近所述电机壳体一侧外侧壁，所述低速端编码器读头固定安装在所述固定端远离所述电机壳体一侧。

3.根据权利要求2所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，所述高速端编码器转子设置在所述电机转轴靠近所述容纳腔底部一端，所述低速端编码器转子设置在所述电机转轴靠近所述输出端一侧，且所述高速端编码器和所述低速端编码器沿所述电机转轴轴向对称设置。

4.根据权利要求3所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，还包括：输出法兰，所述输出法兰连接在所述固定端远离所述电机壳体一侧的顶壁，所述低速端编码器读头设置在所述输出法兰上。

5.根据权利要求4所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，所述电机转轴穿过所述输出法兰上的连接孔与其固定连接，且所述电机转轴的伸出段与所述输出法兰平齐。

6.根据权利要求2所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，所述高速端编码器和所述低速端编码器为单圈绝对值编码器。

7.根据权利要求6所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，所述高速端编码器和所述低速端编码器的分辨率相同。

8.根据权利要求1-7任一项所述的一种双编码器机器人关节，其特征在于，

所述电机转轴上套设有一减震垫，所述减震垫设置在所述电机壳体和所述固定端之间。

9.一种机器人，其特征在于，包括：权利要求1-8任一项所述的一种双编码器机器人关节。