CN219788393U - 机器人关节及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种机器人关节及机器人。机器人关节包括壳体、谐波减速器和盖板，壳体上设有安装腔，安装腔的侧壁上设有第一定位部，谐波减速器包括柔性齿轮和啮合于柔性齿轮的周向外侧的刚性齿轮，刚性齿轮设于安装腔内，刚性齿轮的一端与安装腔的底壁抵接，刚性齿轮的外周壁上设有与第一定位部适配连接的第二定位部，盖板设于刚性齿轮远离安装腔的底壁的一端，盖板与壳体连接并能够沿刚性齿轮的轴向抵压于刚性齿轮。上述机器人关节，设置第一定位部和第二定位部，使刚性齿轮与壳体周向固定，设置盖板使刚性齿轮与壳体轴向固定，从而无需设置紧固件就能使刚性齿轮固定于壳体，因此允许设计较小厚度的刚性齿轮，有利于减小机器人关节的轴向尺寸。

Description

机器人关节及机器人

技术领域

本申请涉及机器人关节技术领域，特别是涉及一种机器人关节及机器人。

背景技术

机器人关节为允许机器人的各零件之间发生相对运动的机构。为实现零件之间的相对转动，机器人关节的壳体内通常设有作为传动机构的谐波减速器，谐波减速器包括刚性齿轮和啮合于刚性齿轮内侧的柔性齿轮。相关技术中，利用螺钉等紧固件贯穿刚性齿轮和壳体，以使谐波减速器的刚性齿轮与壳体固定。

然而，相关技术中，需要将刚性齿轮的厚度设置的较大以安装紧固件，导致机器人关节的轴向尺寸较大。

实用新型内容

基于此，有必要针对相关技术中谐波减速器的刚性齿轮厚度较大的导致机器人关节轴向尺寸较大的问题，提供一种有利于减小机器人关节的轴向尺寸的机器人关节及机器人。

根据本申请的一个方面，提供一种机器人关节，包括：

壳体，所述壳体上设有安装腔，所述安装腔的侧壁上设有第一定位部；

谐波减速器，包括柔性齿轮和啮合于所述柔性齿轮的周向外侧的刚性齿轮，所述刚性齿轮设于所述安装腔内，所述刚性齿轮的一端与所述安装腔的底壁抵接，所述刚性齿轮的外周壁上设有第二定位部，所述第二定位部与所述第一定位部适配连接，以防止所述刚性齿轮相对所述壳体转动；以及

盖板，设于所述刚性齿轮远离所述安装腔的底壁的一端，所述盖板与所述壳体连接并能够沿所述刚性齿轮的轴向抵压于所述刚性齿轮，以将所述刚性齿轮压紧固定于所述盖板和所述安装腔的底壁之间。

上述机器人关节，通过在壳体上设有第一定位部，并在刚性齿轮的外周壁上设置与壳体适配连接的第二定位部，使刚性齿轮与壳体周向固定，通过设置盖板将刚性齿轮压紧于安装腔的底壁，使刚性齿轮与壳体轴向固定，从而无需设置紧固件就能使刚性齿轮固定于壳体，因此允许在设计上设计较小厚度的刚性齿轮，有利于减小机器人关节的轴向尺寸。

在其中一实施例中，所述壳体上设有第一台阶孔和第二台阶孔，所述第一台阶孔和所述第二台阶孔沿所述刚性齿轮的轴向彼此连通，以形成所述安装腔；

所述第二台阶孔的侧壁上设有所述第一定位部；

所述刚性齿轮包括沿其轴向彼此相连的第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部过盈设于所述第一台阶孔内，所述第二台阶部穿设于所述第二台阶孔，所述第二台阶部上设有所述第二定位部，所述盖板抵压于所述第二台阶部远离所述第一台阶部的一端。

在其中一实施例中，所述壳体包括外壳和设于所述外壳内的安装部，所述安装部上设有所述安装腔，所述盖板沿所述刚性齿轮的轴向与所述安装部相对设置；

所述机器人关节还包括第一紧固件，所述第一紧固件穿设于所述盖板和所述安装部。

在其中一实施例中，所述谐波减速器还包括沿所述刚性齿轮的轴向穿设于所述柔性齿轮的波发生器；

所述机器人关节还包括设于所述壳体内的电机组件，所述电机组件与所述波发生器连接，并用于借助于所述波发生器带动所述柔性齿轮相对所述刚性齿轮转动。

在其中一实施例中，所述电机组件包括均设于所述壳体内的定子和转子；

所述定子沿所述刚性齿轮的径向间隔地套设于所述刚性齿轮外，所述定子相对所述壳体固定；

所述转子包括设于所述定子和所述壳体之间的环形部，以及一侧连接于所述环形部靠近所述盖板的一端的盘体，所述波发生器穿过所述盖板并与所述盘体连接。

在其中一实施例中，所述柔性齿轮包括套设于所述波发生器外并与所述刚性齿轮啮合的柔性齿环，以及连接于所述柔性齿环远离所述盖板的一端的柔性连接部；

所述机器人关节还包括输出轴，所述输出轴的一端与所述柔性连接部连接，所述输出轴的另一端穿设于所述盘体。

在其中一实施例中，所述输出轴的外周壁上凸设有固定部，所述固定部沿所述刚性齿轮的轴向与所述柔性连接部相对设置；

所述机器人关节还包括第二紧固件，所述第二紧固件沿所述刚性齿轮的轴向穿设于所述固定部和所述柔性连接部。

在其中一实施例中，所述固定部位于所述柔性连接部靠近所述柔性齿环的一侧；

所述机器人关节还包括设于柔性连接部远离所述柔性齿环的一侧的输出端法兰，所述输出端法兰用于输出动力，所述第二紧固件远离所述固定部的一端穿设于所述输出端法兰。

在其中一实施例中，所述输出端法兰包括管体部和凸缘部，所述管体部的一端连接于所述柔性连接部远离所述柔性齿环的一侧，所述第二紧固件穿设于所述管体部，所述凸缘部设于所述管体部远离所述柔性连接部的一端的外周；

所述机器人关节还包括套设于所述管体部的交叉滚子轴承，所述管体部借助于所述交叉滚子轴承与所述壳体转动连接。

在其中一实施例中，所述机器人关节还包括套设于所述管体部外的衬套，所述交叉滚子轴承套设于所述衬套外，所述衬套限位于所述凸缘部和所述柔性连接部之间，所述衬套靠近所述柔性连接部的一端伸出所述交叉滚子轴承并设有限位部，所述柔性连接部限位于所述限位部和所述凸缘部之间。

在其中一实施例中，所述衬套内设有供所述管体部穿设的锥形孔，所述管体部适配于所述锥形孔。

在其中一实施例中，所述波发生器包括沿所述刚性齿轮的轴向穿设于所述柔性齿轮的凸轮轴，以及设于所述凸轮轴和所述柔性齿轮之间的柔性轴承，所述凸轮轴穿过所述盖板并与所述盘体连接，所述输出轴穿设于所述凸轮轴内，并沿所述刚性齿轮的径向与所述凸轮轴间隔设置；

所述机器人关节还包括套设于所述输出轴外的第一角接触球轴承，所述输出轴借助于所述第一角接触球轴承与所述凸轮轴转动连接，所述第一角接触球轴承的两端分别抵接于所述凸轮轴和所述盘体。

在其中一实施例中，所述第一角接触球轴承的数量为两个，两个所述第一角接触球轴承沿所述刚性齿轮的轴向依次布设，两个所述第一角接触球轴承彼此远离的一端分别与所述凸轮轴和所述盘体相抵。

在其中一实施例中，所述机器人关节还包括编码器组件，所述编码器组件包括输入端磁盘、输出端磁盘和电路板；

所述输入端磁盘设于所述盘体背离所述环形部的一侧；

所述输出端磁盘设于所述输出轴并与所述输入端磁盘同轴设置，且所述输出端磁盘沿所述刚性齿轮的径向与所述输入端磁盘间隔设置；

所述电路板分别与所述输入端磁盘和所述输出端磁盘电连接，所述电路板设于所述壳体内并面对所述输入端磁盘和所述输出端磁盘。

在其中一实施例中，沿所述刚性齿轮的轴向，所述电路板与所述输入端磁盘的距离等于所述电路板与所述输出端磁盘的距离。

在其中一实施例中，所述盘体上设有沿所述刚性齿轮的轴向贯穿所述盘体的镂空部；

所述机器人关节还包括与所述壳体连接的制动件，所述制动件被配置为能够沿所述刚性齿轮的轴向相对所述壳体移动，以使所述制动件能够穿设于所述镂空部。

根据本申请的另一个方面，提供一种机器人，包括如上述任一项实施例所述的机器人关节。

附图说明

图1为本申请一实施例中机器人关节的剖视图；

图2为图1所示实施例中机器人关节的局部剖视图；

图3为图1所示实施例中刚性齿轮的结构示意图；

图4为图1所示实施例中转子的结构示意图；

图5为图1所示实施例中机器人关节的结构示意图；

图6为图1所示实施例中机器人关节的局部剖视图；

图7为图1所示实施例中机器人关节的局部剖视图。

附图标号说明：

1、机器人关节；10、壳体；11、安装腔；111、第一台阶孔；112、第二台阶孔；12、外壳；13、安装部；20、谐波减速器；21、柔性齿轮；211、柔性齿环；212、柔性连接部；22、刚性齿轮；221、第二定位部；222、第一台阶部；223、第二台阶部；23、波发生器；231、凸轮轴；232、柔性轴承；30、盖板；31、延伸部；40、第一紧固件；50、电机组件；51、定子；52、转子；521、环形部；522、盘体；5221、中心部；5222、辐条；523、镂空部；524、磁钢片；60、输出轴；61、固定部；70、第二紧固件；80、输出端法兰；81、管体部；82、凸缘部；83、通孔；84、凸出部；90、衬套；91、限位部；100、交叉滚子轴承；110、第一角接触球轴承；120、编码器组件；121、输入端磁盘；122、输出端磁盘；123、电路板；130、制动件；140、刹车支架；150、第三紧固件；160、磁盘支架；170、第二角接触球轴承；180、平端对顶波形弹簧。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多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改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

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。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

图1为本申请一实施例中机器人关节的剖视图；图2为图1所示实施例中机器人关节的局部剖视图；图3为图1所示实施例中刚性齿轮的结构示意图；

参阅图1-3，本申请一实施例中提供的机器人关节100，包括壳体10、谐波减速器20和盖板30。

壳体10上设有安装腔11，安装腔11的侧壁上设有第一定位部(图中未示出)。谐波减速器20包括柔性齿轮21和啮合于柔性齿轮21的周向外侧的刚性齿轮22，刚性齿轮22设于安装腔11内，刚性齿轮22的一端与安装腔11的底壁抵接，刚性齿轮22的外周壁上设有第二定位部221(见图3)，第二定位部221与第一定位部适配连接，以防止刚性齿轮22相对壳体10转动。盖板30设于刚性齿轮22远离安装腔11的底壁的一端，盖板30与壳体10连接并能够沿刚性齿轮22的轴向抵压于刚性齿轮22，以将刚性齿轮22压紧固定于盖板30和安装腔11的底壁之间。

上述机器人关节100，通过在壳体10上设置第一定位部，并在刚性齿轮22的外周壁上设置与第一定位部适配连接的第二定位部221，使刚性齿轮22沿其周向相对壳体10固定，通过设置盖板30将刚性齿轮22压紧于安装腔11的底壁，使刚性齿轮22沿其轴向相对壳体10固定，从而无需设置紧固件就能使刚性齿轮22固定于壳体10，因此允许在设计上设计较小厚度的刚性齿轮22，有利于减小机器人关节100的轴向尺寸。

可选地，如图3所示，第二定位部221被构造为凸设于刚性齿轮22的外周壁的凸台，第一定位部被构造为与凸台适配的凹槽。

在一些实施例中，第二定位部221包括多个，多个第二定位部221沿刚性齿轮22的周向彼此间隔设置，第一定位部与第二定位部221一一对应连接。如此，进一步提高刚性齿轮22沿其周向相对壳体10定位的定位精度。

在一个实施例中，如图3所示，第二定位部221的数量为两个，且两个第二定位部221关于刚性齿轮22的轴线对称设置。另一些实施例中，第二定位部221的数量也可根据使用需要采用其他设置，在此不做限定。

在一些实施例中，如图2-3所示，壳体10上设有第一台阶孔111和第二台阶孔112，第一台阶孔111和第二台阶孔112沿刚性齿轮22的轴向彼此连通，以形成安装腔11。第二台阶孔112的侧壁上设有第一定位部。刚性齿轮22包括沿其轴向彼此相连的第一台阶部222和第二台阶部223，第一台阶部222过盈设于第一台阶孔111内，第二台阶部223穿设于第二台阶孔112，第二台阶部223上设有第二定位部221，盖板30抵压于第二台阶部223远离第一台阶部222的一端。如此，通过设置刚性齿轮22的第一台阶部222与安装腔11的第一台阶孔111过盈配合，使刚性齿轮22孔与第一台阶孔111同心定位，提高刚性齿轮22的安装精度。并通过设于第二台阶部223的第二定位部221与设于第二台阶孔112的侧壁上的第一定位部适配连接，以使刚性齿轮22沿其周向相对壳体10定位。因此，使刚性齿轮22相对壳体10精确定位，并减少了紧固件的使用，此外，由于只需使第一台阶部222具有较高的尺寸精度，使刚性齿轮22的加工精度易于实现。

可以理解的是，第二台阶部223与第二台阶孔112间隙配合。

具体地，结合图2-3所示，第一台阶部222的径向尺寸小于第二台阶部223的径向尺寸。在实际装配过程中，将第一台阶部222远离第二台阶部223的一端朝向第二台阶孔112远离第一台阶孔111的一端，并将第二定位部221与对应的第一定位部对准，再将刚性齿轮22沿其轴向穿入安装腔11，使第一台阶部222穿设于第一台阶孔111，第二台阶部223穿设于第二台阶孔112，然后将盖板30安装于第二台阶部223远离第一台阶部222的一端，再将盖板30连接于壳体10。

在一个实施例中，如图3所示，第二定位部221从第二台阶部223与第一台阶部222连接的一端延伸至第一台阶部222的另一端。

为使盖板30相对壳体10固定，在一些实施例中，如图1-2所示，壳体10包括外壳12和设于外壳12内的安装部13，安装部13上设有安装腔11，盖板30沿刚性齿轮22的轴向与安装部13相对设置。机器人关节100还包括第一紧固件40，第一紧固件40穿设于盖板30和安装部13。如此，设置第一紧固件40以使盖板30相对安装部13固定，并使盖板30将刚性齿轮22压紧于安装腔11的底壁。

可选地，第一紧固件40可以采用平头螺钉。

具体地，第一紧固件40包括多个，多个第一紧固件40绕刚性齿轮22的轴线彼此间隔设置，以提高盖板30与安装部13的连接可靠性。

进一步地，盖板30包括沿刚性齿轮22的径向延伸出刚性齿轮22的延伸部31，延伸部31环绕刚性齿轮22的轴线设置，多个第一紧固件40分别穿设于延伸部31和安装部13。如此，使盖板30封闭谐波减速器20的工作空间，以防止谐波减速器20内的润滑油漏出。

在一些实施例中，如图1-2所示，谐波减速器20还包括沿刚性齿轮22的轴向穿设于柔性齿轮21的波发生器23，机器人关节100还包括设于壳体10内的电机组件50，电机组件50与波发生器23连接，并用于借助于波发生器23带动柔性齿轮21相对刚性齿轮22转动。如此，通过电机组件50为波发生器23提供动力，波发生器23带动柔性齿轮21相对刚性齿轮22转动，柔性齿轮21转动时发生径向变形，以产生弹性变形波，实现减速传动。

图4为图1所示实施例中转子的结构示意图。

在一些实施例中，如图1-2和图4所示，电机组件50包括均设于壳体10内的定子51和转子52。定子51沿刚性齿轮22的径向间隔地套设于刚性齿轮22外，定子51相对壳体10固定，转子52包括设于定子51和壳体10之间的环形部521，以及一侧连接于环形部521靠近盖板30的一端的盘体522，波发生器23穿过盖板30并与盘体522连接。如此，使转子52驱动波发生器23带动柔性齿轮21相对刚性齿轮22转动。并且由于定子51间隔套设于刚性齿轮22外，相比于电机组件50与谐波减速器20沿刚性齿轮22的轴向相邻布置，进一步减小了机器人关节100的轴向尺寸。

此外，上述实施例中，由于转子52借助于环形部521套设于定子51外，使得转子52相对于外径尺寸相同的内转子电机的转子具有更大的径向齿轮和周长，从而使转子52可以容纳更多对极，增大了磁通量，且电机组件50比内转子电机具有更大的气隙面积，增加了转子52的扭矩(扭矩等于磁力乘以气隙半径)。因此，电机组件50的扭矩密度、输出扭矩和输出功率更大，因而在输出扭矩相等的情况下，电机组件50比内转子电机的能耗更低。此外，电机组件50比外径尺寸相同的内转子电机的惯量更高，有助于抑制直流电机的扭矩波动，稳定性好，且电机组件50的转速比内转子电机小，因而反电动势和传动误差比内转子电机小。

具体地，定子51和转子52均与刚性齿轮22同轴设置。

为使定子51相对壳体10固定，在一些实施例中，如图1-2所示，安装部13沿刚性齿轮22的径向与外壳12间隔设置，定子51过盈套设于安装部13外，转子52的环形部521设于定子51和外壳12之间，且环形部521沿刚性齿轮22的轴向延伸出定子51，以与盘体522连接。盖板30沿刚性齿轮22的轴向与定子51相对设置，以将定子51压紧固定于盖板30和外壳12之间。如此，通过第一紧固件40使刚性齿轮22和定子51均沿刚性齿轮22的轴向相对壳体10固定，进一步减少了机器人关节100的零件数量。

可选地，如图4所示，转子52被构造为表贴式结构，多个磁钢片524沿转子52的周向均匀间隔地贴设于环形部521的内周壁。

在一些实施例中，结合图1和图4所示，盘体522上设有沿刚性齿轮22的轴向贯穿盘体522的镂空部523。机器人关节100还包括与壳体10连接的制动件130，制动件130被配置为能够沿刚性齿轮22的轴向相对壳体10移动，以使制动件130能够穿设于镂空部523。如此，制动件130穿设于镂空部523时，制动件130能够沿盘体522的周向抵接于盘体522，从而阻止盘体522转动，实现机器人关节100的制动。并且由于在盘体522上设置镂空部523，减轻机器人关节100的重量，且能够有效散热。

具体地，制动件130和盘体522均采用耐冲击材料。

在一些实施例中，如图4所示，盘体522包括与刚性齿轮22同轴设置的中心部5221，以及环绕中心部5221的轴线间隔设置于中心部5221的外周的多个辐条5222，每个辐条5222沿中心部5221的径向延伸。相邻的两个辐条5222之间界定出镂空部523。

可选地，结合图1和图4所示，沿中心部5221的径向，每个辐条5222具有彼此相对的第一端和第二端，辐条5222的第一端与中心部5221连接，辐条5222的第二端与环形部521连接。沿中心部5221的径向，相较于辐条5222的第一端，制动件130更靠近辐条5222的第二端设置，以减小制动转子52的制动力矩，并减小制动时辐条5222和制动件130受到的刚性冲击。

在一些实施例中，制动件130可以采用电磁推杆，机器人关节100还包括与电磁推杆电连接的控制器(图中未示出)，控制器用于控制电磁推杆沿刚性齿轮22的轴向相对壳体10移动，以使电磁推杆穿设于镂空部523，从而能够沿中心部5221的周向与辐条5222相抵。

可选地，控制器用于控制电磁推杆断电，电磁推杆被配置为当断电时沿刚性齿轮22的轴向朝靠近刚性齿轮22的一侧移动，以穿设于镂空部523。

在一些实施例中，如图1所示，制动件130活动穿设于位于盘体522远离环形部521的一侧的壳体10。

图5为图1所示实施例中机器人关节的结构示意图。

在一些实施例中，如图1和图5所示，机器人关节100还包括用于安装制动件130的刹车支架140，刹车支架140设于位于盘体522远离环形部521的一侧的壳体10的外壁。

在实际使用过程中，当机器人关节100输出转矩时，转子52相对定子51转动，并通过与波发生器23相连的盘体522驱动波发生器23转动，从而使波发生器23带动柔性齿轮21相对刚性齿轮22转动。当需要制动机器人关节100时，通过控制器控制制动件130沿刚性齿轮22的轴向伸入镂空部523，以与辐条5222抵接从而阻止转子52转动。

在一些实施例中，如图1-2所示，柔性齿轮21包括套设于波发生器23外并与刚性齿轮22啮合的柔性齿环211，以及连接于柔性齿环211远离盖板30的一端的柔性连接部212。机器人关节100还包括输出轴60，输出轴60的一端与柔性连接部212可拆卸地连接，输出轴60的另一端穿设于盘体522。如此，设置输出轴60以输出转矩，柔性齿轮21通过柔性齿环211套设于波发生器23外并在刚性齿轮22内转动，柔性齿轮21通过柔性连接部212与输出轴60连接，以将动力传递给输出轴60。

应当理解的是，输出轴60能够相对盘体522转动。具体地，如图1所示，输出轴60沿其径向与盘体522间隔设置。

具体地，如图1所示，输出轴60被构造为中空轴，以提供安装线束的空间。

图6为图1所示实施例中机器人关节的局部剖视图。

为使输出轴60相对柔性连接部212固定，在一些实施例中，如图1-2和图6所示，输出轴60的外周壁上凸设有固定部61，固定部61沿刚性齿轮22的轴向与柔性连接部212相对设置。机器人关节100还包括第二紧固件70，第二紧固件70沿刚性齿轮22的轴向穿设于固定部61和柔性连接部212。

可选地，第二紧固件70可以采用螺钉。

具体地，第二紧固件70包括多个，多个第二紧固件70沿柔性连接部212的周向彼此间隔设置。

在一些实施例中，如图1所示，固定部61位于柔性连接部212靠近柔性齿环211的一侧。机器人关节100还包括设于柔性连接部212远离柔性齿环211的一侧的输出端法兰80，输出端法兰80用于输出动力，第二紧固件70远离固定部61的一端穿设于输出端法兰80。如此，通过第二紧固件70将输出轴60、柔性齿轮21和输出端法兰80连接固定。并且由于固定部61位于柔性连接部212靠近柔性齿环211的一侧，使固定部61还能对第二紧固件70起到垫圈的作用。

可选地，如图1-2所示，输出端法兰80上设有沿刚性齿轮22的轴向贯穿输出端法兰80的通孔83，第二紧固件70穿设于通孔83靠近柔性连接部212的一端，输出端法兰80可以借助于通孔83的另一端与机器人关节100的输出端连接。

在一个实施例中，如图2和图6所示，输出端法兰80远离柔性连接部212的一侧沿刚性齿轮22的轴向凸设有凸出部84，以在机器人关节100与输出端连接时提供限位作用。

在一些实施例中，如图1-2和图6所示，输出端法兰80包括管体部81和凸缘部82，管体部81的一端连接于柔性连接部212远离柔性齿环211的一侧，第二紧固件70穿设于管体部81，凸缘部82设于管体部81远离柔性连接部212的一端的外周。机器人关节100还包括套设于管体部81的交叉滚子轴承100，管体部81借助于交叉滚子轴承100与壳体10转动连接。如此，通过设置交叉滚子轴承100，以为输出端法兰80提供支承作用。

在一些实施例中，如图1-2和图6所示，机器人关节100还包括套设于管体部81外的衬套90，交叉滚子轴承100套设于衬套90外，衬套90限位于凸缘部82和柔性连接部212之间，衬套90靠近柔性连接部212的一端伸出交叉滚子轴承100并设有限位部91(见图6)，柔性连接部212限位于限位部91和凸缘部82之间。如此，分别对衬套90和交叉滚子轴承100沿刚性齿轮22的轴向限位，降低沿刚性齿轮22的轴向的窜动。

可选地，如图6所示，衬套90内设有供管体部81穿设的锥形孔，管体部81适配于锥形孔。如此，拧紧第二紧固件70时，能够同时沿交叉滚子轴承100的轴向和径向对交叉滚子轴承100施加预紧力。

可以理解的是，沿交叉滚子轴承100的轴向和径向施加于交叉滚子轴承100的预紧力与第二紧固件70的拧紧程度有关，沿交叉滚子轴承100的轴向施加于交叉滚子轴承100的预紧力还与衬套90的锥度有关，因此，可以根据使用需要采用适当设置。

图7为图1所示实施例中机器人关节的局部剖视图。

如图1-2和图7所示，波发生器23包括沿刚性齿轮22的轴向穿设于柔性齿轮21的凸轮轴231，以及设于凸轮轴231和柔性齿轮21之间的柔性轴承232，凸轮轴231穿过盖板30并与盘体522连接，输出轴60穿设于凸轮轴231内，并沿刚性齿轮22的径向与凸轮轴231间隔设置。机器人关节100还包括套设于输出轴60外的第一角接触球轴承110，输出轴60借助于第一角接触球轴承110与凸轮轴231转动连接，第一角接触球轴承110的两端分别抵接于凸轮轴231和盘体522。如此，转子52驱动凸轮轴231转动，凸轮轴231带动柔性齿轮21相对刚性齿轮22转动，凸轮轴231通过柔性轴承232与柔性齿轮21转动连接。通过设置第一角接触球轴承110，为凸轮轴231提供支承，并且由于第一角接触球轴承110的两端分别抵接于凸轮轴231和盘体522，以对第一角接触球轴承110沿其轴向限位。

具体地，第一角接触球轴承110的内圈与输出轴60过盈配合，第一角接触球轴承110的外圈与凸轮轴231过盈配合。

可选地，如图2和图7所示，机器人关节100还包括第三紧固件150，第三紧固件150沿刚性齿轮22的轴向穿设于盘体522和凸轮轴231，以使凸轮轴231相对盘体522固定。

在一些实施例中，如图7所示，第一角接触球轴承110的数量为两个，两个第一角接触球轴承110沿刚性齿轮22的轴向依次布设，两个第一角接触球轴承110彼此远离的一端分别与凸轮轴231和盘体522相抵。如此，通过将两个第一角接触球轴承110沿刚性齿轮22的轴向依次布设，以实现沿刚性齿轮22的轴向的误差补偿，从而有效降低输出轴60沿其轴向的窜动，为凸轮轴231提供稳定支承。

可选地，如图2和图7所示，部分盘体522套设于凸轮轴231外。如此，使第一角接触球轴承110也能为盘体522提供稳定支承。

在一些实施例中，如图1-2所示，机器人关节100还包括编码器组件120，编码器组件120包括输入端磁盘121、输出端磁盘122和电路板123。输入端磁盘121设于盘体522背离环形部521的一侧，输出端磁盘122设于输出轴60并与输入端磁盘121同轴设置，且输出端磁盘122沿刚性齿轮22的径向与输入端磁盘121间隔设置。电路板123分别与输入端磁盘121和输出端磁盘122电连接，电路板123设于壳体10内并面对输入端磁盘121和输出端磁盘122。如此，通过设置编码器组件120，以分别获取转子52和输出轴60的转速。

具体地，输出端磁盘122的芯片和调节电路，以及输出端磁盘122的芯片和调节电路均集成于电路板123上。

可选地，如图2所示，沿刚性齿轮22的轴向，电路板123与输入端磁盘121的距离等于电路板123与输出端磁盘122的距离。如此，进一步减小了机器人关节100的轴向尺寸。

在一些实施例中，如图2和图7所示，机器人关节100还包括套设于输出轴60的磁盘支架160，输出端磁盘122借助于磁盘支架160与输出轴60连接。

在一些实施例中，如图7所示，机器人关节100还包括套设于输出轴60上的第二角接触球轴承170，第二角接触球轴承170的两端分别沿刚性齿轮22的轴向抵接于磁盘支架160和壳体10的内壁，输出轴60借助于第二角接触球轴承170与壳体10转动连接。如此，通过设置第二角接触球轴承170，以对输出轴60伸出盘体522的一端提供支承。

具体地，第二角接触球轴承170的内圈与输出轴60过盈配合，第二角接触球轴承170的外圈与壳体10过盈配合。

在一些实施例中，如图2和图7所示，沿刚性齿轮22的轴向，磁盘支架160限位于第一角接触球轴承110和第二角接触球轴承170之间。机器人关节100还包括套设于输出轴60上的平端对顶波形弹簧180，且沿刚性齿轮22的轴向，平端对顶波形弹簧180设于第一角接触球轴承110远离第二角接触球轴承170的一端并与第一角接触球轴承110相抵。如此，使第一角接触球轴承110、磁盘支架160、第二角接触球轴承170、凸轮轴231和转子52沿刚性齿轮22轴向的位置均以较高精度约束，从而提高转子52、输出轴60和凸轮轴231的装配精度。

可选地，如图7所示，第二角接触球轴承170和两个第一角接触球轴承110均具有相同的外径尺寸，并由于第二角接触球轴承170和两个第一角接触球轴承110的内圈和外圈均与对应的零件过盈配合，且均套设于输出轴60上，使电机组件50和输出轴60具有较高的装配同轴度，从而进一步提高了转子52、输出轴60和凸轮轴231的装配精度。

因此，本申请提供的机器人关节100减小了轴向尺寸，减少了零件数量，结构紧凑，体积更小、重量更轻、输出负载能力更大。并且由于输出轴60的轴向尺寸减小，使输出轴60可以承受更大扭矩，提高了输出轴60的机械疲劳强度和结构可靠性，并使线束更加容易穿设于输出轴60，减小了穿过输出轴60所需的线束长度。此外，上述机器人关节100的零件的安装和拆卸方便快捷。

根据本申请的另一个方面，提供一种机器人，包括如上述任一项实施例所述的机器人关节100。

在一些实施例中，机器人还包括多个机械臂，多个机械臂通过机器人关节100连接。

具体地，机器人关节100的柔性齿轮21与一个机械臂连接，机器人关节100的壳体10与另一个机械臂连接。

可选地，机器人关节100包括多个，每个机器人关节100连接于两个机械臂之间，以使连接于同一机器人关节100的两个机械臂能够相对转动。可以理解的是，机器人关节100可作为一个独立模块应用于多种结构的机器人，例如机械臂的数量为5个、6个或7个的机器人，机器人关节100的数量可以根据使用需要设置。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (17)

1.一种机器人关节，其特征在于，包括：

壳体，所述壳体上设有安装腔，所述安装腔的侧壁上设有第一定位部；

谐波减速器，包括柔性齿轮和啮合于所述柔性齿轮的周向外侧的刚性齿轮，所述刚性齿轮设于所述安装腔内，所述刚性齿轮的一端与所述安装腔的底壁抵接，所述刚性齿轮的外周壁上设有第二定位部，所述第二定位部与所述第一定位部适配连接，以防止所述刚性齿轮相对所述壳体转动；以及

盖板，设于所述刚性齿轮远离所述安装腔的底壁的一端，所述盖板与所述壳体连接并能够沿所述刚性齿轮的轴向抵压于所述刚性齿轮，以将所述刚性齿轮压紧固定于所述盖板和所述安装腔的底壁之间。

2.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述壳体上设有第一台阶孔和第二台阶孔，所述第一台阶孔和所述第二台阶孔沿所述刚性齿轮的轴向彼此连通，以形成所述安装腔；

所述第二台阶孔的侧壁上设有所述第一定位部；

所述刚性齿轮包括沿其轴向彼此相连的第一台阶部和第二台阶部，所述第一台阶部过盈设于所述第一台阶孔内，所述第二台阶部穿设于所述第二台阶孔，所述第二台阶部上设有所述第二定位部，所述盖板抵压于所述第二台阶部远离所述第一台阶部的一端。

3.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述壳体包括外壳和设于所述外壳内的安装部，所述安装部上设有所述安装腔，所述盖板沿所述刚性齿轮的轴向与所述安装部相对设置；

所述机器人关节还包括第一紧固件，所述第一紧固件穿设于所述盖板和所述安装部。

4.根据权利要求1所述的机器人关节，其特征在于，所述谐波减速器还包括沿所述刚性齿轮的轴向穿设于所述柔性齿轮的波发生器；

所述机器人关节还包括设于所述壳体内的电机组件，所述电机组件与所述波发生器连接，并用于借助于所述波发生器带动所述柔性齿轮相对所述刚性齿轮转动。

5.根据权利要求4所述的机器人关节，其特征在于，所述电机组件包括均设于所述壳体内的定子和转子；

所述定子沿所述刚性齿轮的径向间隔地套设于所述刚性齿轮外，所述定子相对所述壳体固定；

所述转子包括设于所述定子和所述壳体之间的环形部，以及一侧连接于所述环形部靠近所述盖板的一端的盘体，所述波发生器穿过所述盖板并与所述盘体连接。

6.根据权利要求5所述的机器人关节，其特征在于，所述柔性齿轮包括套设于所述波发生器外并与所述刚性齿轮啮合的柔性齿环，以及连接于所述柔性齿环远离所述盖板的一端的柔性连接部；

所述机器人关节还包括输出轴，所述输出轴的一端与所述柔性连接部连接，所述输出轴的另一端穿设于所述盘体。

7.根据权利要求6所述的机器人关节，其特征在于，所述输出轴的外周壁上凸设有固定部，所述固定部沿所述刚性齿轮的轴向与所述柔性连接部相对设置；

所述机器人关节还包括第二紧固件，所述第二紧固件沿所述刚性齿轮的轴向穿设于所述固定部和所述柔性连接部。

8.根据权利要求7所述的机器人关节，其特征在于，所述固定部位于所述柔性连接部靠近所述柔性齿环的一侧；

所述机器人关节还包括设于柔性连接部远离所述柔性齿环的一侧的输出端法兰，所述输出端法兰用于输出动力，所述第二紧固件远离所述固定部的一端穿设于所述输出端法兰。

9.根据权利要求8所述的机器人关节，其特征在于，所述输出端法兰包括管体部和凸缘部，所述管体部的一端连接于所述柔性连接部远离所述柔性齿环的一侧，所述第二紧固件穿设于所述管体部，所述凸缘部设于所述管体部远离所述柔性连接部的一端的外周；

所述机器人关节还包括套设于所述管体部的交叉滚子轴承，所述管体部借助于所述交叉滚子轴承与所述壳体转动连接。

10.根据权利要求9所述的机器人关节，其特征在于，所述机器人关节还包括套设于所述管体部外的衬套，所述交叉滚子轴承套设于所述衬套外，所述衬套限位于所述凸缘部和所述柔性连接部之间，所述衬套靠近所述柔性连接部的一端伸出所述交叉滚子轴承并设有限位部，所述柔性连接部限位于所述限位部和所述凸缘部之间。

11.根据权利要求10所述的机器人关节，其特征在于，所述衬套内设有供所述管体部穿设的锥形孔，所述管体部适配于所述锥形孔。

12.根据权利要求6所述的机器人关节，其特征在于，所述波发生器包括沿所述刚性齿轮的轴向穿设于所述柔性齿轮的凸轮轴，以及设于所述凸轮轴和所述柔性齿轮之间的柔性轴承，所述凸轮轴穿过所述盖板并与所述盘体连接，所述输出轴穿设于所述凸轮轴内，并沿所述刚性齿轮的径向与所述凸轮轴间隔设置；

所述机器人关节还包括套设于所述输出轴外的第一角接触球轴承，所述输出轴借助于所述第一角接触球轴承与所述凸轮轴转动连接，所述第一角接触球轴承的两端分别抵接于所述凸轮轴和所述盘体。

13.根据权利要求12所述的机器人关节，其特征在于，所述第一角接触球轴承的数量为两个，两个所述第一角接触球轴承沿所述刚性齿轮的轴向依次布设，两个所述第一角接触球轴承彼此远离的一端分别与所述凸轮轴和所述盘体相抵。

14.根据权利要求6所述的机器人关节，其特征在于，所述机器人关节还包括编码器组件，所述编码器组件包括输入端磁盘、输出端磁盘和电路板；

所述输入端磁盘设于所述盘体背离所述环形部的一侧；

所述输出端磁盘设于所述输出轴并与所述输入端磁盘同轴设置，且所述输出端磁盘沿所述刚性齿轮的径向与所述输入端磁盘间隔设置；

所述电路板分别与所述输入端磁盘和所述输出端磁盘电连接，所述电路板设于所述壳体内并面对所述输入端磁盘和所述输出端磁盘。

15.根据权利要求14所述的机器人关节，其特征在于，沿所述刚性齿轮的轴向，所述电路板与所述输入端磁盘的距离等于所述电路板与所述输出端磁盘的距离。

16.根据权利要求5所述的机器人关节，其特征在于，所述盘体上设有沿所述刚性齿轮的轴向贯穿所述盘体的镂空部；

所述机器人关节还包括与所述壳体连接的制动件，所述制动件被配置为能够沿所述刚性齿轮的轴向相对所述壳体移动，以使所述制动件能够穿设于所述镂空部。

17.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至16任一项所述的机器人关节。