CN220241519U - 具有冷却结构的关节驱动舱装置及机械手 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，用于驱动机械手的多个关节运动；所述具有冷却结构的关节驱动舱装置包括：安装舱组件、致动组件、传动件、冷却组件；所述致动组件设置在所述安装舱组件上，所述致动组件包括执行元件；所述执行元件与所述传动件连接，并通过所述传动件驱动所述关节；所述冷却组件被配置为对所述执行元件进行冷却。本申请还提供了包括上述具有冷却结构的关节驱动舱装置的一种机械手。本申请尤其适用于具有多个执行元件时，有利于致动组件部分的模块化设计、安装与维护，同时冷却组件被配置为对所述执行元件进行冷却，有利于改善执行元件的性能稳定性以及寿命。

Description

具有冷却结构的关节驱动舱装置及机械手

技术领域

本申请属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及具有冷却结构的关节驱动舱装置及机械手。

背景技术

机械手是机器人身上具有较多自由度的部分。为了满足灵巧手高自由度的设计需求，机械手通常需要设置数量较多的执行元件如电机。在一些设计中，执行元件被设置在机械手内并通过齿轮或连杆等传动方式来驱动关节运动，在这种设计中，执行元件通常被设置在机械手上与受驱动关节的距离较近的位置，如机械手的手掌或者手指内，这需要机械手具有较大的物理空间。还有一些设计，通过腱传动的方式驱动关节运动，腱传动可以实现空间上的跃迁，有利于实现远距离驱动控制。

执行元件在工作时可能出现发热，一旦超过正常工作的温度阈值，容易导致执行元件的性能较差甚至发生故障无法正常工作。这在多个执行元件集中设置时发热问题更加严重。

实用新型内容

为了解决上述问题，本申请实施例提供了一种具有冷却结构的关节驱动舱装置以及一种机械手。

为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，用于驱动机械手的多个关节运动；所述具有冷却结构的关节驱动舱装置包括：安装舱组件、致动组件、传动件、冷却组件；所述致动组件设置在所述安装舱组件上，所述致动组件包括执行元件；所述执行元件与所述传动件连接，并通过所述传动件驱动所述关节；所述冷却组件被配置为对所述执行元件进行冷却。

本申请的执行元件包括但不限于电机、液压元件、气动执行元件、电致动材料元件、人工肌肉等。所述传动件可以为绞盘、腱、连杆、齿轮等传动结构中的其中一种或者几种。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件包括硬质壳体，所述壳体上具有容纳部，所述壳体包括介质腔，所述介质腔内具有液态介质；多个所述执行元件的至少一部分位于所述容纳部内。优选的，当有多个所述执行元件并列设置时，所述壳体上相应地具有并列设置的多个容纳部。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述容纳部为所述壳体上的贯通孔。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件为柔性冷却组件，所述柔性冷却组件包括介质腔，所述介质腔内具有液态介质；所述柔性冷却组件围绕所述执行元件设置。当有多个所述执行元件时，所述柔性冷却组件可位于多个所述执行元件之间。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件包括风冷组件，所述风冷组件包括风道和风扇，所述风道包括至少两个通风口；所述执行元件位于所述风道内。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件包括半导体制冷片，所述半导体制冷片被配置为对所述执行元件进行冷却。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述致动组件还包括控制装置，所述控制装置安装在所述安装舱组件上；所述执行元件与所述控制装置电连接。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述安装舱组件包括在上下方向上相对设置的第一安装件和第二安装件，多个所述执行元件的输出端朝向所述第一安装件或者所述第二安装件。

根据本申请提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述致动组件包括多个第一执行元件和多个第二执行元件；

所述第一执行元件安装在所述第一安装件上，所述第二执行元件安装在所述第二安装件上，所述第一执行元件的输出端与所述第二执行元件的输出端分别朝相反方向设置。

本申请还提供了一种机械手，包括多个关节，以及如上所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置。

本申请提供的有益效果在于：

本申请提供的具有冷却结构的关节驱动舱装置可驱动关节运动，包括执行元件的制动组件集中设置在安装舱组件，有利于致动组件部分的模块化设计、安装与维护，同时冷却组件被配置为对所述执行元件进行冷却，有利于改善执行元件的性能稳定性以及寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例一提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置的结构示意图；

图2为本申请实施例一提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置的部分结构示意图；

图3为图2所示的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置的部分爆炸图；

图4为本申请实施例二提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置的结构示意图；

图5为本申请实施例三提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

安装舱组件10、执行元件20、传动件30、冷却组件40、第一安装件11、第二安装件12、第一执行元件21、第二执行元件22、腱一31、腱二32、壳体41、容纳部42、柔性介质腔43、通风口44、风扇45。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

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间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请参阅图1至图5，现对本申请实施例提供的具有冷却结构的关节驱动舱装置进行说明。

实施例一

如图1-图3所示，本申请实施例提供了一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，用于驱动机械手的多个关节运动。

所述具有冷却结构的关节驱动舱装置包括：安装舱组件10、致动组件、传动件30。所述致动组件设置在所述安装舱组件10上，所述致动组件包括执行元件20。所述执行元件20与所述传动件30连接，并通过所述传动件30驱动所述关节。

本申请的执行元件包括但不限于电机、液压元件、气动执行元件、电致动材料元件、人工肌肉等。

所述执行元件20可以为直线型驱动器，也可以为旋转型驱动器。所述传动件30可以为绞盘、腱、连杆、齿轮等传动结构中的其中一种或者几种。例如，当所述执行元件为旋转型驱动器时，在执行元件的输出端可设置绞盘，所述传动件30包括腱，执行元件20通过腱传动的方式驱动关节运动，所述腱的一端与执行元件20的输出端连接，所述腱的另一端与所述关节连接。当所述执行元件为直线型驱动器时，所述传动件30可以包括腱、连杆中的其中一种或者两种。

本申请实施例提供的所述具有冷却结构的关节驱动舱装置还包括冷却组件40，所述冷却组件40被配置为对多个所述执行元件20进行冷却。

本申请实施例提供的所述冷却组件40包括硬质结构的介质腔，所述介质腔内具有冷却用的液态介质。所述硬质结构的介质腔可以由硬质壳体41形成，也可以由管路形成。在一个实施例中，所述壳体41包括介质腔，所述壳体41上具有容纳部42，所述执行元件20的至少一部分位于所述容纳部42内。所述冷却组件40通过热传导来对所述执行元件20调温。所述冷却组件40还包括进液口和出液口，所述进液口和所述出液口分别与所述介质腔连通。

优选的，多个所述执行元件20可并列设置，所述壳体41上相应地具有并列设置的多个容纳部42，所述执行元件20的至少一部分位于所述容纳部42内。

在一个实施例中，所述容纳部42为所述壳体41上的贯通孔。所述执行元件20的两端，可从所述贯通孔伸出、或者通过所述贯通孔与其他零部件进行连接。

本申请实施例提供的所述致动组件还包括控制装置，所述控制装置可安装在所述安装舱组件10上。所述执行元件20与所述控制装置电连接。所述执行元件20的其中一端包括引线端，用于与所述控制装置电连接。

本申请实施例提供的所述安装舱组件10，包括在上下方向上相对设置的第一安装件11和第二安装件12。多个所述执行元件20安装在所述第一安装件11或所述第二安装件12上。所述执行元件20的输出端可朝向所述第一安装件11或者所述第二安装件12。所述冷却组件40可设在所述第一安装件11和第二安装件12之间。

在一个实施例中，所述致动组件可包括多个第一执行元件21和多个第二执行元件22。其中，所述第一执行元件21安装在所述第一安装件11上，所述第二执行元件22安装在所述第二安装件12上，所述第一执行元件21的输出端与所述第二执行元件22的输出端分别朝相反方向设置。

所述传动件30可包括第一传动件31和第二传动件32。在一个具体实施例中，所述第一传动件31包括腱一，其一端与所述第一执行元件21的输出端连接后沿着所述第一安装件11一侧布局，其另一端与所述关节连接。所述传动件32包括腱二，其一端与所述第二执行元件22的输出端连接后沿着所述第二安装件12一侧布局，其另一端与所述关节连接。

本申请的一个实施例中，所述冷却组件40可位于所述第一安装件11和第二安装件12之间。

本申请实施例提供的所述安装舱组件10，还包括位于所述第一安装件11和第二安装件12的连接件。

实施例二

本实施例是实施例一的替代方案，与实施例一不同的是，本实施例所提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件40为柔性冷却组件40。

如图4所示，本申请实施例提供的所述柔性冷却组件40，包括柔性介质腔43，所述柔性介质腔43内具有用于冷却的液态介质。柔性介质腔43例如可由聚乙烯(PE)和/或聚丙烯(PP)和/或聚氨酯(PU)和/或聚酰胺(Nylon)等膜材形成；或者柔性介质腔43可由铝膜等金属的层压结构形成。所述柔性冷却组件40还包括进液口和出液口，所述进液口和所述出液口分别与所述介质腔连通。所述柔性冷却组件40围绕所述执行元件20设置，以便能贴靠在有待冷却的执行元件20表面上。当有多个所述执行元件时，所述柔性冷却组件40可位于多个所述执行元件20之间的间隙处。所述柔性冷却组件40可以为扁平的形状。

本申请实施例中，柔性冷却组件40能够贴靠在有待冷却的执行元件20表面上。因此，与硬质壳体41的冷却组件40相比，能有效增大了所述冷却组件40与所述执行元件20的接触表面面积。此外，对于执行元件20热胀冷缩导致的体积变化，以及装配公差所引起的间隙，所述柔性冷却组件40与刚性材料制成的冷却组件40相比较具有优势。

实施例三

本实施例是实施例一、实施例二的替代方案，与实施例一和实施例二不同的是，本实施例所提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件40包括风冷组件。

如图5所示，所述风冷组件包括风道，所述风道包括至少两个通风口44分别用于进风和出风；所述执行元件20位于所述风道内。所述风道可以是由所述具有冷却结构的关节驱动舱装置在外壳所形成，通风口44形成在所述外壳上；或者，所述风道还可以为单独在零部件。空气从其中一个通风口44进入后，经过风道带走热量，再从另外的一个通风口44出去，这样形成了空气的热交换循环，实现对所述执行元件20进行冷却。

此外，所述风冷组件还包括风扇45，所述风扇45与所述控制装置电连接。在一个应用实施例中，所述风扇45可安装在所述致动组件的侧面。风扇45的设置可以加速空气的循环流动，对所述执行元件20的冷却速度更快。所述风扇45可设置在靠近所述通风口44位置处。

实施例四

可以理解的是，本申请所提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件40既可采用实施例一中所述的硬质壳体41的冷却组件40，也可以采用实施例二中所采用的柔性冷却组件40，或者，采用实施例三中所述的风冷组件。

作为进一步优选的方案，所述冷却组件40可同时采用上述任意二种甚至三种冷却结构，如同时采用柔性冷却组件40和风冷组件，或者同时采用硬质壳体41的冷却组件40和风冷组件，或者，同时采用硬质壳体41的冷却组件40和柔性冷却组件40。

此外，本申请所提供的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，所述冷却组件40还可以包括半导体制冷片，所述半导体制冷片被配置为对所述执行元件20进行冷却。所述半导体制冷片可以与所述柔性冷却组件40、所述风冷组件、所述硬质壳体41的冷却组件中的至少一种进行混合使用。

实施例五

本申请还提供了一种机械手，所述机械手包括多个关节，所述机械手还包括如上实施例所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，以用于驱动机械手的关节运动。

所述机械手可包括手部模块、腕部模块，所述手部模块包括掌部模块以及多个手指模块。所述手指模块、所述掌部模块、所述腕部模块中均包括至少一个关节。

所述具有冷却结构的关节驱动舱装置可设置在所述机械手的支撑结构位置处。所述机械手的支撑结构可以是机械手的基座，所述机械手通过基座可安装在一些设备上。或者所述机械手的支撑结构可以是机器人的手臂模块。

本申请提供的有益效果在于：

本申请提供的具有冷却结构的关节驱动舱装置可驱动关节运动，包括执行元件的制动组件集中设置在安装舱组件，有利于致动组件部分的模块化设计、安装与维护，同时冷却组件被配置为对所述执行元件进行冷却，有利于改善执行元件的性能稳定性以及寿命。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，用于驱动机械手的关节运动；其特征在于，所述具有冷却结构的关节驱动舱装置包括：安装舱组件、致动组件、传动件、冷却组件；所述致动组件设置在所述安装舱组件上，所述致动组件包括执行元件；所述执行元件与所述传动件连接，并通过所述传动件驱动所述关节；所述冷却组件被配置为对所述执行元件进行冷却。

2.如权利要求1所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述冷却组件包括硬质壳体，所述壳体上具有容纳部，所述壳体包括介质腔，所述介质腔内具有液态介质；所述执行元件的至少一部分位于所述容纳部内。

3.如权利要求2所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述容纳部为所述壳体上的贯通孔。

4.如权利要求1所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述冷却组件为柔性冷却组件，所述柔性冷却组件包括柔性介质腔，所述柔性介质腔内具有液态介质；所述柔性冷却组件围绕所述执行元件设置。

5.如权利要求1所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述冷却组件包括风冷组件，所述风冷组件包括风道和风扇，所述风道包括至少两个通风口；所述执行元件位于所述风道内。

6.如权利要求1所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述冷却组件包括半导体制冷片，所述半导体制冷片被配置为对所述执行元件进行冷却。

7.如权利要求1所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述致动组件还包括控制装置，所述控制装置安装在所述安装舱组件上；所述执行元件与所述控制装置电连接。

8.如权利要求1所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述安装舱组件包括在上下方向上相对设置的第一安装件和第二安装件，多个所述执行元件的输出端朝向所述第一安装件或者所述第二安装件。

9.如权利要求8所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置，其特征在于，所述致动组件包括多个第一执行元件和多个第二执行元件；

所述第一执行元件安装在所述第一安装件上，所述第二执行元件安装在所述第二安装件上，所述第一执行元件的输出端与所述第二执行元件的输出端分别朝相反方向设置。

10.一种机械手，其特征在于，包括多个关节，以及如权利要求1-9任一项所述的一种具有冷却结构的关节驱动舱装置。