CN220637967U - 机器人关节结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种机器人关节结构及机器人，应用于多关节机器人，多关节机器人至少包括第一机械臂和第二机械臂，机器人关节结构包括：驱动电机，设于第二机械臂的内壁；谐波减速机，谐波减速机包括刚柔轮及设置在刚柔轮内部的波发生器，驱动电机与波发生器驱动连接，刚柔轮包括转动连接的刚轮及柔轮，波发生器设置在刚轮的内部，柔轮设置在刚轮的外侧且沿驱动电机的轴向延伸以形成具有开口的腔体，腔体的开口朝向或背向驱动电机，刚轮和柔轮中背向驱动电机的一个与第一机械臂连接；以及法兰盘，设于驱动电机的外周面，第二机械臂与法兰盘连接。本实用新型提出的技术方案，解决了目前机器人关节装置不方便拆装的技术问题。

Description

机器人关节结构及机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人关节技术领域，尤其涉及一种机器人关节结构及机器人。

背景技术

工业机器人是现代制造业中的一种重要的自动化装备，已经被广泛应用在CNC(Computerized Numerical Control，计算机数控技术)上下料、手机壳打磨、金属打磨等应用领域，以工业机器人为核心的制造装备的需求日益加大。在多关节机器人本体研发过程中，机器人关节装置方案的设计是一个至关重要的环节，是整个机器人机械部分研发的技术核心之一。现有的机器人关节装置一般都会包括驱动电机、减速机以及摇臂，减速机对驱动电机的转动进行减速后驱使摇臂动作。但是，现有的机器人关节装置拆装不方便，降低了装配效率。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种机器人关节结构及机器人，旨在解决目前机器人关节装置不方便拆装的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出一种机器人关节结构，应用于多关节机器人，所述多关节机器人至少包括第一机械臂和第二机械臂，所述机器人关节结构包括：

驱动电机，设于所述第二机械臂的内壁；

谐波减速机，所述谐波减速机包括刚柔轮及设置在刚柔轮内部的波发生器，所述驱动电机与所述波发生器驱动连接，所述刚柔轮包括转动连接的刚轮及柔轮，所述波发生器设置在所述刚轮的内部，所述柔轮设置在所述刚轮的外侧且沿所述驱动电机的轴向延伸以形成具有开口的腔体，所述腔体的开口朝向或背向所述驱动电机，所述刚轮和所述柔轮中背向所述驱动电机的一个与所述第一机械臂连接；以及

法兰盘，设于所述驱动电机的外周面，所述第二机械臂与所述法兰盘连接。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述腔体的开口朝向所述驱动电机，所述刚轮与所述第一机械臂连接，所述柔轮和所述第二机械臂均连接于所述法兰盘。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述第一机械臂设有用于显露所述波发生器的安装口，所述安装口的开口面积大于波发生器的截面面积。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述机器人关节结构还包括安装盖板，所述安装盖板可拆卸的设于所述安装口。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述安装盖板设有注油孔，所述注油孔贯穿所述安装盖板。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述机器人关节结构还包括油塞，所述油塞可拆卸的设于所述注油孔。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述第二机械臂的内部设有限位部，所述限位部与所述法兰盘干涉配合以限定所述法兰盘的位置，所述限位部上设有避让缺口。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述腔体的开口背向所述驱动电机，所述柔轮与所述第一机械臂连接，所述法兰盘朝向所述刚轮的一侧设有安装槽，所述刚轮背离所述柔轮的一端设于所述安装槽内。

可选地，在本实用新型一实施例中，所述机器人关节结构还包括安装环板，所述安装环板套设于所述柔轮的外周面且与所述刚轮朝向所述驱动电机的侧面相贴，所述第一机械臂、所述刚轮以及所述安装环板通过螺栓连接。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出一种机器人，所述机器人包括第一机械臂、第二机械臂以及机器人关节结构，所述第一机械臂和所述第二机械臂通过所述机器人关节结构相对转动，所述机器人关节结构为以上描述的机器人关节结构。

相对于现有技术，本实用新型提出的一个技术方案中，在装配关节结构的时候，驱动电机的驱动轴可以伸入腔体中与波发生器连接，如此可以将驱动电机与谐波减速机装配为一个整体，然后将装配后的驱动电机与谐波减速机作为一个整体组件一同进行装配，使得刚轮和柔轮中背向驱动电机的一个与第一机械臂固定连接，而法兰盘与第二机械臂固定连接，从而完成机器人关节结构的装配，实现第一机械臂和第二机械臂的相对转动。整个装配过程的装配要求不高，降低了装配复杂性，有效提高装配效率。而且，相较于在谐波减速机之后安装驱动电机，还可以防止机器人关节出现振动、噪音，进而提升机器人关节的性能及寿命。

附图说明

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实用新型实施例的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型机器人关节结构一实施例的结构示意图一；

图2为本实用新型机器人关节结构一实施例的结构示意图二；

图3为本实用新型机器人关节结构另一实施例的结构示意图一；

图4为本实用新型机器人关节结构另一实施例的结构示意图二。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	第一机械臂	110	安装口
120	安装盖板	121	注油孔
				122	油塞	200	第二机械臂
210	避让缺口	310	驱动电机
				321	刚轮	322	柔轮
323	腔体	340	法兰盘
				350	安装盖板	320	刚柔轮

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型实施例保护的范围。

需要说明，本实用新型实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本实用新型实施例中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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。在本实用新型实施例的描述中，“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。

在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”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实用新型实施例中的具体含义。

另外，本实用新型各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型实施例要求的保护范围之内。

在多关节机器人本体研发过程中，机器人关节装置方案的设计是一个至关重要的环节，是整个机器人机械部分研发的技术核心之一。现有的机器人关节装置一般都会包括驱动电机、减速机以及摇臂，减速机对驱动电机的转动进行减速后驱使摇臂动作。

目前，在装配机器人关节结构的时候，对装配过程要求较高，装配效率较低，电机需要后于减速机安装，容易导致机器人关节的振动、噪音，进而影响机器人关节的性能及寿命。

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种机器人关节结构及机器人，首先将驱动电机与谐波减速机装配为一个整体，然后将装配后的驱动电机与谐波减速机作为一个整体组件一同进行装配，使得刚轮和柔轮中背向驱动电机的一个与第一机械臂固定连接，而法兰盘与第二机械臂固定连接，从而完成机器人关节结构的装配，实现第一机械臂和第二机械臂的相对转动。整个装配过程的装配要求不高，降低了装配复杂性，有效提高装配效率。而且，相较于在谐波减速机之后安装驱动电机，还可以防止机器人关节出现振动、噪音，进而提升机器人关节的性能及寿命。

为了更好的理解上述技术方案，下面结合附图对上述技术方案进行详细的说明。

如图1-4所示，本实用新型实施例提出一种机器人关节结构，应用于多关节机器人，多关节机器人至少包括第一机械臂100和第二机械臂200，机器人关节结构包括：

驱动电机310，设于第二机械臂200的内壁；

谐波减速机，谐波减速机包括刚柔轮320及设置在刚柔轮320内部的波发生器，驱动电机310与波发生器驱动连接，刚柔轮320包括转动连接的刚轮321及柔轮322，波发生器设置在刚轮321的内部，柔轮322设置在刚轮321的外侧且沿驱动电机310的轴向延伸以形成具有开口的腔体323，腔体323的开口朝向或背向驱动电机310，刚轮321和柔轮322中背向驱动电机310的一个与第一机械臂100连接；以及

法兰盘340，设于驱动电机310的外周面，第二机械臂200与法兰盘340连接。

在该实施例采用的技术方案中，在装配关节结构的时候，驱动电机310的驱动轴可以伸入腔体323中与波发生器连接，如此可以将驱动电机310与谐波减速机装配为一个整体，然后将装配后的驱动电机310与谐波减速机作为一个整体组件一同进行装配，使得刚轮321和柔轮322中背向驱动电机310的一个与第一机械臂100固定连接，而法兰盘340与第二机械臂200固定连接，从而完成机器人关节结构的装配，实现第一机械臂100和第二机械臂200的相对转动。整个装配过程的装配要求不高，降低了装配复杂性，有效提高装配效率。而且，相较于在谐波减速机之后安装驱动电机310，还可以防止机器人关节出现振动、噪音，进而提升机器人关节的性能及寿命。

具体的，机器人关节机构包括驱动电机310、谐波减速机以及法兰盘340。其中，驱动电机310用于为机器人关节装置提供转动动力，可以为伺服电机，通过导线与外部电源电连接。谐波减速机包括波发生器和刚柔轮320，可以对驱动电机310的转速进行降速，防止转速过高而影响机器人关节装置的动作精度。波发生器设置在刚柔轮320的内部且与驱动电机310的输出轴连接，通过驱动电机310驱使波发生器旋转运动。而刚柔轮320包括转动连接的刚轮321和柔轮322，波发生器设置在刚轮321的内部，柔轮322套设在刚轮321的外部，即柔轮322的外径大于刚轮321的外径，柔轮322沿驱动电机310的输出轴的轴向延伸，从而形成一个开口背离刚轮321的腔体323。通过形成的腔体323，可以方便驱动电机310的输出轴伸入或伸出后与波发生器装配，提高驱动电机310的输出轴与波发生器连接的便利性。

在一实施例中，波发生器与驱动电机310的输出轴通过盖板螺栓连接。在装配的时候，刚柔轮320的开口可以背向驱动电机310，此时，刚轮321位于柔轮322背朝向驱动电机310的一侧，即刚轮321朝向驱动电机310，柔轮322背向驱动电机310，驱动电机310的输出轴贯穿波发生器后伸入腔体323中，在开口处可以通过盖板及螺栓将驱动电机310的输出轴与波发生器固定，从而实现驱动电机310与谐波减速器的装配；或者是，刚柔轮320的开口朝向驱动电机310，此时，柔轮322位于刚轮321朝向驱动电机310的一侧，驱动电机310的输出轴由开口伸入腔体323中且贯穿波发生器，在刚轮321背离驱动电机310的一侧通过盖板及螺栓将驱动电机310的输出轴与波发生器固定，从而实现驱动电机310与谐波发生器的装配。

可以理解的是，在本实施例中，首先是将谐波减速机和驱动电机310装配为一个整体组件，然后再将装配后的整体组件与第一机械臂100、第二机械臂200装配，取代了先装配谐波减速机再装配驱动电机310的方式，装配顺序可以进行灵活处理，对装配要求不高，降低了装配复杂性，有效提高装配效率。而且，相较于在谐波减速机之后安装驱动电机310，还可以防止机器人关节出现振动、噪音，进而提升机器人关节的性能及寿命。

为了方便第二机械臂200与驱动电机310的连接，在驱动电机310的外周集成了法兰盘340，第二机械臂200通过螺栓固定在法兰盘340上。另外，由于刚柔轮320的开口朝向不同，既可以朝向驱动电机310，也可以背向驱动电机310，因此，只需刚轮321和柔轮322中背向驱动电机310的一个与第一机械臂100连接固定即可，能够进一步降低装配要求，提高装配的便利性。而且，利用一体设置的法兰盘340和驱动电机310，方便的解决了标准伺服电机的方形法兰安装接口与减速机的圆法兰接口无法直接配合的问题，取代了电机法兰的设置，减少了零部件的使用数量，降低了零部件之间的安装误差，提高刚柔轮320与驱动电机310的输出轴的同轴精度，降低波发生器和刚柔轮320的运行噪音和振动幅度，延长使用寿命，保障机器人关节装置的正常工作。

需要指出的是，本实施例中的谐波减速机为礼帽型减速机，具体结构可以参照市面上常用的礼帽型减速机的结构，在此不再详述。

示例性的，参照图1和图2，在本实用新型一实施例中，腔体323的开口朝向驱动电机310，刚轮321与第一机械臂100连接，柔轮322和第二机械臂200均连接于法兰盘340。在本实施例中，刚柔轮320的开口朝向驱动电机310。此时，刚轮321上设有第一定位台阶，驱动电机310的前端抵接在第一定位台阶处，一方面可以对驱动电机310在轴向进行定位，还可以实现驱动电机310的部分前置，使得内部结构相对前置，节省了空间。将装配后的驱动电机310和谐波减速机这个整体组件进行装配时，把驱动电机310放入第二机械臂200的内部空间中，然后将第二机械臂200与法兰盘340进行固定即可。在一实施例中，第二机械臂200设有第二定位台阶，法兰盘340抵接在第二定位台阶处，可以对驱动电机310与第二机械臂200的装配进行定位，提高装配精度。作为一种可选方式，法兰盘340、柔轮322以及第二机械臂200通过同一个螺栓锁紧固定，如此可以减少零件的使用，降低装配工艺的复杂性。在一实施例中，第二机械臂200上设有安装孔，安装孔可以部分是螺纹孔，也可以全部是螺纹孔，如此可以调节锁紧的程度。

示例性的，参照图1和图2，在本实用新型一实施例中，第一机械臂100设有用于显露波发生器的安装口110，安装口110的开口面积大于波发生器的截面面积。如此，可以先将第一机械臂100与刚轮321连接，然后再通过安装口110将波发生器放入刚轮321的内部，将波发生器与驱动电机310的输出轴固定连接，装配顺序更加多样化，进一步提高装配的便利性。

示例性的，参照图1和图2，在本实用新型一实施例中，机器人关节结构还包括安装盖板120，安装盖板120可拆卸的设于安装口110。如此，可以在波发生器与驱动电机310的输出轴固定之后，利用安装盖板120将安装口110封闭，保持内部的相对封闭，防止灰尘、水气等杂质进入到关节内部而影响正常使用。在一实施例中，安装盖板120与第二机械臂200螺栓连接或卡接，在此不做限定。

示例性的，参照图2，在本实用新型一实施例中，安装盖板120设有注油孔121，注油孔121贯穿安装盖板120。如此，通过设置的注油孔121，可以为关节结构注入润滑油，保障润滑度，提高转动的顺畅性。

示例性的，参照图2，在本实用新型一实施例中，机器人关节结构还包括油塞122，油塞122可拆卸的设于注油孔121。如此，可以利用油塞122封闭注油孔121，保持关节结构内部的相对封闭，防止灰尘、水气等杂质进入到关节内部而影响正常使用。在一实施例中，油塞122可以为橡胶塞，通过橡胶塞与注油孔121的过盈配合来实现封闭。在需要注油的时候，只需要拔下橡胶塞即可。

示例性的，参照图2，在本实用新型一实施例中，第二机械臂200的内部设有限位部，限位部与法兰盘340干涉配合以限定法兰盘340的位置，限位部上设有避让缺口210。如此，避让缺口210可以供线缆、凸起端子等顺利通过，防止干涉。

示例性的，参照图3和图4，在本实用新型一实施例中，腔体323的开口背向驱动电机310，柔轮322与第一机械臂100连接，法兰盘340朝向刚轮321的一侧设有安装槽，刚轮321背离柔轮322的一端设于安装槽内。在本实施例中，刚柔轮320的开口背向驱动电机310，刚轮321与法兰盘340抵接，第一机械臂100与柔轮322固定连接。在一实施例中，法兰盘340朝向刚轮321的一侧设置有安装槽，可以为刚轮321提供安装位置，还可以对刚轮321进行定位，提高装配精度。

示例性的，参照图4，在本实用新型一实施例中，机器人关节结构还包括安装环板350，安装环板350套设于柔轮322的外周面且与刚轮321朝向驱动电机310的侧面相贴，第一机械臂100、刚轮321以及安装环板350通过螺栓连接。具体的，安装环板350套在刚轮321的外部，且与柔轮322抵接，安装环板350上设有螺纹孔，第一机械臂100、柔轮322以及安装环板350通过一个螺栓固定连接。可以理解的是，柔轮322上设置有贯穿孔，第一机械臂100可以设置螺纹孔也可以设置贯穿孔，在装配的时候，只需要将螺栓穿过柔轮322与安装环板350上的螺纹孔螺纹连接即可。如此，可以不受安装顺序的限制，即可以先将法兰盘340与第二机械臂200连接，也可以先将第一机械臂100与柔轮322连接，进一步提高装配的便利性。

为实现上述目的，本实用新型实施例提出一种机器人，机器人包括第一机械臂、第二机械臂以及机器人关节结构，第一机械臂和第二机械臂通过机器人关节结构相对转动，机器人关节结构为以上描述的机器人关节结构。具体的，机器人关节结构的具体结构参照上述实施例，由于该机器人采用了上述实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型实施例的专利范围，凡是在本实用新型实施例的发明构思下，利用本实用新型实施例说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型实施例的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种机器人关节结构，其特征在于，应用于多关节机器人，所述多关节机器人至少包括第一机械臂和第二机械臂，所述机器人关节结构包括：

驱动电机，设于所述第二机械臂的内壁；

谐波减速机，所述谐波减速机包括刚柔轮及设置在刚柔轮内部的波发生器，所述驱动电机与所述波发生器驱动连接，所述刚柔轮包括转动连接的刚轮及柔轮，所述波发生器设置在所述刚轮的内部，所述柔轮设置在所述刚轮的外侧且沿所述驱动电机的轴向延伸以形成具有开口的腔体，所述腔体的开口朝向或背向所述驱动电机，所述刚轮和所述柔轮中背向所述驱动电机的一个与所述第一机械臂连接；以及

法兰盘，设于所述驱动电机的外周面，所述第二机械臂与所述法兰盘连接。

2.如权利要求1所述的机器人关节结构，其特征在于，所述腔体的开口朝向所述驱动电机，所述刚轮与所述第一机械臂连接，所述柔轮和所述第二机械臂均连接于所述法兰盘。

3.如权利要求2所述的机器人关节结构，其特征在于，所述第一机械臂设有用于显露所述波发生器的安装口，所述安装口的开口面积大于波发生器的截面面积。

4.如权利要求3所述的机器人关节结构，其特征在于，所述机器人关节结构还包括安装盖板，所述安装盖板可拆卸的设于所述安装口。

5.如权利要求4所述的机器人关节结构，其特征在于，所述安装盖板设有注油孔，所述注油孔贯穿所述安装盖板。

6.如权利要求5所述的机器人关节结构，其特征在于，所述机器人关节结构还包括油塞，所述油塞可拆卸的设于所述注油孔。

7.如权利要求2所述的机器人关节结构，其特征在于，所述第二机械臂的内部设有限位部，所述限位部与所述法兰盘干涉配合以限定所述法兰盘的位置，所述限位部上设有避让缺口。

8.如权利要求1所述的机器人关节结构，其特征在于，所述腔体的开口背向所述驱动电机，所述柔轮与所述第一机械臂连接，所述法兰盘朝向所述刚轮的一侧设有安装槽，所述刚轮背离所述柔轮的一端设于所述安装槽内。

9.如权利要求8所述的机器人关节结构，其特征在于，所述机器人关节结构还包括安装环板，所述安装环板套设于所述柔轮的外周面且与所述刚轮朝向所述驱动电机的侧面相贴，所述第一机械臂、所述刚轮以及所述安装环板通过螺栓连接。

10.一种机器人，其特征在于，所述机器人包括第一机械臂、第二机械臂以及机器人关节结构，所述第一机械臂和所述第二机械臂通过所述机器人关节结构相对转动，所述机器人关节结构为如权利要求1-9任一项所述的机器人关节结构。