[實用新型]一種單軸兩自由度機器人關節

有效

• 申請號: 201720040561.3
• 申請日: 2017-01-13
• 公開（公告）號: CN206406083U
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 周樂來;李貽斌;柴匯;榮學文
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 王緒銀

技術領域

本實用新型涉及一種用于機器人的兩自由度關節，屬于機器人技術領域。

背景技術

關節機器人是最常見的工業機器人形態之一，關節是機器人的重要構件。機器人關節的體積、重量、輸出力矩和運動精度，是機器人整體性能的主要決定因素。當前的機器人關節，通常采用輸出力矩較小的無刷直流電機。為了獲得較大的輸出力矩，通常需要配置具有較大減速比的RV減速器或者諧波減速器。然而，大減速比傳動系統的逆向驅動效果很差，使機器人對環境的力感知能力較差，不適用于組建協作型工業機器人。

中國專利文獻CN 104942822A公開了《一種空間機器人的兩自由度關節》，通過兩關節驅動組件和關節傳動組件，實現關節兩自由度的運動，通過調節兩個電機的轉速和轉角，實現關節俯仰、旋轉、兩者合成的三種運動方式。但是，該裝置采用多級行星齒輪減速箱和錐齒輪傳動，傳動機構較為復雜，關節尺寸和重量較大。

實用新型內容

本實用新型的目的是面向當前協作型機器人的需求，采用高扭矩輸出的無框直驅力矩電機，提供一種動態性好、輸出扭矩大、結構簡單緊湊、逆向驅動性能好的能夠實現單軸兩自由度驅動的機器人關節。

本實用新型的單軸兩自由度機器人關節，采用如下技術方案：

該機器人關節，包含第一關節總成和第二關節總成；第一關節總成包括第一驅動電機、行星減速機和第一關節主軸，第一關節主軸與第一驅動電機的轉子連接，行星減速機的輸入端與第一關節主軸連接；第二關節總成包括第二驅動電機、第二關節主軸和同步齒形帶輪，第二驅動電機殼體與行星減速機的輸出端連接，第二關節主軸與第二驅動電機的轉子連接，同步齒形帶輪固定安裝于第二關節主軸上。

所述第一驅動電機包括第一驅動電機殼體、第一驅動電機定子和第一驅動電機轉子，第一驅動電機定子安裝在第一驅動電機外殼內。所述第一驅動電機定子內設置有霍爾傳感器。

所述第一關節主軸通過軸承支承在第一驅動電機外殼內。

所述行星減速機包括減速機外殼、太陽輪、行星齒輪、行星架和內齒圈，太陽輪固定安裝在第一關節主軸上，三個行星齒輪通過滾針軸承安裝于行星架中，行星架由行星架支承套筒和行星架輸出套筒構成，行星架支承套筒通過軸承安裝于第一驅動電機殼體內，行星架輸出套筒通過軸承安裝于減速機外殼內，內齒圈固定安裝于第一驅動電機殼體上，三個行星齒輪同時與太陽輪和內齒圈嚙合。

所述第二驅動電機，包括第二驅動電機殼體、第二驅動電機定子和第二驅動電機轉子，第二驅動電機定子安裝在第二驅動電機殼體內。所述第二驅動電機定子內設置有霍爾傳感器。

所述第二關節主軸通過軸承支承于第二驅動電機殼體內。

第一關節總成中的第一驅動電機帶動第一關節主軸轉動，第一關節主軸帶動行星減速機轉動，行星減速機輸出端帶動第二驅動電機轉動，從而使第二關節總成相對于第一關節總成轉動。第二關節總成中的第二驅動電機帶動第二關節主軸轉動，第二關節主軸上的同步齒形帶輪隨之轉動。

本實用新型的機器人關節結構緊湊，實現了同軸兩自由度，充分利用無框直驅力矩電機輸出扭矩大、結構簡單緊湊等優點，可用于大載重-自重比的協作型機器人，也可用于腿足式機器人。

附圖說明

圖1是本實用新型單軸兩自由度機器人關節的整體結構示意圖。

圖2是本實用新型中第一關節總成的結構示意圖。

圖3是本實用新型中第二關節總成的結構示意圖。

圖中：1、第一驅動電機箱體，2、第一驅動電機箱蓋，3、行星減速機外殼，4、行星架輸出套筒，5、第二驅動電機箱蓋，6、第二驅動電機箱體，7、第一驅動電機定子，8、第一驅動電機轉子，9、第一關節主軸，10、滾珠軸承，11、行星減速機滾珠軸承，12、行星架支承套筒，13、行星減速機內齒圈，14、滾針軸承15、太陽輪，16、行星齒輪，17、第二驅動電機定子，18、第二驅動電機轉子，19、滾珠軸承，20、第二關節主軸，21、同步齒形帶輪。

具體實施方式

本實用新型的單軸兩自由度機器人關節結構包括第一關節總成和第二關節總成。