[實用新型]一種多功能高度集成模塊化機器人關節

有效

• 申請號: 201920139957.2
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN209408532U
• 公開（公告）日: 2019-09-20
• 發明（設計）人: 張明路;賈繼東;張小俊;萬媛
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/12;B25J9/08
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

本實用新型涉及一種多功能高度集成模塊化機器人關節，包括電機驅動機構、減速器機構和關節輸出機構，電機驅動機構包括電機、電機固定法蘭、與電機法蘭固定連接的關節外殼、控制器以及固定連接在電機輸出軸上的夾緊軸套，在電機內部設有霍爾傳感器和光電編碼器；減速器機構采用諧波減速器；關節輸出機構包括力矩傳感器、輸出法蘭、十字交叉滾子軸承、兩軸承定位環、薄壁深溝球軸承、薄壁深溝球軸承固定環、輸出外殼以及輸出內端蓋。本實用新型設計合理，實現了采用一個編碼器進行關節位置采集，減速器及力矩傳感器結構設計靈活，方便拆卸與安裝，具有結構緊湊、體積小、集成度高、制造成本低等特點。

技術領域

本實用新型屬于機器人技術領域，尤其是一種多功能高度集成模塊化機器人關節。

背景技術

模塊化機器人憑借其特有的可重構和便于維修等優點正逐步成為人們的研究熱點。機器人的模塊化就是將機器人的某些要素組合在一起，構成一個具有特定功能的子系統，再將這個子系統作為通用性的模塊與其他子系統進行組合，構成一個完整的機器人，甚至產生多種不同功能或相同功能、不同性能的機器人。

用于科研和教學的桌面化小型機器人需要整機設計的尺寸小巧精致，而關節尺寸的大小是影響機器人整機尺寸的關鍵因素，但是目前已商業化的機械臂產品，模塊化關節需要兩個編碼器，導致模塊化關節的成本高、重量大，結構復雜，無法滿足桌面化小型機器人的要求。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提出一種結構簡單、集成度高、體積小且易于控制的多功能高度集成模塊化機器人關節,解決現有技術中采用兩個編碼器導致模塊化關節結構復雜、成本高的技術問題，從而滿足結構簡單合理、尺寸更緊湊、維護方便、成本更低的桌面化小型機器人模塊化關節的需求。

本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：

一種多功能高度集成模塊化機器人關節，包括沿電機的軸向方向依次設置的電機驅動機構、減速器機構和關節輸出機構，其中，

所述電機驅動機構包括電機、電機固定法蘭、與電機法蘭固定連接的關節外殼、控制器以及固定連接在電機輸出軸上的夾緊軸套，在電機內部設有霍爾傳感器和光電編碼器；

所述減速器機構采用諧波減速器，該諧波減速器包括套裝在電機輸出軸上的諧波發生器、套裝在諧波發生器外部的柔輪以及與柔輪嚙合的剛輪；

所述關節輸出機構包括與柔輪固定連接的力矩傳感器、同心固定連接在力矩傳感器上的輸出法蘭、套裝在剛輪上的十字交叉滾子軸承、固定連接在剛輪上的兩軸承定位環、套裝在兩軸承定位環上的薄壁深溝球軸承、固定連接在兩軸承定位環上的薄壁深溝球軸承固定環、與輸出法蘭固定連接的輸出外殼以及與輸出外殼固定連接的輸出內端蓋；

所述控制器與力矩傳感器、光電編碼器及電機相連接，控制器分別采集力矩傳感器、光電編碼器扭矩信號和角度信號并對電機進行控制。

進一步，所述夾緊軸套一端為中空結構并套裝在諧波發生器上，該夾緊軸套的另一端套裝固定在電機輸出軸上并且由螺栓夾緊固定。

進一步，所述諧波減速器的減速為50、80、100或150。

進一步，關節輸出機構的具體連接關系為：所述力矩傳感器通過螺紋連接固定在諧波減速器柔輪上，所述輸出法蘭通過螺紋連接固定在力矩傳感器上，所述兩軸承定位環通過剛輪定位并通過螺紋連接固定在剛輪上；所述薄壁深溝球軸承的內環緊固套裝在兩軸承定位環上，薄壁深溝球軸承的外環與輸出法蘭一起轉動；所述薄壁深溝球軸承固定環通過螺紋連接固定在兩軸承定位環上并實現對薄壁深溝球軸承內環的固定；所述十字交叉滾子軸承內環緊固套裝在剛輪上，通過電機固定法蘭和兩軸承定位環實現定位；所述輸出外殼通過螺紋連接固定在輸出法蘭上，與薄壁深溝球軸承外環和十字交叉滾子軸承外環接觸并實現一起轉動；所述輸出內端蓋通過螺紋連接固定在輸出外殼上并與十字交叉滾子軸承外環接觸。